DE10232918A1

DE10232918A1 - Unterdruckbremskraftverstärker mit mechanischer Notbremshilfe

Info

Publication number: DE10232918A1
Application number: DE2002132918
Authority: DE
Inventors: Ulrich Danne; Leo Gilles; Markus Püsch
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-02-12
Also published as: AU2003254351A1; WO2004009417A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Unterdruckbremskraftverstärker (10), umfassend: DOLLAR A - ein Krafteingangsglied (12) zum Einleiten einer Bremsbetätigungskraft (F¶1¶), DOLLAR A - ein Kraftausgangsglied (14) zum Ableiten einer gegenüber der Bremsbetätigungskraft (F¶1¶) verstärkten Bremskraft (F¶2¶) zu einer Bremsanlage, DOLLAR A - eine Unterdruckkammer sowie eine von der Unterdruckkammer durch eine bewegliche Wand fluiddicht getrennte Arbeitskammer und DOLLAR A - ein Steuerventil (18) mit einem einen Ventilsitz (30) aufweisenden Steuerventilgehäuse (16) und einem in dem Steuerventilgehäuse (16) axialverschiebbar geführten Ventilelement (22), DOLLAR A wobei das Steuerventilgehäuse (16) zur kraftübertragenden Kopplung mit der beweglichen Wand ausgeführt ist, DOLLAR A wobei weiter das Ventilelement (22) zur kraftübertragenden Kopplung mit dem Krafteingangsglied (12) ausgeführt und in eine Nullstellung vorgespannt ist, in welcher es an dem Ventilsitz (30) anliegt, DOLLAR A und wobei zur Erzielung einer die Bremskraft (F¶2¶) bestimmenden Druckdifferenz zwischen Arbeitskammer und Unterdruckkammer in Abhängigkeit einer von der Nullstellung abweichenden Axialstellung des Ventilelements (22) zumindest Atmosphärendruck zur Arbeitskammer zuführbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärker (10) sind dem Ventilelement (22) mechanische Arretierungsmittel (38, 40) zugeordnet, welche das Ventilelement (22) bei Überschreitung einer durch das Krafteingangsglied (12) hervorgerufenen, vorbestimmten Axialverschiebung ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Unterdruckbremskraftverstärker, umfassend ein Krafteingangsglied zum Einleiten einer Bremsbetätigungskraft, ein Kraftausgangsglied zum Ableiten einer gegenüber der Bremsbetätigungskraft verstärkten Bremskraft zu einer Bremsanlage, eine Unterdruckkammer sowie eine von der Unterdruckkammer durch eine bewegliche Wand fluiddicht getrennte Arbeitskammer, und ein Steuerventil mit einem einen Ventilsitz aufweisenden Steuerventilgehäuse und einem in dem Steuerventilgehäuse axial verschiebbar geführten Ventilelement, wobei das Steuerventilgehäuse zur kraftübertragenden Kopplung mit der beweglichen Wand ausgeführt ist, wobei weiter das Ventilelement zur kraftübertragenden Kopplung mit dem Krafteingangsglied ausgeführt ist und in eine Ruhestellung vorgespannt ist, in welcher es an dem Ventilsitz anliegt, und wobei zur Erzielung einer die Bremskraft bestimmenden Druckdifferenz zwischen Arbeitskammer und Unterdruckkammer in Abhängigkeit von einer von der Nullstellung abweichenden Axialstellung des Ventilelements zumindest Atmosphärendruck zur Arbeitskammer zuführbar ist.
Unterdruckbremskraftverstärker dieser Art sind seit langem bekannt und werden beispielsweise in hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen eingesetzt. Mit einem solchen Unterdruckbremskraftverstärker wird eine Servokraft erzeugt, welche gegenüber der über ein Fahrzeugbremspedal vom Fahrer aufgebrachten Bremsbetätigungskraft verstärkt ist. Dadurch lassen sich im Hydraulikkreislauf der Bremse für eine effektive Bremsung hinreichend hohe Bremskräfte erzeugen, wobei gleichzeitig die von dem Fahrer des Fahrzeugs am Bremspedal aufzubringenden Bremsbetätigungskräfte auf einem angenehm niedrigen Niveau gehalten werden können.

Die WO 00/07862 der Anmelderiin zeigt einen gattungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärker. Dieser ist mit einem Bremsassistenten ausgeführt, welcher im Falle einer Notbremsung einem Fahrer eines Fahrzeugs bei im Wesentlichen konstant bleibender Bremsbetätigungskraft eine erhöhte Bremsleistung zur Verfügung stellt. Es hat sich nämlich in Untersuchungen gezeigt, dass oftmals Fahrzeugnutzer im Falle einer Notbremsung (Panikbremsung) nicht so stark auf das Bremspedal treten, wie es erforderlich wäre, um die maximale Bremskraft zu erreichen. Dies führt dazu, dass der Bremsweg bzw. Anhalteweg des Fahrzeugs aufgrund der gegenüber der maximalen Bremsbetätigungskraft reduzierten tatsächlichen Bremsbetätigungskraft länger wird als der mit der Bremsanlage des Fahrzeugs tatsächlich erreichbare minimale Bremsweg bzw. Anhalteweg. Mit anderen Worten wird das Unfallrisiko durch die zu geringe Bremsbetätigungskraft erhöht.

Der Stand der Technik gemäß der WO 00/07862 zeigt hingegen einen Weg auf, bei dem der Bremsassistent erkennt, ob eine Notbremsung von dem Fahrer eingeleitet wird. Wird das Vorliegen einer Notbremssituation erkannt, so wird der Bremsassistent aktiviert, so dass trotz einer gegenüber der maximalen Bremsbetätigungskraft reduzierten tatsächlichen Bremsbetätigungskraft eine maximale Bremsleistung zur Verfügung zu steht. Die Erfassung der Notbremssituation erfolgt anhand des Ausmaßes der Relativbewegung zwischen dem Krafteingangsglied und dem Steuerventilgehäuse. Sobald ein vorbestimmter Schwellenwert dieser Relativbewegung überschritten wird, wird das Ventilelement des Luftsteuerventils von einem Permanentmagneten an dem Steuerventilgehäuse festgehalten, so dass ein Schließen des Steuerventils durch eine geringfügige Reduzierung der Bremsbetätigungskraft verhindert ist. Durch das Koppeln des Ventilelements mit dem Steuerventilgehäuse über den Permanentmagneten kann innerhalb kürzester Zeit der maximal mögliche Differenzdruck zwischen der Arbeitskammer und der Unterdruckkammer aufgebaut werden, so dass die maximal mögliche Servokraft zur Betätigung des Hauptbremszylinders des Hydraulikkreislaufs der Bremsanlage zur Verfügung gestellt wird. Erst wenn die Bremsbetätigungskraft einen bestimmten Wert unterschreitet und die üblichen Rückstellanordnungen auf das Ventilelement rückstellend einwirken, wird die magnetische Anziehungskraft des Permanentmagneten überwunden und das Ventilelement kehrt in seine Ruhestellung zurück, in welcher es an dem Ventilsitz anliegt.

