DE19655241B4

DE19655241B4 - Unterdruckservoeinheit

Info

Publication number: DE19655241B4
Application number: DE19655241A
Authority: DE
Inventors: Kaoru Tojota Tsubouchi
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1995-07-27
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2016-07-30

Abstract

Unterdruckservoeinheit für ein Fahrzeugbremssystem, mit
einem Gehäuse (10), das darin eine Druckkammer (60) begrenzt,
einem beweglichen Wandelement (13), das in dem Gehäuse vorgesehen ist, um die Druckkammer in eine Wechseldruckkammer (61) und eine Konstantdruckkammer (62), die mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, zu unterteilen,
einem Kraftkolben (14), der einstückig mit dem Wandelement (13) verbunden ist,
einem Ventiltauchkolben (24), der gleitend in dem Kraftkolben (14) vorgesehen ist und entsprechend einer Bremsbetätigung durch ein Bremsbetätigungselement (71, 23) bewegbar ist,
einem Regelventil (27), das in dem Kraftkolben (14) vorgesehen ist, wobei das Regelventil (27) einen Umgebungsluftregeldichtabschnitt (27f), der mit einem an dem Ventiltauchkolben (24) ausgebildeten Umgebungsluftregelventilsitz (82bb) zusammenwirkt, um eine Verbindung der Wechseldruckkammer (61) mit der Umgebungsluft zu regeln, sowie einen Unterdruckregeldichtabschnitt (27g) hat, der mit einem an dem Kraftkolben (14) ausgebildeten Unterdruckregelventilsitz (14a) zusammenwirkt, um eine Verbindung zwischen der Wechseldruckkammer (61) und der Konstantdruckkammer (62) zu regeln,...

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterdruckservoeinheit gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der gattungsbildenden DE 42 11 849 A1 ist eine Unterdruckservoeinheit bekannt, in der ein Umgebungsluftregelventilsitz und ein Unterdruckregelventilsitz auf einer gemeinsamen Ebene und konzentrisch zueinander angeordnet sind. Ein für beide Dichtsitze gemeinsames federbelastetes Dichtelement dichtet diese Dichtsitze abwechselnd ab. Ein Elektromagnet ist so angeordnet, dass er den Umgebungsluftregelventilsitz zusätzlich zur manuellen Bremsbetätigung von dem Dichtelement wegbewegen kann.

Bei dieser bekannten Vorrichtung hat jedoch stets einer der beiden Dichtsitze einen kleineren Durchmesser und folglich auch einen kleineren Durchlassquerschnitt. Für ein schnelles Ansprechen der Servoeinheit sollten die Durchlassquerschnitte der Ventile möglichst groß sein. Wird im Fall der DE 42 11 849 A1 der Durchlassquerschnitt des kleineren Dichtsitzes optimiert, so geht damit zwangsläufig eine gewisse Überdimensionierung des größeren Dichtsitzes einher. Damit wird zwangsläufig die Baugröße der Servoeinheit vergrößert.

Ferner gehen druckbeaufschlagte Kreis- bzw. Ringflächen quadratisch in eine Flächenberechnung ein, während an den Flächen durch Druckdifferenzen wirkende Kräfte linear mit der Fläche zunehmen. Ist nun einer der Ventilsitze, wie oben ausgeführt, gewissermaßen überdimensioniert, sind auch die an den größeren Flächen wirkenden Kräfte größer, so dass Federn zur Rückstellung der Ventile in den Ausgangszustand stärker bemessen werden müssen. Dadurch wird die Betätigungskraft bei der Bremsbetätigung erhöht und, im Fall der Betätigung oder Unterstützung durch einen Elektromagneten, muss auch dieser größere Kräfte überwinden können und folglich ebenfalls stärker bemessen sein. Dadurch steigt nicht nur der Stromverbrauch des Elektromagneten, sondern in der Regel auch seine Größe.

Ferner ist aus der DE 43 37 361 A1 ein pneumatischer Bremskraftverstärker bekannt, der axial voneinander beabstandete Unterdruck- und Atmosphärenventile hat.

Schließlich ist in der nachveröffentlichten DE 196 20 200 A1 ein Unterdruckbremskraftverstärker beschrieben, bei dem die Abdichtung zwischen Eingabe- und Tauchkolbenelement in einem Bereich erfolgt, der außerhalb des Zwischenraums zwischen Unterdruck- und Atmosphärenventil liegt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine leicht zu betätigende, rasch ansprechende und kompakte Unterdruckservoeinheit mit einem Elektromagneten zu schaffen, die zudem einen geringen Stromverbrauch hat.

