DE19613508A1

DE19613508A1 - Pneumatischer Bremskraftverstärker

Info

Publication number: DE19613508A1
Application number: DE1996113508
Authority: DE
Inventors: Michael Vogt; Christof Klesen
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 1997-10-09

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Verstärkergehäuse, dessen Innenraum durch eine bewegliche Wand in eine erste Kammer (Unterdruckkam mer) und eine zweite Kammer (Arbeitskammer) unterteilt ist, sowie mit einem Steuergehäuse, in dem ein eine auf die bewegli che Wand einwirkende pneumatische Druckdifferenz steuerndes Steuerventil angeordnet ist, das einen am Steuergehäuse ausge bildeten ersten Dichtsitz, einen an einem Ventilkolben ausge bildeten zweiten Dichtsitz sowie einen an einer Hülse ausge bildeten dritten Dichtsitz aufweist, die mit einem elastischen Ventilkörper zusammenwirken, und einerseits durch eine Betäti gungsstange und andererseits unabhängig von der Betätigungs stange durch einen Elektromagneten betätigbar ist, dessen Anker kraftübertragend mit dem dritten Dichtsitz zusammenwirkt, wobei der Ventilkörper auf seiner den Dichtsitzen abgewandten Seite im Steuergehäuse einen pneumatischen Raum begrenzt, der in ständi ger Verbindung mit der Arbeitskammer steht.

Ein derartiger Bremskraftverstärker ist z. B. aus der interna tionalen Patentanmeldung WO 94/11226 bekannt. Bei dem vorbekann ten Bremskraftverstärker, der insbesondere der Unterstützung des Fahrers bei Panikbremsungen (sog. Bremsassistentfunktion) dient, sind elektromechanische Mittel vorgesehen, die durch eine Rela tivbewegung zwischen dem Ventilkolben und dem Steuergehäuse betätigbar sind und die bei Beendigung des Fremdbremsvorgangs ein Abschalten des Elektromagneten ermöglichen. Zwischen der Hülse und dem Ventilkolben wirkt eine Druckfeder, die nach dem Abschalten des Elektromagneten die Hülse in ihre Ausgangslage bringt, in der sich der dritte Dichtsitz im Abstand vom Ventil körper befindet.

Als nachteilig ist bei dem vorbekannten Bremskraftverstärker die Tatsache anzusehen, daß bei einem Defekt der erwähnten Mittel bzw. einem Bruch der Druckfeder ein Lösen des Bremsgerätes nicht mehr möglich ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, durch die die Betriebssicherheit des Bremskraft verstärkers erhöht werden kann und die auch bei einem Defekt der oben erwähnten Komponenten ein Lösen gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, die bei einer Bewegung des Ventilkörpers ent gegen der Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers eine Verbindung zwischen dem pneumatischen Raum und der Atmosphäre herstellen.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens wird bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes, bei der der pneumatische Raum durch ein zylindrisches Führungsteil begrenzt ist, vorgeschlagen, daß der Ventilkörper ringförmig ausgebildet ist und am Führungsteil anliegende Dichtlippen aufweist, wobei im Bereich der radial innenliegenden Dichtlippe rampenartige Stege ausgebildet sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß die radial außenliegende Dichtlippe mit einem radial außenliegenden, zylindrisch ausgebildeten Bereich des Führungsteiles zusammenwirkt, der radial am Steuergehäuse an liegt.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeich nung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur eine Ausführung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstär kers im Längsschnitt, teilweise weggebrochen, in der inaktiven Bereitschaftsstellung.

Das lediglich schematisch angedeutete Verstärkergehäuse 1 des in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen Unterdruck bremskraftverstärkers ist durch eine axial bewegliche Wand 2 in eine Arbeitskammer 3 und eine Unterdruckkammer 4 unterteilt. Die axial bewegliche Wand 2 besteht aus einem aus Blech tiefgezoge nen Membranteller 8 und einer daran anliegenden flexiblen Mem bran 18, die nicht näher dargestellt zwischen dem äußeren Umfang des Membrantellers 8 und dem Verstärkergehäuse 1 eine Roll membran als Abdichtung bildet.