Der aus diesem Stand der Technik bekannte Bremsassistent weist zwar eine hohe Zuverlässigkeit auf, hat jedoch den Nachteil eines verhältnismäßig komplizierten Aufbaus und damit einer kostenintensiven Fertigung. Er ist daher insbesondere für die Herstellung kostengünstigerer Fahrzeuge wenig geeignet, bei welchen preiswerte Komponenten einzusetzen sind.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mechanisch arbeitenden Unterdruckbremskraftverstärker mit Notbremshilfe bereitzustellen, welcher bei einfachem Aufbau eine zuverlässige Funktionsweise und eine hohe Funktionssicherheit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen Unterdruckbremskraftverstärker mit mechanischer Notbremshilfe der eingangs bezeichneten Art gelöst, wobei dem Ventilelement mechanische Arretierungsmittel zugeordnet sind, welche das Ventilelement bei Überschreitung einer durch das Krafteingangsglied hervorgerufenen, vorbestimmten Axialverschiebung solange in einer Arretierstellung relativ zu dem Steuerventilgehäuse arretieren, solange auf das Krafteingangsglied eine vorbestimmte Mindestbremsbetätigungskraft wirkt.

Erfindungsgemäß wird das Ventilelement in einer Notbremssituation stärker in axialer Richtung verschoben, als dies bei "normalen" Bremsvorgängen der Fall ist, d.h. bei Bremsvorgängen, in welchen das Bremspedal des Fahrzeugs durch den Fahrer nur mit moderaten Betätigungskräften beaufschlagt wird. Bei einer derartigen in einer Notbremssituation erfolgenden, starken Axialverschiebung des Ventilelements durch das Krafteingangsglied werden die mechanischen Arretierungsmittel in einen Arretierzustand gebracht. Solange der Fahrer des Fahrzeugs die Notbremsung durchführt, wird das Ventilelement in der Arretierstellung gehalten, auch wenn der Fahrer die Bremsbetätigungskraft geringfügig reduziert. Dadurch ist gewährleistet, dass das Ventilelement in einer vom Ventilsitz abgehobenen Stellung verharrt, wodurch an der beweglichen Wand die maximale Druckdifferenz zwischen der Arbeitskammer und der Unterdruckkammer anliegt und somit die maximal verfügbare Servokraft über die bewegliche Wand erzeugt wird. Mit anderen Worten stellt der Bremskraftverstärker in der Notbremssituation dann die maximale Verstärkungswirkung zur Verfügung, wenn sich das Ventilelement in seiner Arretierstellung befindet. Sobald der Fahrer erkennt, dass die Notbremssituation beendet ist, beispielsweise wenn eine Gefahrensituation vorüber ist, reduziert er die Bremsbetätigungskraft stark oder gibt das Bremspedal ganz frei. In diesem Fall kommen die üblichen Rückstellmechanismen der Bremsanlage zur Wirkung, denn das Krafteingangsglied wird nicht mehr mit der vorbestimmten Mindestbremsbetätigungskraft beaufschlagt, so dass die Rückstellkräfte, welche auf das Steuerventil wirken, die Arretierungsmittel aus ihrem Arretierungszustand herausführen und damit das Ventilelement aus seiner Arretierstellung zurück in seine Nullstellung bewegt wird.

Im Gegensatz zu dem eingangs diskutierten Stand der Technik, welcher zur Realisierung des Bremsassistenten durch die Bereitstellung eines Permanentmagneten und eines mit diesem zusammenwirkenden Ankers verhältnismäßig aufwendig aufgebaut ist, ist es bei der vorliegenden Erfindung – wie im Folgenden noch im Detail erläutert wird – durch verhältnismäßig einfach gestaltete mechanische Arretierungsmittel möglich, das Ventilelement in einer für die Notbremsung erforderlichen Arretierstellung zu halten. Derartige mechanische Arretierungsmittel sind kostengünstig verfügbar und verteuern damit die Herstellung des Unterdruckbremskraftverstärkers kaum.

Hinsichtlich des Aufbaus des Unterdruckbremskraftverstärkers kann vorgesehen sein, dass das Steuerventilgehäuse hohlzylindrisch ausgebildet ist und dass das Ventilelement konzentrisch in diesem aufgenommen ist. Dadurch ist eine kompakte und platzsparende Bauweise des Unterdruckbremskraftverstärkers möglich. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Krafteingangsglied in einem Betätigungskolben verschiebesicher aufgenommen ist und dass an dem Betätigungskolben ein Riegel zum Koppeln des Ventilelements mit dem Betätigungskolben vorhanden ist. In diesem Zusammenhang ist es weiter möglich, dass der Riegel in Achsrichtung verschiebbar in einer in dem Ventilelement ausgebildeten Ausnehmung aufgenommen ist und bei Berührung der Ausnehmungsstirnfläche an das Ventilelement zur gemeinsamen Axialverschiebung gekoppelt ist.

Zur technischen Realisierung der mechanischen Arretierungsmittel gibt es verschiedene Möglichkeiten. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen Ventilelement und Steuerventilgehäuse ein Ringspalt vorgesehen ist, wobei an einer Komponente von Steuerventilgehäuse und Ventilelement die den Ringspalt begrenzende Oberfläche mit Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers und mit einer diese Abschnitte verbindenden Verbindungsschräge ausgebildet ist, und wobei an der anderen Komponente von Steuerventilgehäuse und Ventilelement wenigstens ein auf die abgestufte Oberfläche vorgespanntes Federelement ausgebildet ist, welches zur Arretierung des Ventilelements in der Arretierstellung mit der Verbindungsschräge zusammenwirkt.

Geht man beispielsweise davon aus, dass das wenigstens eine Federelement an der Außenoberfläche des Ventilelements angeordnet ist und gegen eine abgestufte Innenoberfläche des Steuerventilgehäuses drückt, so bewegt sich im Falle einer Normalbremsung, bei welcher das Bremspedal mit moderater Bremsbetätigungskraft niedergedrückt wird, das Ventilelement nur geringfügig in axialer Richtung. Dabei wird das wenigstens eine vorgespannte Federelement entlang eines bestimmten Abschnitts der Innenoberfläche des Steuerventilgehäuses verschoben, ohne dass das Federelement diesen Abschnitt verlässt und in Kontakt mit der Übergangsschräge gelangt. Bei einer derartigen Normalbremsung kann das Federelement demnach keine Arretierwirkung entfalten.