Diese Aufgabe wird mit einer Unterdruckservoeinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß sind die mit einem Regelventil bzw. einem Tauchkolben des Elektromagneten zusammenwirkenden Ventildichtungen bzw. Ventilsitze gleich groß, so dass beide Ventile für ein schnelles Ansprechen optimal bemessen werden können. Folglich kann jedem Ventil auch eine Feder mit optimal passender Federkraft zugeordnet werden, so dass die Betätigung wegen der geringen zu überwindenden Federkräfte entsprechend leicht und damit rasch erfolgen kann. Ferner kann wegen der Anordnung der Ventile und der entsprechend geringen Federkräfte ein Elektromagnet verwendet werden, der mit geringen Kräften arbeitet. Dadurch können die Baugröße und der Stromverbrauch gesenkt werden. Durch die Anordnung eines Dichtelements zwischen den beiden Ventilen kann der Bauraum gut genutzt werden, so dass sich insgesamt eine kompakte leichtgängige und rasch ansprechende Unterdruckservoeinheit ergibt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung, wie sie in Anspruch 2 angegeben ist, wird die Fläche, an der die Druckdif ferenz an der Stirnfläche des Regelventils wirkt, vernachlässigbar klein, und die Druckdifferenz wirkt lediglich auf das Eingabeelement. Somit muss das Federsystem mit der Feder zum Vorrücken des Regelventils und der Feder zum Vorspannen des Tauchkolbenelements in die Ruhelage unabhängig von den herrschenden Druckdifferenzen nur relativ zueinander abgestimmt werden. Folglich kann die entsprechende Federkraftdifferenz klein sein und es kann ein schwächerer Elektromagnet mit den damit einhergehenden Vorteilen verwendet werden.

Schließlich ist gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 3 erreicht, dass die auf die Stirnfläche des Regelventils infolge einer Druckdifferenz wirkende Kraft klein ist, während das Eingabeelement den Großteil der Kraft der auf die Gesamtfläche von Stirnfläche und Eingabeelement wirkenden Druckdifferenz aufnimmt. Bei der Bremsbetätigung liegt das Regelventil zunächst an dem Unterdruckregelventilsitz an, während der auf das Eingabeelement in diesem Zustand noch wirkende Großteil der Kraft für die Öffnung des Umgebungsluftventils weiterhin zu Verfügung steht. Somit kann die auf das Eingabeelement zusätzlich aufzubringende Betätigungskraft bei der Einleitung des Bremsverstärkungsvorgangs vermindert werden und die Bremsbetätigung ist erleichtert, wodurch die Ansprechgeschwindigkeit verbessert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
1 ist eine Schnittansicht einer Unterdruckservoeinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht der in 1 gezeigten Unterdruckservoeinheit;
3 ist eine Schnittansicht einer Unterdruckservoeinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
4 ist eine Schnittansicht einer Unterdruckservoeinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In den 1 und 2 hat eine automatisch betätigbare Unterdruckservoeinheit 1 ein Gehäuse 10, die eine Druckkammer 60 definiert. In dem Gehäuse 10 ist ein bewegliches Wandelement 13 in einer luftdichten Weise an einem äußeren Umfangsabschnitt an der Innenseite des Gehäuses 10 befestigt, um in einer axialen Richtung beweglich zu sein. Die Druckkammer 60 in dem Gehäuse 10 ist in einer luftdichten Weise in eine Druckkammer 62 konstanten Unterdrucks und in eine Druckkammer 61 variablen Drucks unterteilt. Diese Kammern 61, 62 sind mittels der beweglichen Wand 13 unterteilt. Die Druckkammer 62 konstanten Drucks ist so angepasst, dass sie über einen Anschluss 19 mit einer Unterdruckquelle 70, wie beispielsweise einem Einlasskrümmer einer Brennkraftmaschine, in Verbindung steht.
Ein aus einem Kunststoff hergestellter beweglicher Kraftkolben 14 ist in das Gehäuse 10 von dem hinteren Abschnitt des Gehäuses 10 eingefügt und der innere Umfangsendabschnitt des beweglichen Wandelements 13 ist in einer luftdichten Weise mit dem beweglichen Kraftkolben 14 verbunden.