Ein durch eine Betätigungsstange 7 betätigbares Steuerventil 12 ist in einem im Verstärkergehäuse 1 abgedichtet geführten, die bewegliche Wand 2 tragenden Steuergehäuse 5 untergebracht und besteht aus einem am Steuergehäuse 5 ausgebildeten ersten Dicht sitz 15, einem an einem mit der Betätigungsstange 7 verbundenen Ventilkolben 9 ausgebildeten zweiten Dichtsitz 16 sowie einem mit beiden Dichtsitzen 15, 16 zusammenwirkenden, in einem im Steuergehäuse 5 abgedichtet angeordneten Führungsteil 21 geführ ten Ventilkörper 10, der mittels einer sich am Führungsteil 21 abstützenden Ventilfeder 22 gegen die Ventilsitze 15,16 gedrückt wird. Die Arbeitskammer 3 ist mit der Unterdruckkammer 4 über einen seitlich im Steuergehäuse 5 verlaufenden Kanal 28 verbind bar.

Die Bremskraft wird über eine stirnseitig an einem Vorderteil 42 des Steuergehäuses 5 anliegende gummielastische Reaktionsscheibe 6 sowie eine einen Kopfflansch 23 aufweisende Druckstange 14 auf einen Betätigungskolben eines nicht dargestellten Hauptzylinders der Bremsanlage übertragen, der an der unterdruckseitigen Verstärkergehäusehälfte angebracht ist.

Eine in der Zeichnung schematisch dargestellte Rückstellfeder 26, die sich an der unterdruckseitigen Stirnwand des Verstär kergehäuses 1 abstützt, hält die bewegliche Wand 2 in der ge zeigten Ausgangsstellung. Außerdem ist eine zweite Druckfeder bzw. Kolbenstangenrückholfeder 27 vorgesehen, die einerseits indirekt an der Betätigungsstange 7 und andererseits am Füh rungsteil 21 abgestützt ist und deren Kraft für eine Vorspannung des Ventilkolbens 9 bzw. seines Dichtsitzes 16 gegenüber dem Ventilkörper 10 sorgt.

Um die Arbeitskammer 3 bei der Betätigung des Steuerventils 12 mit der Atmosphäre verbinden zu können, ist schließlich im Steuergehäuse 5 ein annähernd radial verlaufender Kanal 29 ausgebildet. Die Rückkehrbewegung des Ventilkolbens 9 am Ende eines Bremsvorganges wird dabei durch ein Querglied 11 begrenzt, das in der in der Zeichnung gezeigten Bereitschaftsstellung des Unterdruckbremskraftverstärkers an einem im Verstärkergehäuse 1 ausgebildeten Anschlag 38 anliegt.

Wie der Zeichnung weiter zu entnehmen ist, weist der Ven tilkörper 10 eine mit den beiden Dichtsitzen 15,16 zu sammenwirkende ringförmige Dichtfläche 44 auf, die mittels einer metallischen Versteifungsscheibe 45 versteift ist und mit mehre ren axialen Durchlässen 19 versehen ist. Außerdem weist der Ventilkörper 10 eine radial innen ausgebildete Dichtlippe 13 sowie eine radial außen ausgebildete zweite Dichtlippe 41 auf, die im montierten Zustand des Ventilkörpers 10 im Steuergehäuse 5 an dem vorhin erwähnten, den Ventilkörper 10 führenden Füh rungsteil 21 dichtend anliegen, so daß im Steuergehäuse 5 ein pneumatischer Raum 17 begrenzt ist. Die durch die Durchlässe 19 und Öffnungen in der Dichtfläche 44 gebildeten, näher nicht bezeichneten Strömungskanäle verbinden den pneumatischen Raum 17 mit einem durch die Dichtsitze 15, 16 begrenzten Ringraum 43, in dem der oben erwähnte pneumatische Kanal 29 mündet, so daß der auf der der Dichtfläche 44 abgewandten Seite des Ventilkörpers 10 ausgebildete pneumatische Raum 17 ständig mit der Arbeits kammer 3 in Verbindung steht und am Ventilkörper 10 ein Druck ausgleich stattfindet. Auf der den pneumatischen Raum 17 radial innen begrenzenden zylindrischen Fläche 35, die der Führung der radial innen ausgebildeten Dichtlippe 13 des Ventilkörpers 10 dient, sind rampenartige Stege 37 ausgebildet, deren Aufgabe später erläutert wird.

Die beschriebene Anordnung ermöglicht demnach eine Verringerung der Differenz zwischen der Ansprechkraft des Bremskraftver stärkers und der am Ventilkolben wirkenden Rückstellkraft in dem Sinne, daß bei einer gleichbleibenden Ansprechkraft eine Erhö hung der Rückstellkraft oder bei einer gleichbleibenden Rückstellkraft eine Verringerung der Ansprechkraft möglich ist.