Leitet jedoch der Fahrer des Fahrzeugs durch verstärktes Niederdrücken des Bremspedals eine Notbremsung ein, so wird das Ventilelement relativ zu dem Steuerventilgehäuse in axialer Richtung stärker verschoben und weiter vom Ventilsitz abgehoben. Dabei gleitet das wenigstens eine Federelement an der Verbindungs schräge vorbei und gelangt in einen Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser. Gleichzeitig kann sich das wenigstens eine Federelement aus seinem vorgespannten Zustand heraus relaxieren. Reduziert nun der Fahrer des Fahrzeugs die Bremskraft geringfügig, obgleich er die Notbremsung fortführen möchte, so kommt das relaxierte Federelement in Anlage mit der Verbindungsschräge und stützt sich an dieser ab. Dies führt dazu, dass sich das Ventilelement nicht weiter in Axialrichtung relativ zu dem Steuerventilgehäuse in Richtung seiner Nullstellung zurückbewegen und an den Ventilsitz anlegen kann, da durch das Zusammenwirken von relaxiertem Federelement und Verbindungsschräge eine derartige Rückbewegung blockiert ist. Erst dann, wenn der Fahrer nach Beendigung der Notbremsung das Bremspedal weitgehend freigibt, wird die Summe der von den üblicherweise vorgesehenen Rückstellfedern und von der Bremsanlage herrührenden, auf das Ventilelement wirkenden Rückstellkräfte so groß, dass sie das Federelement aus seinem Arretierungszustand heraus in Richtung seiner Nullstellung zurückbewegen, wobei dieses an der Verbindungsschräge – unter erneutem Aufbau der Vorspannung – abgleitet und in vorgespanntem Zustand gegen den durchmesserkleineren Abschnitt der Innenoberfläche des Steuerventilgehäuses drückt. In diesem Zustand kann wieder eine normale Bremsung oder eine erneute Notbremsung durchgeführt werden.

Um eine bessere Zentrierwirkung und eine zuverlässigere Arretierwirkung zu erreichen, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass an der anderen Komponente von Steuerventilgehäuse und Ventilelement in Umfangsrichtung eine Mehrzahl von Federelementen vorhanden ist. Dadurch ist auch bei mechanischem Versagen eines der Federelemente ein sicherer Betrieb des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers gewährleistet. Versuche haben gezeigt, dass eine zuverlässige Arretierung bei gleichzeitig günstiger Zentrierwirkung mit zwei bis fünf in Umfangsrichtung angeordneten Federelementen erreicht werden kann.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Ventilelement und dem Betätigungskolben, insbesondere dem Riegel, eine Zustellfeder vorhanden ist, welche das Ventilelement gegen den Betätigungskolben, insbesondere den Riegel, drückt. Die Zustellfeder gewährleistet, dass das Ventilelement während einer Normalbremsung permanent in Kontakt mit dem Betätigungskolben bzw. dem Riegel gehalten werden kann. Dadurch spricht das Steuerventil schnell und zuverlässig auf eine Axialbewegung des Betätigungskolbens und damit des Riegels an.

Die Zustellfeder ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass ihre Federkraft nicht ausreicht, um die Arretierung des Ventilelements in der Arretierstellung zu überwinden. Dies bedeutet, dass die Wirkung des Bremsassistenten nicht durch die Zustellfeder beeinträchtigt wird. Erst dann, wenn tatsächlich aktiv durch den Fahrer die Notbremssituation beendet wird, indem dieser das Bremspedal weitgehend freigibt, bewegt sich das Ventilelement durch die üblichen Rückstellmechanismen in seine Ruhestellung zurück, wobei – wie vorstehend dargelegt – die Arretierstellung überwunden wird. Nach Überwinden des Arretierungszustands kann sich dann die Zustellfeder wieder entspannen und das Ventilelement gegen den Betätigungskolben bzw. den Riegel drücken.

Alternativ zu der vorstehend dargelegten Ausführungsform der mechanischen Arretierungsmittel aus Federelement und Verbindungsschräge kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Betätigungskolben über wenigstens eine Springfeder mit dem Steuerventilgehäuse gekoppelt oder koppelbar ist, wobei die Springfeder durch Krafteinwirkung zwischen einer ersten formstabilen Federstellung, in welcher sich das Ventilelement in seiner Nullstellung befindet, und einer zweiten formstabilen Federstellung, in welcher sich das Ventilelement in seiner Arretierstellung befindet, verlagerbar ist.

Man stelle sich zum besseren Verständnis dieser Ausführungsform das aus Kinderspielzeug bekannte „Knackfroschprinzip" vor, bei welchem eine Springfeder in zwei verschiedene formstabile Zustände gebracht werden kann und in diesen Zuständen jeweils solange verharrt, bis eine zu dem jeweils anderen formstabilen Zustand hin gerichtete Rückstellbewegung mit hinreichend großem Hub ausgeführt wird. Die Erfindung macht sich dieses an sich bekannte Prinzip zu Nutze, indem der ersten formstabilen Federstellung die Nullstellung des Ventilelements zugeordnet wird, in welcher es an dem Ventilsitz anliegt, und der zweiten formstabilen Federstellung die für die Notbremsung einzunehmende Arretierstellung zugeordnet wird. Im Falle einer Normalbremsung ist die Relativverschiebung des Ventilelements relativ zu dem Steuerventilgehäuse nicht groß genug, um die Springfeder in die der Arretierstellung zugeordneten zweiten formstabilen Federstellung überzuführen. Erst bei einer Notbremsung mit gegenüber der Normalbremsung vergrößerter Relativverschiebung des Ventilelements relativ zu dem Steuerventilgehäuse findet ein „Umschnappen" der Springfeder in die zweite formstabile Federstellung statt. Auch dieses Ausführungsbeispiel zeigt bei einfachem und kostengünstigem Aufbau eine hohe Funktionssicherheit und -zuverlässigkeit.

Zur Vermeidung eines das schnelle Ansprechen der Bremse beeinträchtigenden Axialspiels der Springfeder ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass diese auf dem Betätigungskolben gegen eine Axialbewegung gesichert ist.

Ferner kann in dieser Ausführungsform an dem Steuerventilgehäuse wenigstens ein Rückstellglied vorhanden sein, welches die Springfeder bei Unterschreiten der Mindest-Bremsbetätigungskraft ausgehend von ihrer zweiten formstabilen Federstellung in ihre erste formstabile Federstellung zurückführt. Das Rückstellglied kann in seiner Wirkung dadurch verstärkt werden, dass an dem Riegel ein Anschlaghebel ausgebildet ist, an welchem sich das Rückstellglied abstützt.

Für die Ausführung der Springfeder gibt es verschiedene Möglichkeiten. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die Springfeder mit einem zentralen Ring und wenigstens zwei gekrümmten Federarmen ausgebildet sein, wobei der Ring zur Anbringung der Springfeder an dem Betätigungskolben vorgesehen ist und wobei die wenigstens zwei Federarme an ihrem peripheren Ende jeweils mit dem Steuerventilgehäuse oder dem Rückstellglied zusammenwirken. Diese Ausgestaltung der Springfeder ermöglicht eine zuverlässige Wirkungsweise bei einfacher und kostengünstiger Herstellung. Die Krümmung der Federarme ist dabei ein Maß für den von der Springfeder ausgeführten Hub zwischen den beiden formstabilen Stellungen.