Eine Eingangsstange 23 weist eine erste Eingangsstange 23a und eine zweite Eingangsstange 23b auf. Die erste Eingangsstange 23a hat einen in 1 gezeigten rechten Endabschnitt, der mit einem Bremsbetätigungselement, beispielsweise einem Bremspedal 71 verbunden ist. Die erste Eingangsstange 23a ist in den beweglichen Kraftkolben 14 eingefügt. Ein sich axial erstreckender Schlitz 23aa ist in der ersten Eingangsstange 23a ausgebildet, und ein axial bewegliches Verbindungsstiftelement 72 ist in den Schlitz 23aa eingefügt. Das Verbindungsstiftelement 72 ist in einer Bohrung 23ba befestigt, die in der zweiten Eingangsstange 23b ausgebildet ist, so dass es relativ zu der zweiten Eingangsstange 23b unbeweglich ist.
Der linksseitige Abschnitt der ersten Eingangsstange 23a ist in einen Hohlraum 23bb eingefügt, der an dem rechtsseitigen Abschnitt der zweiten Eingangsstange 23b ausgebildet ist und der äußere Umfangsabschnitt des linksseitigen Abschnitts der ersten Eingangsstange 23a steht mit dem inneren Umfangsabschnitt des rechtsseitigen Abschnitts der zweiten Eingangsstange 23b in Kontakt. Eine Feder 73 ist zwischen der Fläche des Abschnitts mit großem Durchmesser des linksseitigen Abschnitts der ersten Eingangsstange 23a und dem Bodenabschnitt 23bc des Hohlraums 23bb eingesetzt, um die erste Eingangsstange 23a und die zweite Eingangsstange 23b vorzuspannen, so dass die erste Eingangsstange 23a und die zweite Eingangsstange 23b voneinander weggedrückt werden. Die zweite Eingangsstange 23b ist mit dem Eingangsabschnitt 74a des ersten Eingangselements 74 verbunden, so dass sich die beiden als ein Körper bewegen können.
Ein Mikroschalter 75, wie beispielsweise ein elektrisches Schaltelement, ist an dem oberen Abschnitt der ersten Eingangsstange 23a befestigt. Der Mikroschalter 75 hat einen Betätigungsabschnitt 75a, wie in 2 gezeigt ist, der bei Betätigung ein elektrisches Signal überträgt, und eine Leitung 75b, um das elektrische Signal nach außen zu übertragen. Ein Kontaktelement 76, wie beispielsweise ein Umschaltänderungselement ist an dem Verbindungsstiftelement 72 befestigt, so dass es den Betätigungsabschnitt 75a des Mikroschalters 75 berühren kann.
Der Ventiltauchkolben 24 besteht aus dem ersten Eingangselement 74, dem zweiten Eingangselement 77 und dem Tauchkolbenelement 82.
Das erste Eingangselement 74 weist den Eingangsabschnitt 74a und den Ausgangsabschnitt 74b auf. Der Ausgangsabschnitt 74b des Eingangselements 74 ist an dem Eingangsabschnitt 74a des Eingangselements 74 befestigt und ein zweites Eingangselement 77 ist mit dem Ausgangsabschnitt 74b des Eingangselements 74 in Kontakt. Sie alle spielen eine Rolle bei der Übertragung der Bremsbetätigungskraft von dem ersten Eingangselement 74 auf eine Reaktionsscheibe 31, wie beispielsweise ein Reaktionselement. Eine Ausgangsstange 16, wie beispielsweise das Ausgangselement, die die Reaktionsscheibe 31 berührt, bewegt sich, um einen (nicht gezeigten) Hauptzylinderkolben zu betätigen, wenn die Ausgangsstange 16 die Bremsbetätigungskraft durch die Reaktionsscheibe 31 aufnimmt.
Ein Elektromagnet 22, der ein Elektromagnetventil bildet, ist in einem ersten feststehenden Element 78a aus Eisen befestigt. Das erste feststehende Element 78a ist in einer luftdichten Weise an dem beweglichen Kraftkolben 14 durch ein Dichtelement 80 befestigt. Ein zweites feststehendes Element 78b, das auch aus Eisen hergestellt ist, ist in dem ersten feststehenden Element 78a angeordnet.
Der Elektromagnet 79 ist mit einer elektrischen Stromquelle 87 des Fahrzeugs durch ein Kabel 79a verbunden und ist so angepasst, dass eine elektromagnetische Kraft durch Zufuhr von elektrischem Strom von der elektrischen Stromquelle 87 durch das Kabel 79a erzeugt wird.