Um eine von der Betätigungsstange 7 unabhängige Fremdbetätigung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers einzuleiten ist koaxial zu den Dichtsitzen 15, 16 ein dritter Dichtsitz 24 vor gesehen, der mittels eines Elektromagneten 20 betätigbar ist, der vorzugsweise in einem mit dem Ventilkolben 9 fest verbunde nen Gehäuse 25 angeordnet ist und demnach zusammen mit dem Ventilkolben 9 im Steuergehäuse 5 verschiebbar ist. Der Elektro magnet 20 besteht aus einer innerhalb des Gehäuses 25 angeordne ten Spule 36 sowie einem axial verschiebbar angeordneten zylin drischen Anker 31, der teilweise in einem das Gehäuse 25 ver schließenden Verschlußteil 30 geführt wird und an dem sich eine Kraftübertragungshülse 32 abstützt, die den vorhin erwähnten dritten Dichtsitz 24 trägt. Zwischen dem Ventilkolben 9 und der Kraftübertragungshülse 32 ist eine Druckfeder 33 angeordnet, die den Anker 31 in seiner Ausgangslage hält, in der der dritte Dichtsitz 24 gegenüber dem am Ventilkolben 9 ausgebildeten zweiten Dichtsitz 16 axial versetzt angeordnet ist. Das im Steuergehäuse 5 geführte Verschlußteil 30 liegt unter Zwischen schaltung einer Übersetzungsscheibe 34 an der vorhin erwähnten Reaktionsscheibe 6 an und ermöglicht eine Übertragung der an der Betätigungsstange 7 eingeleiteten Eingangskraft auf die Re aktionsscheibe 6.

Bei der in der Zeichnung gezeigten Ausführung des erfin dungsgemäßen Bremskraftverstärkers sind schließlich elektrische Schaltmittel 47, 48 vorgesehen, die insbesondere bei Brems vorgängen wichtig sind, bei denen zusätzlich zur Fahrerbe tätigung der Elektromagnet 20 angesteuert wird, um unabhängig vom Fahrerwillen eine Vollbremsung herbeizuführen (sog. Bremsassistentfunktion). Dabei ist von besonderer Bedeutung, daß die Schaltmittel 47, 48 bei jeder Bremsung betätigt werden. Gleichzeitig muß gewährleistet werden, daß der Elektromagnet 20 nach Beendigung des fremdkraftunterstützten Bremsvorganges sicher abgeschaltet wird. Die gezeigten Schaltmittel bestehen dabei aus einem vorzugsweise am Ventilkolben 9 bzw. dem Gehäuse 25 des Elektromagneten 20 befestigten, zwei Schaltstellungen aufweisenden Mikroschalter 47 sowie einem den Mikroschalter 47 durch eine translatorische Bewegung betätigenden Betätigungs element 48, das in einer im Steuergehäuse 5 vorgesehenen Bohrung abgedichtet geführt ist und mit einem verstärkergehäusefesten Anschlag zusammenwirkt, der das Bezugszeichen 49 trägt und beispielsweise durch einen radialen Kragen der hinteren Verstärkergehäusehälfte gebildet sein kann. Zwischen dem Betäti gungselement 48 und dem Steuergehäuse 5 ist eine Druckfeder 50 angeordnet, so daß das dem Mikroschalter 47 abgewandte Ende des Betätigungselements 48 unter einer Vorspannung am Anschlag 49 anliegt.

Die Funktion des hier beschriebenen bzw. dargestellten, fremdbe tätigbaren Bremskraftverstärkers ist in der eingangs erwähn ten internationalen Patentanmeldung genau beschrieben, so daß sie im vorliegenden Text nicht wiederholt zu werden braucht.

In der in der Zeichnung dargestellten Bereitschaftsstellung befindet sich die radial innenliegende Dichtlippe 13 in axialem Abstand von den vorzugsweise mehrfach am Umfang der zylindri schen Fläche 35 angeordneten Stegen 37, so daß eine einwandfreie Abdichtung des pneumatischen Raumes 17 gegenüber der Atmosphäre gewährleistet ist. Im Normalfall wird bei einer Panikbremsung während einer Unterstützung des Fahrers durch die Fremdbetäti gung des Steuerventils 12 mittels des Elektromagneten 20 (sog. Bremsassistentenfunktion) der Ventilkörper 10 über den dritten Dichtsitz 24 um etwa 1 mm im Führungsteil 21 nach hinten ver schoben. Zum Lösen der Bremsassistentenfunktion wird, bei Redu zierung der vom Fahrer aufgebrachten Betätigungskraft, die Kolbenstange von der Kolbenstangenrückholfeder 27 nach hinten gezogen, bis der Mikroschalter 47 durch das Betätigungselement 48 betätigt und der Elektromagnet 20 abgeschaltet wird.