Um den Schwellenwert der das Umspringen der Springfeder bewirkenden Kraft einstellen zu können, ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass Einstellmittel zum Verändern des Umspringverhaltens der Springfeder vorgesehen, insbesondere zum Verändern der Konkavität der Springfeder. Dadurch lässt sich der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker individuell einstellen oder nachjustieren.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch den für die Erfindung wesentlichen Teil eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers, wobei die obere Hälfte von 1 den Ruhezustand und die untere Hälfte eine Notbremssituation wiedergeben;
2 den in 1 mit II bezeichneten strichlierten elliptischen Bereich in vergrößerter Überkopfdarstellung;
3 den in 1 mit III bezeichneten strichlierten elliptischen Bereich in vergrößerter Darstellung;
4 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers, wobei wiederum nur die für die Erfindung wesentlichen Komponenten dargestellt sind;
5 eine vergrößerte Draufsicht einer erfindungsgemäßen Springfeder des zweiten Ausführungsbeispiels;
6 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers, wobei wiederum nur die für die Erfindung wesentlichen Komponenten dargestellt sind;
6a einen vergrößerten Ausschnitt aus 6 und
7 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einer am Bremspedal aufgebrachten Bremsbetätigungskarft und der dadurch erzielten Bremskraft gemäß den verschiedenen Betätigungsstellungen wiedergibt.
In 1, welche ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, ist ein Unterdruckbremskraftverstärker allgemein mit 10 bezeichnet. Dieser umfasst ein Krafteingangsglied 12, welches sich entlang einer Achse A mit einer Bremsbetätigungskraft F₁ durch Niederdrücken eines nicht gezeigten Bremspedals bewegen lässt. 1 zeigt ferner ein Kraftausgangsglied 14, mit welchem eine gegenüber der Bremsbetätigungskraft F₁ verstärkte Bremskraft F₂ auf einen nicht gezeigten Hauptbremszylinder einer Bremsanlage zum Aufbau eines Bremsdrucks abgeleitet wird.
Das Krafteingangsglied 12 ist in ein hohlzylindrisches Steuerventilgehäuse 16 eingeführt. Dieses hohlzylindrische Steuerventilgehäuse 16 steht in kraftübertragender Verbindung mit einer beweglichen Wand, welche eine evakuierbare Unterdruckkammer von einer Arbeitskammer fluiddicht trennt (nicht gezeigt). Das Steuerventilgehäuse 16 ist ein Teil eines allgemein mit 18 bezeichneten Steuerventils zur Ansteuerung der Arbeitskammer und Unterdruckkammer. Das Steuerventil 18 stellt wahlweise eine Verbindung der Arbeitskammer mit der Unterdruckkammer her, damit auch die Arbeitskammer evakuiert wird, oder eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer und der Umgebungsatmosphäre, so dass in der Arbeitskammer Umgebungsdruck aufgebaut werden kann. Durch diese wahlweisen Ansteuerungen lassen sich in der Unterdruckkammer und in der Arbeitskammer entweder Druckgleichheit oder eine Druckdifferenz herstellen, welche dazu führt, dass die bewegliche Wand zur Erzeugung einer die Betätigungskraft F₁ verstärkenden Servokraft in axialer Richtung verschoben wird.
Mit dem Krafteingangsglied 12, welches über eine Rückstellfeder 19 in die in der oberen Hälfte von 1 gezeigte Stellung vorgespannt ist, ist an seinem innenliegenden Ende ein Betätigungskolben 20 derart gekoppelt, dass dieser jeder Axialbewegung des Krafteingangsglieds 12 folgt. Der Betätigungskolben 20 ist axial verschiebbar in einem Ventilelement 22 aufgenommen. Genauer gesagt umfasst der Betätigungskolben 20 einen Riegel 24, welcher in einer in dem Ventilelement 22 vorgesehenen Ausnehmung 26 axial geführt ist.
Zur genaueren Beschreibung wird zusätzlich auf 2 und 3 verwiesen. An seinem in 1 rechten Ende weist das Ventilelement 22 eine Stirnfläche 28 auf, mit welcher es in 2 dichtend an einem Ventilsitz 30 in Anlage ist. Der Ventilsitz 30 ist an einem Ventilglied 32 ausgebildet, welches in dem Steuerventilgehäuse 16 aufgenommen ist. Die dem Ventilelement 22 zugewandte Innenoberfläche des Steuerventilgehäuses 16 ist mit zwei zylindrischen Oberflächenabschnitten 34 und 36 ausgebildet, wobei der Oberflächenabschnitt 34 einen größeren Innendurchmesser aufweist als der Oberflächenabschnitt 36. Die beiden Oberflächenabschnitte 34 und 36 sind über eine konisch verlaufende Übergangsschräge 38 miteinander verbunden. An der Außenoberfläche des Ventilelements 22 sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere Federelemente 40 angeordnet, welche, wie in 2 gezeigt, unter Vorspannung gegen den Oberflächenabschnitt 36 drücken.
Auf der dem Ventilsitz 28 abgewandten Seite des Ventilelements 22 weist dieses einen orthogonal zur Achse A verlaufenden Boden 42 auf. Parallel zu dem Boden 42 ist auf dem Betätigungskolben 20 ein Ringelement 44 starr fixiert, welches das Ausmaß der Relativbewegung zwischen dem Betätigungskolben 20 und dem Ventilelement 22 einseitig begrenzt. Zwischen dem Ringelement 44 und dem Boden 42 ist eine komprimierbare Wellenfeder 46 angeordnet.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Unterdruckbremskraftverstärkers 10 mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt in ihrer oberen Hälfe den Unterdruckbremskraftverstärker 10 in einer Nullstellung, in welcher, wie in 2 vergrößert gezeigt, das Ventilelement 22 mit seiner Stirnfläche 28 dichtend an dem Ventilsitz 30 anliegt. Beaufschlagt man nun durch Niedertreten eines nicht gezeigten Bremspedals das Krafteingangsglied 12 mit einer Bremsbetätigungskraft F₁, so bewegt sich dieses in axialer Richtung in 1 nach links und verschiebt dabei den Betätigungskolben 20 ebenfalls in gleicher Weise nach links. Wie in 2 gezeigt, greift der Betätigungskolben 20 mittels des Riegels 24 an dem Boden 42 des Ventilelements 22 an und verschiebt dieses ebenfalls in axialer Richtung in den Figuren nach links. Dabei hebt sich die Stirnfläche 28 des Ventilelements 22 von dem Ventilsitz 30 ab. Das Steuerventil 18 wird geöffnet, so dass die nicht gezeigte Arbeitskammer mit der Umgebung verbunden wird und sich in dieser ein Überdruck gegenüber der Unterdruckkammer ausbildet. Die sich einstellende Druckdifferenz zwischen Unterdruckkammer und Arbeitskammer wirkt auf die nicht gezeigte bewegliche Wand zur Erzeugung einer Servokraft.