Ein Tauchkolbenelement 82, das einen Teil des Elektromagnetventils bildet, weist aus Gründen des Zusammenbaus einen ersten Tauchkolbenabschnitt 82a und einen zweiten Tauchkolbenabschnitt 82b auf. Der erste Tauchkolbenabschnitt 82a und der zweite Tauchkolbenabschnitt 82b sind aneinander befestigt. Das Tauchkolbenelement 82 ist in luftdichtem Eingriff mit dem Eingangsabschnitt 74a des ersten Eingangselements 74 an einem inneren Umfangsabschnitt des zweiten Tauchkolbenabschnitts 82b durch ein Dichtelement 83 und ist gegenüber dem Eingangsabschnitt 74a beweglich.
Eine Feder 84 ist zwischen dem Eingangsabschnitt 74a des Eingangselements 74 und einem inneren Flanschabschnitt 82ba vorgesehen, der an dem zweiten Tauchkolbenabschnitt 82b ausgebildet ist. Ein Flanschabschnitt 74ba ist an dem Ausgangsabschnitt 74b des ersten Eingangselements 74 ausgebildet und mit einem Schulterabschnitt 82aa in Eingriff, der an dem ersten Tauchkolbenabschnitt 82a ausgebildet ist.
Daher ist in einem betätigungsfreien Zustand der zweiten Eingangsstange 23b das Tauchkolbenelement 82 in der in 2 rechten Richtung durch die Feder 84 vorgespannt und wird in einem feststehenden Zustand des ersten Tauchkolbenabschnitts 82a und des Flanschabschnitts 74ba gehalten.
Ein Federhalter 85, der eine Rückhohlfeder 29 aufnimmt, ist in dem Verbindungsstiftelement 72 befestigt. Der erste Halter 27a, der ein Regelventilelement 27 bildet, ist in dem beweglichen Kraftkolben 14 befestigt und nimmt eine Spannkraft von der zweiten Eingangsstange 23b durch den Federhalter 85 und die Rückhohlfeder 29 auf. Ein äußerer Umfangsabschnitt eines Dichtelements 27b ist mit dem ersten Halter 27a in Eingriff und ein innerer Umfangsabschnitt des Dichtelements 27b hat mit dem Federhalter 27c eine Dichtfunktion. Eine Ventilfeder 27d ist zwischen dem ersten Halter 27a und dem Federhalter 27c vorgesehen. Eine Ventilplatte 27e, wie beispielsweise ein Verbindungsabschnitt, der sich in Richtung zur Seite der Ausgangsstange 16 erstreckt, ist in dem Federhalter 27c befestigt und ein Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f und ein Unterdruckregeldichtabschnitt 27g sind jeweils an dem Federhalter 27c und der Ventilplatte 27e befestigt, so dass sie einstückig ausgebildet sind. Daher ist der Unterdruckregeldichtabschnitt 27g in einer Position angeordnet, die von dem Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f in einer axialen Richtung beabstandet ist, d.h. im Vergleich mit dem Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f ist der Unterdruckregeldichtabschnitt 27g in der Nähe der Ausgangsstange 16 angeordnet. Ein Dichtelement 27h mit einer Dichtfunktion zwischen dem beweglichen Kraftkolben 14 und sich selbst ist auf der Ventilplatte 27e vorgesehen.
Ein radialer Vorsprung 74aa ist an dem Eingangsabschnitt 74a des Eingangselements 74 vorgesehen. Der radiale Vorsprung 74aa ist in Kontakt mit dem inneren Umfangsabschnitt des beweglichen Kraftkolbens 14 durch den zweiten Tauchkolbenabschnitt 82b und die Ventilplatte 27e, so dass er sich in dem beweglichen Kraftkolben 14 bewegt.
Aufgrund des zuvor erwähnten Aufbaus ist der Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f in dem betätigungsfreien Zustand der zweiten Eingangsstange 23b in Eingriff mit dem Umgebungsluftregelventilsitz 82bb, der an dem zweiten Tauchkolbenabschnitt 82b vorgesehen ist. In dem betätigten Zustand der zweiten Eingangsstange 23b kann der Unterdruckregeldichtabschnitt 27g in Eingriff mit einem Unterdruckregelventilsitz 14a sein, der an dem beweglichen Kraftkolben 14 ausgebildet ist. Ein Keil 25 ist in eine Anschlagrille 14b eingefügt, die an dem Kraftkolben 14 vorgesehen ist, und ist mit dem Gehäuse 10 durch ein Dämpfungselement 86 in Kontakt. Der Unterdruckregelventilsitz 14a ist in einer Position angeordnet, die von dem Umgebungsluftregelventilsitz 82bb in einer axialen Richtung beabstandet ist, d.h. im Vergleich mit dem Umgebungsluftregelventilsitz 82bb ist der Unterdruckregelventilsitz 14a in der Nähe der Ausgangsstange 16 angeordnet.