Sollte, beispielsweise bei einem Defekt des Mikroschalters 47 oder bei einem Bruch der den Anker 31 vorspannenden Druckfeder 33, der dritte Dichtsitz 24 am Ventilkörper 10 stehen bleiben, so daß ein Lösen nicht möglich ist, so zieht die Kolbenstange 7 den Ventilkörper 10 weg vom dritten Dichtsitz 24 so weit nach hinten, bis im Bereich der Stege 37 eine Leckage erzeugt wird und der pneumatische Raum 17 belüftet wird. Der hergestellte pneumatische Kurzschluß verbindet die Unterdruckkammer 4 (über die Arbeitskammer 3) mit dem atmosphärischen Druck, so daß der Systemunterdruck erheblich reduziert und der im Bremssystem herrschende hydraulische Druck auf ein Niveau gebracht wird, bei dem das Fahrzeug aus der Gefahrenzone herausgebracht werden kann. Durch eine gezielte Gestaltung der Kombination Hülse 32- Ventilkörper 10 ist es sogar möglich, durch die im Führungsteil 21 erzeugte Leckage einen Druckabbau auf 0 bar zu realisieren.

Bezugszeichenliste

1 Verstärkergehäuse
2 bewegliche Wand
3 Arbeitskammer
4 Unterdruckkammer
5 Steuergehäuse
6 Reaktionsscheibe
7 Betätigungsstange
8 Membranteller
9 Ventilkolben
10 Ventilkörper
11 Querglied
12 Steuerventil
13 Dichtlippe
14 Druckstange
15 Dichtsitz
16 Dichtsitz
17 Raum
18 Rollmembran
19 Durchlaß
20 Elektromagnet
21 Führungsteil
22 Ventilfeder
23 Kopfflansch
24 Dichtsitz
25 Gehäuse
26 Rückstellfeder
27 Kolbenstangenrückholfeder
28 Kanal
29 Kanal
30 Verschlußteil
31 Anker
32 Hülse
33 Druckfeder
34 Übersetzungsscheibe
35 Fläche
36 Spule
37 Steg
38 Anschlag
39
40
41 Dichtlippe
42 Vorderteil
43 Ringraum
44
45
46
47 Mikroschalter
48 Betätigungselement
49 Anschlag
50 Feder

Claims

1. Pneumatischer Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Verstärkergehäuse, dessen Innenraum durch eine be wegliche Wand in eine erste Kammer (Unterdruckkammer) und eine zweite Kammer (Arbeitskammer) unterteilt ist, sowie mit einem Steuergehäuse, in dem ein eine auf die bewegliche Wand einwirkende pneumatische Druckdifferenz steuerndes Steuerventil angeordnet ist, das einen am Steuergehäuse ausgebildeten ersten Dichtsitz, einen an einem Ventilkolben ausgebildeten zweiten Dichtsitz sowie einen an einer Hülse ausgebildeten dritten Dichtsitz aufweist, die mit einem elastischen Ventilkörper zusammenwirken, und einerseits durch eine Betätigungsstange und andererseits unabhängig von der Betätigungsstange durch einen Elektromagneten betätigbar ist, dessen Anker kraftübertragend mit dem drit ten Dichtsitz zusammenwirkt, wobei der Ventilkörper auf seiner den Dichtsitzen abgewandten Seite im Steuergehäuse einen pneumatischen Raum begrenzt, der in ständiger Verbin dung mit der Arbeitskammer steht, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (37) vorgesehen sind, die bei einer Bewegung des Ventilkörpers (10) entgegen der Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers eine Verbindung zwischen dem pneuma tischen Raum (17) und der Atmosphäre herstellen.

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem der pneumati sche Raum durch ein zylindrisches Führungsteil begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (10) ringförmig ausgebildet ist und am Führungsteil (21) anlie gende Dichtlippen (13,41) aufweist, wobei im Bereich der radial innenliegenden Dichtlippe (13) rampenartige Stege (37) ausgebildet sind.

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich net, daß die radial außenliegende Dichtlippe (41) mit einem radial außenliegenden, zylindrisch ausgebildeten Bereich des Führungsteiles (21) zusammenwirkt, der radial am Steu ergehäuse (5) anliegt.