Im Falle einer normalen Bremsung, d.h. wenn auf das Krafteingangsglied 12 eine relativ geringe Axialkraft F₁ wirkt, wird das Krafteingangsglied 12 und mit diesem der Betätigungskolben 20, der Riegel 24 und auch das Ventilelement 22 nur geringfügig in axialer Richtung bewegt. Das Ausmaß der Bewegung ist so gering, dass die Federelemente 40 lediglich auf dem Oberflächenabschnitt 36 verschoben werden, ohne vollständig in den Bereich der Übergangsschräge 38 einzudringen. Die Federelemente 40 verbleiben somit in ihrer vorgespannten Stellung gemäß 2.
Im Falle einer Notbremsung (Panikbremsung), bei welcher ein Fahrer des Fahrzeugs das Bremspedal mit einer erhöhten Kraft F, starker niederdrückt, wird das Krafteingangsglied 12 und mit diesem der Betätigungskolben 20, der Riegel 24 und das Ventilelement 22 so weit in axialer Richtung verschoben, dass die Federelemente 40 zumindest in den Bereich der Übergangsschräge 38 – wenn nicht sogar darüber hinaus in den Bereich des Oberflächenabschnitts 34 – gelangen und sich dabei in Richtung orthogonal zur Achse A relaxieren können, wie dies in 1 in der unteren Hälfte und vergrößert in 3 dargestellt ist. Dabei hebt sich die Stirnfläche 28 des Ventilelements 22 von dem Ventilsitz 30 ab und es kommt zu einem schnellen Druckaufbau in der nicht gezeigten Arbeitskammer. Während der Axialverschiebung wird die Wellenfeder 46 komprimiert.
In einer derartigen Notbremssituation soll durch den Unterdruckbremskraftverstärker 10 gewährleistet werden, dass bei fortdauernder Beaufschlagung des Krafteingangsglieds 12 mit einer Mindestkraft F₁ das Ventilelement 22 in der in 3 gezeigten Arretierstellung verharrt. Diese Arretierstellung soll auch beibehalten werden, wenn die Axialkraft F₁ zwar geringfügig reduziert wird, jedoch noch über der vorbestimmten Mindestkraft liegt. Dieser Fall ist in 3 dargestellt. Das Ventilelement 22 wurde so weit in 3 nach links verschoben, dass die Federelemente 40 vollständig in den Bereich der Übergangsschräge 38 gelangen, sich in Richtung orthogonal zur Achse A entspannen konnten und sich in Anlage mit der Übergangsschräge 38 befinden. Dies hat zur Folge, dass sich die Federelemente 40 an der Übergangsschräge 38 abstützen und nur unter einer bestimmten Gegenkraft wieder in ihre in 2 gezeigte Vorspannstellung bringbar sind.
Wird nun die Bremsbetätigungskraft F₁ während der Notbremsung nur geringfügig reduziert, so bewegt sich das Krafteingangsglied 12 geringfügig in 1 bis 3 nach rechts und nimmt dabei den Betätigungskolben 20 und den Riegel 24 in entsprechender Weise mit, wobei die Wellenfeder 46 zwischen dem Ringelement 44 und dem Boden 42 des Ventilelements 22 komprimiert wird. Der Riegel 24 bewegt sich innerhalb der Ausnehmung 26 des Ventilelements 22 nach rechts. Das Ventilelement 22 verharrt jedoch in seiner Position, gehalten durch die sich an der Übergangsschräge 38 abstützenden Federelemente 40.
Erst dann, wenn der Federweg der Wellenfeder 46 vollständig aufgebraucht ist, d.h. wenn die Wellenfeder 46 vollständig komprimiert ist, und der Fahrer des Fahrzeugs die Bremsbetätigungskraft F₁ weiter reduziert, wird das Ventilelement 22 über das Ringelement 44 unter Zwischenschaltung der komprimierten Wellenfeder 46 in den 1 bis 3 nach rechts gedrückt. Die nunmehr über das Ringelement 44 auf das Ventilelement 22 ausgeübten Rückstellkräfte sind groß genug, um die Federelemente 40 über die Übergangsschräge 38 hinaus in den Bereich des Oberflächenabschnitts 36 zurückzudrängen, wobei diese wiederum in ihren Vorspannzustand gelangen.
Die Rückstellbewegung des Ventilelements 22 erfolgt solange, bis die Stirnfläche 28 wieder dichtend an dem Ventilsitz 30 anliegt. Dann wird die Arbeitskammer des Unterdruckbremskraftverstärkers 10 gegenüber der Umgebungsatmosphäre evakuiert, so dass der Differenzdruck zwischen Unterdruckkammer und Arbeitskammer abgebaut und die Bremskraftverstärkungswirkung ebenfalls reduziert wird.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt einen Weg auf, wie mit einfachen konstruktiven Mitteln eine zuverlässige Bremskraftverstärkung und für den Fall einer Notbremsungssituation eine funktionssichere Bremsassistenzwirkung erreicht werden kann. Der konstruktive Aufwand zur Erzielung der Arretierungswirkung mit rein mechanischen Mitteln, nämlich der Einsatz einer abgestuften Innenoberfläche des Steuerventilgehäuses 16 und korrespondierender Federelemente 40 an dem Ventilelement 22, ist außerordentlich gering und führt damit zu einer kostengünstigen Lösung.
7 zeigt verallgemeinert die Funktion des Unterdruckbremskraftverstärkers 10 in Form eines Diagramms. Aufgetragen ist die auf das Krafteingangsglied 12 ausgeübte Bremsbetätigungskraft F₁ und ein sich daraus ergebender Hydraulikdruck in der Primärkammer des hier nicht dargestellten, dem Unterdruckbremskraftverstärker 10 nachgeschalteten Hauptzylinders des Hydraulikkreislaufs der Bremsanlage. Die über den Punkt A bis zu einem Aussteuerpunkt B des Bremskraftverstärkers 10 verlaufende durchgezogen gezeichnete Linie 50 gibt dabei eine für eine Normalbremsung geltende übliche Kennlinie einer Einheit aus einem Unterdruckbremskraftverstärker 10 und einem damit gekoppelten hydraulischen Hauptzylinder wieder. Die strichliert gezeichnete Linie 52 gibt den Verlauf für eine Notbremsung wieder. Der Punkt C repräsentiert das Erreichen der Arretierungsstellung gemäß 3 im Rahmen einer Panikbremsung (Notbremsung). Von dem Punkt C an wird die Verstärkerkraft bis zu einem Aussteuerpunkt D des Unterdruckbremskraftverstärkers 10 erhöht (Bremsassistentenfunktion). Von dem Aussteuerpunkt D ab wirkt sich eine Zunahme der Betätigungskraft nur noch entsprechend der durch den hydraulisch wirksamen Durchmesser des Hauptzylinders gegebenen Kraftübersetzung aus, ohne dass der Bremskraftverstärker 10 einen weiteren Kraftbeitrag leistet. Der Pfeil 48 zeigt den sprunghaften Anstieg des Hydraulikdrucks in der Primärkammer des Hauptzylinders bei gleichbleibender Bremsbetätigungskraft F₁ im Falle der Notbremsung.