Der bewegliche Kraftkolben 14 hat einen hinteren zylindrischen Abschnitt 14d, der sich nach außen von dem Gehäuse 10 erstreckt. Ein Durchmesser des Umgebungsluftregelventilsitzes 82bb, ein Durchmesser des Unterdruckregelventilsitzes 14a, ein Durchmesser des Umgebungsluftregeldichtabschnitts 27f und ein Durchmesser des Unterdruckregeldichtabschnitts 27g sind mit einem Durchmesser des Abschnitts 14da des hinteren zylindrischen Abschnitts 14d des beweglichen Kraftkolbens 14 versehen, in dem der Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f des Regelventils 27 angeordnet ist.
Eine Bahn 27i, die eine Verbindung der Druckkammer 61 variablen Drucks und der Druckkammer 62 konstanten Drucks ermöglichen kann, ist auf der Ventilplatte 27e vorgesehen. Eine Luftbahn 14c, die die Bahn 27i mit der Druckkammer 61 variablen Drucks verbindet, ist an dem beweglichen Kraftkolben 14 vorgesehen. Die Luftbahn 14c kann die Verbindung der Druckkammer 61 variablen Drucks und der Druckkammer 62 konstanten Drucks in Zusammenwirken mit der Bahn 27i des Regelventils 27 ermöglichen. Daher kann der axiale Raum von dem Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f zu der Druckkammer 61 variablen Drucks verringert werden.
Die Betätigung der Unterdruckservoeinheit 1 findet wie folgt statt. In einer Situation, in der das Bremsbetätigungselement, das Bremspedal 71, durch den Fahrer nicht betätigt ist, d.h, in dem in 2 gezeigten Zustand, ist der Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f in Eingriff mit dem Umgebungsluftregelventilsitz 82bb des zweiten Tauchkolbenelements 82b und der Unterdruckregeldichtabschnitt 27g ist außer Eingriff von dem Unterdruckregelventilsitz 14a des beweglichen Kraftkolbens 14. Daher steht die Druckkammer 61 variablen Drucks mit dem Einlasskrümmer der Brennkraftmaschine, wie beispielsweise der Unterdruckquelle 70, durch die Luftbahn 14c, die Bahn 27i, den Spalt zwischen dem Unterdruckregelventilsitz 14a und dem Unterdruckregeldichtabschnitt 27g, die Druckkammer 62 konstanten Drucks und den Anschluss 19 in Verbindung.
Wenn das Bremsbetätigungselement des Fahrzeugs, beispielsweise das Bremspedal 71, durch den Fahrer betätigt wird, nimmt die erste Eingangsstange 23a, die mit dem Bremspedal 71 verbunden ist, die Bremsbetätigungskraft auf und bewegt sich zu der in 2 linken Seite. Die durch das Bremspedal 71 auf die erste Eingangsstange 23a aufgebrachte Bremsbetätigungskraft überwindet die vorgegebene Vorspannkraft der Feder 73 und die erste Eingangsstange 23a und die zweite Eingangsstange 23b nähern sich einander, um den Spalt zu verringern, der anfänglich zwi schen den Eingangsstangen 23a, 23b vorhanden ist. Wenn der linke Endabschnitt der ersten Eingangsstange 23a den Bodenabschnitt 23bc berührt, ist der Spalt komplett aufgefüllt (d.h. er ist beseitigt). Dadurch schiebt die erste Eingangsstange 23a die zweite Eingangsstange 23b in Richtung zur in 2 linken Seite, so dass sich die erste Eingangsstange 23a und die zweite Eingangsstange 23b einstückig nach links bewegen.
Da der Spalt zwischen der ersten Eingangsstange 23a und der zweiten Eingangsstange 23b durch Betätigung der ersten Eingangsstange 23a aufgefüllt wird oder beseitigt wird, bewegt sich der Mikroschalter 75, der an der ersten Eingangsstange 23a befestigt ist, in Richtung zu dem Kontaktelement 76, das an der zweiten Eingangsstange 23b befestigt ist, und das Kontaktelement 76 tritt mit dem Betätigungsabschnitt 75a in Kontakt. Das Kontaktelement 76 drückt gegen den Betätigungsabschnitt 75a, um den Mikroschalter 75 zu betätigen, und der Mikroschalter 75 überträgt das elektrische Signal.
Das Tauchkolbenelement 82 wird auch durch den Kontakt zwischen dem Flanschabschnitt 74ba und dem Schulterabschnitt 82aa unter Begleitung der Bewegung der ersten Eingangsstange 23a nach links bewegt. Sowohl der Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f als auch der Unterdruckregeldichtabschnitt 27g bewegen sich mit dem Tauchkolbenelement 82 durch die Vorspannkraft der Ventilfeder 27d nach links. Der Unterdruckregeldichtabschnitt 27g tritt dann mit dem Unterdruckregelventilsitz 14a des Kraftkolbens 14 in Kontakt, wodurch die Verbindung zwischen der Druckkammer 61 variablen Drucks und der Druckkammer 62 konstanten Drucks unterbrochen wird. Daher wird die Verbindung zwischen der Druckkammer 61 variablen Drucks und der Unterdruckquelle 70 unterbrochen.
Da sich das Tauchkolbenelement 82 weiter in 2 nach links bewegt, löst sich der Eingriff zwischen dem Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f und dem Umgebungsluftregelventilsitz 82bb des Tauchkolbenelements 82, so dass die Druckkammer 61 variab len Drucks mit der Umgebungsluft durch den Spalt zwischen dem Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f und dem Umgebungsluftregelventilsitz 82bb, die Bahn 27a und die Luftbahn 14c in Verbindung steht. Daher wird ein Differenzdruck zwischen der Druckkammer 62 konstanten Drucks und der Druckkammer 61 variablen Drucks durch das Einströmen der Umgebungsluft in die Druckkammer 61 variablen Drucks erzeugt. Das bewegliche Wandelement 13 nimmt die durch den Druckunterschied erzeugte Lastkraft auf und der bewegliche Kraftkolben 14, der mit dem beweglichen Wandelement 13 verbunden ist, bringt die verstärkte Bremskraft auf die Ausgangsstange 16 durch die Reaktionsscheibe 31 auf. Danach treten wahlweise entweder der Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f und der Umgebungsluftregelventilsitz 82bb des Tauchkolbenelements 82 oder der Unterdruckregeldichtabschnitt 27g und der Unterdruckregelventilsitz 14a in einen Eingriffszustand durch die Reaktionskraft, die die zweite Eingangsstange 23b und die erste Eingangsstange 23a von der Reaktionsscheibe 31 durch das zweite Eingangselement 77 und das erste Eingangselement 74 aufnimmt. Die Servokraft der Unterdruckservoeinheit 1 wird entsprechend der auf die erste Eingangsstange 23a durch den Fahrer aufgebrachten Bremsbetätigungskraft geregelt.
Das Vorhandensein einer Notbremsbetätigung wird bestimmt, wenn ein (nicht gezeigter) Mikrocomputer erfasst, dass das Bremspedal schneller als ein Vorgabewert der Pedalhubgeschwindigkeit gemäß dem Pedalhubwert betätigt wird, der durch einen (nicht gezeigten) Pedalhubschalter erfasst wird, der an dem Bremspedal vorgesehen ist, oder wenn das Vorhandensein eines Hindernisses durch Bildanzeige einer ladungsgekoppelten Kamera oder eines Entfernungsmesssensors erfasst wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Eingangsstange 23a mit einer Bremskraft betätigt, die größer als der Vorgabewert ist, und die Bremspedalbetätigung wird durch den Mikroschalter 75 erfasst, wobei die Notwendigkeit der Notbremsbetätigung beurteilt wird und der Elektromagnet 79 mit elektrischem Strom von einer elektrischen Stromquelle 87 durch das Kabel 79a getrennt von der Bremsbetätigung durch den Fahrer versorgt wird. Der mit elektrischem Strom ver sorgte Elektromagnet 79 erzeugt eine elektromagnetische Kraft, um das Tauchkolbenelement 82 zu einer Bewegung nach links in 2 gegen die Vorspannkraft der Vorspannfeder 84 und gegen den Reibungswiderstand des Tauchkolbenelements 82 und des Dichtelements 83 getrennt von der Betätigung durch die erste Eingangsstange 23a zu bringen. Inzwischen sind der Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f und der Unterdruckregeldichtabschnitt 27g durch die Ventilfeder 27d vorgespannt, um sich entsprechend der Bewegung des Tauchkolbenelements 82 in 2 nach links zu bewegen. Der Unterdruckregeldichtabschnitt 27g ist in Eingriff mit dem Unterdruckregelventilsitz 14a und der Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f ist außer Eingriff von dem Tauchkolbenelement 82. Daher ist die Verbindung zwischen der Druckkammer 61 variablen Drucks und der Unterdruckquelle 70 unterbrochen und die Druckkammer 61 variablen Drucks steht mit der Umgebungsluft in Verbindung. Der bewegliche Kraftkolben 14 bringt die Bremskraft auf die Ausgangsstange 16 durch das Einströmen der Umgebungsluft in die Druckkammer 61 variablen Drucks auf, wodurch der (nicht gezeigte) Hauptzylinderkolben betätigt wird und der Bremsdruck in dem Hauptzylinder erzeugt wird.