In 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers dargestellt.
Es werden für gleichartige oder gleichwirkende Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet, wie mit Bezug auf 1 bis 3, jedoch mit der Ziffer 1 vorangestellt. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen nur die wesentlichen Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 3 beschrieben werden.
Der Unterdruckbremskraftverstärker 110 gemäß 4 umfasst ebenfalls ein Krafteingangsglied 112 und ein Kraftausgangsglied 114. Innerhalb des Steuerventilgehäuses 116 ist das Ventilelement 122 aufgenommen, welches wiederum den Betätigungskolben 120 in sich aufnimmt. An dem Betätigungskolben 120 ist der Riegel 124 befestigt, welcher in der Ausnehmung 126 innerhalb des Ventilelements 122 axial in beschränktem Maße verschiebbar ist. Das Ventilelement 122 umfasst an seinem der Stirnfläche 128 und dem Ventilsitz 130 entfernten Ende einen Ansatz 160, der hohlzylindrisch ausgebildet ist und durch den ein stößelförmiger Abschnitt 162 des Betätigungskolbens 120 hindurchgeführt ist. Der Ansatz 160 trägt einen zentralen Teil einer Springfeder 164, die in 5 im Detail dargestellt ist.
Die Springfeder 164 umfasst einen zentralen Ring 166 sowie zwei Federarme 168 und 170, die jeweils in einem peripheren Anschlagrand 172 und 174 auslaufen. In der in 4 gezeigten Schnittansicht ist zu erkennen, dass die Springfeder 164 konkav geformt ist. Mittels der Anschlagränder 172 und 174 wirkt die Springfeder 164 mit einem Gehäuseteil 176 zusammen, welches mit dem Steuerventilgehäuse 116 gekoppelt und in einem Abschnitt 176a zur Erzielung einer radialen Nachgiebigkeit mehrfach axial geschlitzt ist (nicht dargestellt). Zur Koppelung mit dem Steuerventilgehäuse 116 wird der Außenumfang der Springfeder 164, genauer gesagt deren Anschlagränder 172 und 174, von federnden Schnapparmen 180 umgriffen, welche von dem Gehäuseteil 176 vorspringen und die Anschlagränder 172 und 174 in axialer Richtung halten. Die Springfeder 164 kann in zwei formstabile Stellungen gebracht werden und unter Einwirkung einer vorbestimmten Mindestkraft in axialer Richtung von der einen formstabilen Stellung in die andere umspringen. Zur Veranschaulichung ist in 4 die Feder 164 zum einen mit durchgezogenen Linien und zum anderen strichliert sowie mit dem Bezugszeichen 164' versehen dargestellt.
Zur Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 4 ist Folgendes anzumerken: Bei Verschiebung des Krafteingangsglieds 112 mit der Bremsbetätigungskraft F₁ im Falle einer Normalbremsung wird der Betätigungskolben 120 ebenfalls in 4 nach links verschoben, wobei dieser über seine in 4 linke Ringfläche das Ventilelement 122 mitnimmt. Dadurch wird die Stirnfläche 128 des Ventilelements 122 geringfügig von dem Ventilsitz 130 abgehoben, so dass sich zwischen der nicht gezeigten Unterdruckkammer und der Arbeitskammer ein Differenzdruck aufbaut, der zu einer gegenüber der Bremsbetätigungskraft F₁ verstärkten Bremskraft F₂ führt.
Die Axialbewegung des Ventilelements 122 relativ zu Steuerventilgehäuse 116 ist dabei so gering, dass die Springfeder 164 nur geringfügig deformiert wird, jedenfalls nicht so stark, dass ein Umspringen stattfinden könnte.
Im Falle einer Notbremsung, d.h. wenn auf das Krafteingangsglied 112 eine so hohe Kraft F₁ wirkt, dass dieses entgegen der Kraft der Rückstellfedern 119 relativ zum Steuerventilgehäuse 116 über ein definiertes Maß hinaus verschoben wird, wird ebenfalls der Betätigungskolben 120 sowie das Ventilelement 122 im gleichen Mass nach links verschoben. Eine solche Verschiebung führt dazu, dass die Springfeder 164 in ihre zweite formstabile Stellung umspringt, die in 4 strichliert dargestellt und mit 164' bezeichnet ist. In dieser zweiten formstabilen Stellung 164' hält die Springfeder 164 das Ventilelement 122 lagestabil in einer Offenstellung. In dieser Offenstellung ist die Stirnfläche 128 des Ventilelements 122 so weit von dem Ventilsitz 130 abgehoben, dass schnell ein maximaler Differenzdruck zwischen der Unterdruckkammer und der Arbeitskammer aufgebaut und aufrecht erhalten werden kann. Dadurch ist gewährleistet, dass eine maximale Servokraft F₂ an dem Kraftausgangsglied 114 anliegt, und zwar auch dann, wenn der Fahrer die Bremsbetätigungskraft F₁ über die Dauer des Notbremsvorgangs nicht vollständig aufrecht erhalten kann. Eine Reduzierung der Bremsbetätigungskraft F₁ führt nämlich nur solange zu einer Verschiebung des Betätigungskolbens 120 relativ zu dem lagestabil gehaltenen Ventilelement 122 ohne letzteres mitzunehmen, bis der Riegel 124 sich vollständig durch die Ausnehmung 126 hindurchbewegt hat.
Erst wenn der Riegel 124 an der rechten Stirnfläche der Ausnehmung 126 anliegt und der Fahrer die Bremsbetätigungskraft F₁ weiter reduziert, wird der zentrale Bereich der Springfeder 164 in axialer Richtung von dem Ventilelement 122 über den Riegel 124 mitgenommen und es wirkt eine Rückstellkraft auf die Springfeder 164. Wenn diese Rückstellkraft ausreichend groß ist, springt die Springfeder 164 aus ihrer durch die strichlierte Linie 164' gekennzeichneten formstabilen Stellung in die durch 164 gekennzeichnete formstabile Stellung zurück, so dass sich das Ventilelement 122 mit seiner Stirnfläche 128 wieder an den Ventilsitz 130 anlegen kann. In der weiteren Rückhubbewegung kann sich dann der Ventilsitz 130 von einer Dichtkante 181 lösen, worauf sich der Differenzdruck zwischen der Unterdruckkammer und der Arbeitskammer in an sich bekannter Weise abbauen kann.
Zu dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist Folgendes nachzutragen. Das Gehäuseteil 176 wird über eine Distanzfeder 185 entgegen der Betätigungsrichtung in Anlage mit einem ringförmigen Positioniervorsprung 179 gedrückt, der hier einstöckig mit einem nicht näher bezeichneten Aufnahmeteil für eine elastische Reaktionsscheibe ausgebildet ist. Hinter diesem Positioniervorsprung 179 ist das Gehäuseteil 176 verrastet.
Auch das mit Bezug auf 4 und 5 beschriebene zweite Ausführungsbeispiel sorgt trotz des einfachen und damit kostengünstigen konstruktiven Aufbaus für eine zuverlässige Bremsassistenzwirkung und eignet sich damit auch für den Einsatz in kostengünstigen Fahrzeugen.
In 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers dargestellt.
Es werden für gleichartige oder gleichwirkende Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet, wie mit Bezug auf 1 bis 5, jedoch mit der Ziffer 2 vorangestellt. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen nur die wesentlichen Unterschiede zu dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4 und 5 beschrieben werden.
Die dritte Ausführungsform der Erfindung gemäß 6 unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform gemäß den 4 und 5 zum einen in der Ausbildung der Mittel zur „Ansteuerung" der Springfeder. Wie 6 zu entnehmen, ist an dem Riegel 224 ein Schalthebel 286 um einen Drehpunkt R schwenkbar angebracht. Der Schalthebel 286 umfasst zwei zueinander abgewinkelte Hebelarme, die vom Drehpunkt R ausgehen und jeweils in einem Ende 283 und 284 auslaufen.
Ein weiterer Unterschied der dritten Ausführungsform gemäß 6 zu der zweiten Ausführungsform gemäß 4 und 5 ist in dem mit 6a bezeichneten vergrösserten Bildausschnitt zu erkennen. Darin ist eine konstruktive Möglichkeit zur Verstellung der Schaltschwelle der Springfeder 264 dargestellt, d.h. zur Verstellung der Mindestkraft die zum Umspringen der Springfeder erforderlich ist. An den Rastarmen 280 sind mehrere in axialer Richtung aufeinanderfolgende Ausnehmungen 287 vorgesehen, die zur Aufnahme der Anschlagränder 272 und 274 bestimmt sind und eine Verstellung der Relativposition von Springfeder 264 und Gehäuseteil 276 ermöglichen. Im dargestellten Fall ist der Anschlagrand 272 in der mittleren der drei gezeigten Ausnehmungen 287 aufgenommen. Es ist anzumerken, dass sich der Grad der Wölbung der Springfeder 264 mit der Wahl der Ausnehmung 287 verändert, weshalb die Ausnehmungen 287 auf unterschiedlichem Niveau angeordnet sind. Durch den Grad der Wölbung der Springfeder 264 wird deren Härte und Umspringverhalten bestimmt.
Zur Funktionsweise der dritten Ausführungsbeispiels gemäß 6 ist Folgendes auszuführen: Bei Verschiebung des Krafteingangsglieds 212 mit der Bremsbetätigungskraft F₁ im Falle einer Normalbremsung wird der Betätigungskolben 220 ebenfalls in 6 nach links verschoben, wobei dieser über seine in 6 linke Ringfläche das Ventilelement 222 mitnimmt. Dadurch wird die Stirnfläche 228 des Ventilelements 222 geringfügig von dem Ventilsitz 230 abgehoben, so dass sich zwischen der nicht gezeigten Unterdruckkammer und der Arbeitskammer ein Differenzdruck aufbaut, der zu einer gegenüber der Bremsbetätigungskraft F₁ verstärkten Bremskraft F₂ führt.
Die Axialbewegung des Ventilelements 222 relativ zu Steuerventilgehäuse 216 ist dabei so gering, dass die Springfeder 264 nur geringfügig deformiert wird, jedenfalls nicht so stark, dass ein Umspringen stattfinden könnte.
Im Falle einer Notbremsung, d.h. wenn auf das Krafteingangsglied 212 eine so hohe Kraft F₁ wirkt, dass dieses entgegen der Kraft der Rückstellfedern 219 relativ zum Steuerventilgehäuse 216 über ein definiertes Maß hinaus verschoben wird, wird ebenfalls der Betätigungskolben 220 sowie das Ventilelement 222 im gleichen Mass nach links verschoben. Eine solche Verschiebung führt dazu, dass die Springfeder 264 in ihre zweite formstabile Stellung umspringt, die in 6 strichliert dargestellt und mit 264' bezeichnet ist. In dieser zweiten formstabilen Stellung 264' hält die Springfeder 264 das Ventilelement 222 lagestabil in einer Offenstellung. In dieser Offenstellung ist die Stirnfläche 228 des Ventilelements 222 so weit von dem Ventilsitz 230 abgehoben, dass schnell ein maximaler Differenzdruck zwischen der Unterdruckkammer und der Arbeitskammer aufgebaut und aufrecht erhalten werden kann. Dadurch ist gewährleistet, dass eine maximale Servokraft F₂ an dem Kraftausgangsglied 214 anliegt, und zwar auch dann, wenn der Fahrer die Bremsbetätigungskraft F₁ über die Dauer des Notbremsvorgangs nicht vollständig aufrecht erhalten kann. Eine Reduzierung der Bremsbetätigungskraft F₁ führt nämlich nur solange zu einer Verschiebung des Betätigungskolbens 220 relativ zu dem lagestabil gehaltenen Ventilelement 222, bis der schwenkbar am Riegel 224 angebrachte Schalthebel 286 mit seinem Hebelende 283 am Gehäuse des Bremskraftverstärkers 210 anschlägt. Hierdurch wird in das Hebelende 283 eine Schaltkraft eingeleitet, die mittels des gegenüberliegenden Hebelendes 284 auf die Stirnfläche der Ausnehmung 226 übertragen wird. Daraus ergibt sich eine Rückstellkraft auf die Springfeder 264, die ausreichend groß ist, um sie aus ihrer durch die strichlierte Linie 264" gekennzeichneten Stellung in die durch 264 gekennzeichneten Stellung überzuführen.
Um die Differenzdruckkräfte im Bremskraftverstärker 210 bis zum Eingriff des Schalthebels 286 reduzieren oder ganz abbauen zu können, weist der Betätigungskolben 220 nun eine zusätzliche Dichtkante 282 auf, welche im Notbremsfall die Funktion der Stirnfläche 228 übernimmt. Diese Stirnfläche 228 wird nämlich im beschriebenen Notbremsfall durch die Springfeder 264 zurückgehalten und kann daher den Abbau der Differenzdruckkräfte nicht einleiten. Allerdings ist nur dann, wenn die Differenzdruckkräfte abgebaut wurden, ein Anschlagen des Schalthebels 286 am Gehäuse des Bremskraftverstärkers 210 erst möglich.
Auch das mit Bezug auf 6 beschriebene dritte Ausführungsbeispiel sorgt trotz des einfachen und damit kostengünstigen konstruktiven Aufbaus für eine zuverlässige Bremsassistenzwirkung und eignet sich damit auch für den Einsatz in kostengünstigen Fahrzeugen. Es hat zudem noch den weiteren Vorteil, dass sich das Umspringverhalten der Springfeder, mit anderen Worten die Federkraft, einstellen lässt, so dass der Bremskraftverstärker gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel nachjustierbar ist.