Die Reaktionskraft gemäß dem in dem Hauptzylinder erzeugten Bremsdruck und die durch die Betätigung des Bremspedals 71 erzeugte und auf das zweite Eingangselement 77 übertragene Bremsbetätigungskraft werden jeweils auf beide Seiten der Reaktionsscheibe 31 aufgebracht. Dadurch werden die Reaktionskraft und die Bremsbetätigungskraft ausgeglichen.
Wenn der Fahrer entscheidet, dass kein Bedarf für die Bremsbetätigung besteht und das Bremspedal zurückgeführt wird, bewegt sich das Tauchkolbenelement 82 einstückig mit dem ersten Eingangselement 74 gemäß der Rückkehr der zweiten Eingangsstange 23b nach rechts. Der Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27g ist in Eingriff mit dem Umgebungsluftregelventilsitz 82bb des zweiten Tauchkolbens 82b und der Unterdruckregeldichtabschnitt 27g ist außer Eingriff von dem Unterdruckregelventilsitz 14a des Kraftkolbens 14. Folglich wird die Verbindung zwischen der Druckkammer 61 variablen Drucks und der Umgebungsluft unterbrochen und die Druckkammer 61 variablen Drucks steht mit der Druckkammer 62 konstanten Drucks durch die Luftbahn 14c, die Bahn 27i, den Spalt zwischen dem Unterdruckregelventilsitz 14a und dem Unterdruckregeldichtabschnitt 27g, die Druckkammer 62 konstanten Drucks und den Anschluss 19 in Verbindung, so dass die Höhe des in der Druckkammer 61 variablen Drucks angreifenden Drucks abnimmt und die Servokraft auf den Kraftkolben 14 abnimmt.
Wenn die auf die erste Eingangsstange 23a aufgebrachte Bremsbetätigungskraft unter die Vorgabelastkraft der Feder 73 abfällt, trennt die Vorspannkraft der Feder 73 die erste Eingangsstange 23a von der zweiten Eingangsstange 23b. Daher wird der Kontakt des Kontaktabschnitts 76 und des Betätigungsabschnitts 75a des Mikroschalters 75 aufgehoben und das durch den Mikroschalter 75 erzeugte elektrische Signal wird eingestellt. Wenn der (nicht gezeigte) Computer erfasst, dass das elektrische Signal des Mikroschalters 75 eingestellt ist, wird die Zufuhr von elektrischem Strom von der elektrischen Stromquelle 87 zu dem Elektromagnet 79 abgebrochen. Daher erzeugt der Elektromagnet 79 keine auf das Tauchkolbenelement 82 wirkende, elektromagnetische Kraft und das Tauchkolbenelement 82 wird durch die Vorspannkraft der Vorspannfeder 84 in 2 nach rechts zurückgeholt. Entsprechend der Bewegung des Tauchkolbenelements 82 nach rechts tritt der Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f mit dem Tauchkolbenelement 82 in Eingriff und kehrt in 2 nach rechts zurück und der Unterdruckregeldichtabschnitt 27g tritt außer Eingriff von dem Ventilsitz 14a des beweglichen Kraftkolbens 14. Daher wird die Verbindung zwischen der Druckkammer 61 variablen Drucks und der Umgebungsluft unterbrochen und die Druckkammer 61 variablen Drucks steht mit der Unterdruckquelle 70 des Fahrzeugs in Verbindung, so dass der Druckunterschied zwischen der Druckkammer 61 variablen Drucks und der Druckkammer 62 konstanten Drucks abnimmt. Dadurch kommt der Betätigungszustand der Unterdruckservoeinheit in den normalen Zustand zurück und anschließend kommt der Betrieb in den ersten Zustand entsprechend der Abnahme der Eingangskraft zurück.