Claims

Unterdruckbremskraftverstärker (10; 110), mit: – einem Krafteingangsglied (12; 112) zum Einleiten einer Bremsbetätigungskraft (F₁), – einem Kraftausgangsglied (14; 114) zum Ableiten einer gegenüber der Bremsbetätigungskraft (F,) verstärkten Bremskraft (F₂) zu einer Bremsanlage, – einer Unterdruckkammer sowie einer von der Unterdruckkammer durch eine bewegliche Wand fluiddicht getrennten Arbeitskammer und – einem Steuerventil (18; 118) mit einem einen Ventilsitz (30; 130) aufweisenden Steuerventilgehäuse (16; 116) und einem in dem Steuerventilgehäuse (16; 116) axialverschiebbar geführten Ventilelement (22; 122), wobei das Steuerventilgehäuse (16; 116) zur kraftübertragenden Kopplung mit der beweglichen Wand ausgeführt ist, wobei ferner das Ventilelement (22; 122) zur kraftübertragenden Kopplung mit dem Krafteingangsglied (12; 112) ausgeführt und in eine Nullstellung vorgespannt ist, in welcher es an dem Ventilsitz (30; 130) anliegt, und wobei zur Erzielung einer die Bremskraft (F₂) bestimmenden Druckdifferenz zwischen Arbeitskammer und Unterdruckkammer in Abhängigkeit einer von der Nullstellung abweichenden Axialstellung des Ventilelements (22; 122) zumindest Atmosphärendruck zur Arbeitskammer zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ventilelement (22; 122) mechanische Arretierungsmittel (38, 40; 164) zugeordnet sind, welche das Ventilelement (22; 122) bei Überschreitung einer durch das Krafteingangsglied (12; 112) hervorgerufenen, vorbestimmten Axialverschiebung solange in einer zugeordneten Arretierstellung relativ zu dem Steuerventilgehäuse (16; 116) arretieren, solange das Krafteingangsglied (12; 112) mit einer vorbestimmten Mindest-Bremsbetätigungskraft (F₂) beaufschlagt ist.
Unterdruckbremskraftverstärker (10; 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventilgehäuse (16; 116) hohlzylindrisch ausgebildet ist und dass das Ventilelement (22; 122) konzentrisch in diesem aufgenommen ist.
Unterdruckbremskraftverstärker (10; 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteingangsglied (12; 112) in einem Betäti gungskolben (20; 120) verschiebesicher aufgenommen ist und dass an dem Betätigungskolben (20; 120) ein Riegel (24; 124) zum Koppeln des Ventilelements (22; 122) mit dem Betätigungskolben (20; 120) vorhanden ist.
Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel (24; 124) in Achsrichtung (A) verschiebbar in einer in dem Ventilelement (22; 122) ausgebildeten Ausnehmung (26; 126) aufgenommen ist und bei Berührung der Ausnehmungsstirnfläche an das Ventilelement (22; 122) zur gemeinsamen Axialverschiebung gekoppelt ist.
Unterdruckbremskraftverstärker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ventilelement (22) und Steuerventilgehäuse (16) ein Ringspalt vorhanden ist, wobei an einer Komponente (16) von Steuerventilgehäuse (16) und Ventilelement (22) die den Ringspalt begrenzende Oberfläche mit Abschnitten (34, 36) unterschiedlichen Durchmessers und mit einer diese Abschnitte (34, 36) verbindenden Verbindungsschräge (38) ausgebildet ist und wobei an der anderen Komponente (22) von Steuerventilgehäuse (16) und Ventilelement (22) wenigstens ein auf die Oberfläche vorgespanntes Federelement (40) ausgebildet ist, welches zur Arretierung des Ventilelements (22) in der Arretierstellung mit der Verbindungsschräge (38) zusammenwirkt.
Unterdruckbremskraftverstärker (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der anderen Komponente (22) von Steuerventilgehäuse (16) und Ventilelement (22) in Umfangsrichtung eine Mehrzahl von Federelementen (40) vorhanden sind.
Unterdruckbremskraftverstärker (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilelement (22) und dem Betätigungskolben (20), insbesondere dem Riegel (24), eine Zustellfeder (46) vorhanden ist, welche das Ventilelement (22) gegen den Betätigungskolben (20), insbesondere den Riegel (24), drückt.
Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellfeder (46) so dimensioniert ist, dass ihre Federkraft nicht ausreicht, um die Arretierung des Ventilelements (22) in der Arretierstellung zu überwinden.
Unterdruckbremskraftverstärker (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (120) über wenigstens eine Springfeder (164) mit dem Steuerventilgehäuse (116) gekoppelt oder koppelbar ist, wobei die Springfeder (164) durch Krafteinwirkung zwischen einer ersten formstabilen Federstellung (164), in welcher sich das Ventilelement (122) in seiner Nullstellung befindet, und einer zweiten formstabilen Federstellung (164'), in welcher sich das Ventilelement (122) in seiner Arretierstellung befindet, verlagerbar ist.
Unterdruckbremskraftverstärker (110) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Springfeder (164) bei Überschreitung der durch das Krafteingangsglied (112) hervorgerufenen, vorbestimmten Axialverschiebung aus der ersten Federstellung (164) in die zweite Federstellung (164') bewegt.
Unterdruckbremskraftverstärker (110) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Springfeder (164) auf dem Betätigungskolben (120) gegen eine Axialbewegung gesichert ist.
Unterdruckbremskraftverstärker (210) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Steuerventilgehäuse (216) wenigstens ein Rückstellglied (286) vorhanden ist, welches die Springfeder (264) bei Unterschreiten der Mindest-Bremsbetätigungskraft (F₁) ausgehend von ihrer zweiten formstabilen Federstellung (264') in ihre erste formstabile Federstellung (264) zurückführt.
Unterdruckbremskraftverstärker (210) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Riegel (224) ein Anschlaghebel (280) ausgebildet ist, an welchem sich das Rückstellglied (278) abstützt.
Unterdruckbremskraftverstärker (110; 210) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Springfeder (164; 264) mit einem zentralen Ring (166; 266) und wenigstens zwei konkaven Federarmen (168, 170) ausgebildet ist, wobei der zentrale Ring (166; 266) zur Anbringung der Springfeder (164; 264) an dem Betätigungskolben (120; 220) vorgesehen ist und wobei die wenigstens zwei Federarme (168, 170) an ihrem peripheren Ende (172, 174; 272) jeweils mit dem Steuerventilgehäuse (176; 276) oder dem Rückstellglied (286) zusammenwirken.
Unterdruckbremskraftverstärker (210) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Einstellmittel zum Verändern des Umspringverhaltens der Springfeder (264) vorgesehen, insbesondere zum Verändern der Konkavität der Springfeder.