Die Vorspannkraft der Feder 84 spannt das Tauchkolbenelement 82 und das Regelventil 27 in Richtung zur rechten Seite gegen die Kraft vor, die durch den auf das Tauchkolbenelement 82 und das Regelventil 27 wirkenden Umgebungsluftdruck erzeugt wird. Die Größe der Kraft, die durch den auf das Tauchkolbenelement 82 und das Regelventil 27 wirkenden Umgebungsluftdruck erzeugt wird, wird anhand des Wertes, der sich durch Abziehen des Durchmessers des Dichtelements 83 von dem Durchmesser des ringförmigen Kreises ergibt, der zwischen dem Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f und dem Umgebungsluftregelventilsitz 82bb ausgebildet ist, und des Wertes entschieden, der sich durch Abziehen des Durchmessers des ringförmigen Kreises, der zwischen dem Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f und dem Umgebungsluftregelventilsitz 82bb ausgebildet ist, von dem effektiven Durchmesser des Regelventils 27, d.h. dem Durchmesser des Dichtelements 27b, ergibt.
Entsprechend ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel im Hinblick auf das Dichtelement 83 der Unterdruckregeldichtabschnitt 27g in der Nähe der Ausgangsstange 16 durch die Ventilplatte 27e angeordnet. Daher ist es möglich ein Hindernis zu beseitigen, das die Vergrößerung des Durchmessers des Dichtelements 83 verhindert, so dass es möglich ist, den Durchmesser des Dichtelements 83 nahezu gleich dem Durchmesser des Umgebungsluftregeldichtabschnitts 27f und dem des Dichtelements 27b des ersten Halters 27a zu machen. Bei dieser Unterdruckservoeinheit 1 ist der Durchmesser des Dichtelements 27b verringert, weil das Dichtelement 83 die Dichtfunktion an dem inneren Umfangsabschnitt hat. Daher ist es einfach, dass sich der Durchmesser des Dichtelements 83 dem Durchmesser des Dichtelements 27b des ersten Halters 27a nähert.
Wenn der Durchmesser des Dichtelements 83, der Durchmesser des Umgebungsluftregeldichtabschnitts 27f und der Durchmesser des Dichtelements 27b alle einander gleichgesetzt werden, kann die Vorspannkraft der Feder 84 auf ein Minimum reduziert werden. Darüber hinaus kann in dem Fall, in dem der Elektromagnet 79 betätigt wird, um das Tauchkolbenelement 82 gegen die Vorspannkraft der Feder 84 zu betätigen, die elektromagnetische Kraft des Elektromagnets 79 verringert werden und es ist möglich, die Unterdruckservoeinheit zu miniaturisieren.
Da außerdem der radiale Vorsprung 74aa an dem Eingangselement 74 vorgesehen ist und den inneren Umfangsabschnitt des beweglichen Kraftkolbens 14 berührt, ist die Neigung des Eingangselements 74 gegenüber dem beweglichen Kraftkolben 14 begrenzt, so dass das Tauchkolbenelement 82 ruhig betätigt werden kann. Wenn das Eingangselement 74 gegenüber dem beweglichen Kraftkolben 14 geneigt ist, beeinflusst das nicht die Betätigung des Tauchkolbenelements 82.
3 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar, wobei Elemente, die denen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. In 3 liegt ein Punkt, der sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, darin, dass ein Dichtelement 27b an dem Federhalter 27c vorgesehen ist, und dass das Dichtelement 27b eine Dichtfunktion an seinem äußeren Umfangsabschnitt hat.
Bei dem oben erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel bewegt sich das Tauchkolbenelement durch den Elektromagnet zur linken Seite. Die Zusammensetzung der Unterdruckservoeinheit 1 ist jedoch nicht speziell auf diese Zusammensetzung begrenzt, sondern beispielsweise bei einer Unterdruckservoeinheit, bei der sich das Tauchkolbenelement durch den Elektromagneten zur rechten Seite bewegt, d.h. zum Bremspedal, werden dieselben Wirkungen wie beim ersten Ausführungsbeispiel erzielt.
Entsprechend ist bei dem oben erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel im Vergleich mit dem Dichtelement 83 der Unterdruckregel dichtabschnitt 27g in der Nähe des Ausgangsstange 16 durch die Ventilplatte 27e angeordnet. Daher ist es möglich, ein Hindernis zu beseitigen, das die Vergrößerung des Durchmessers des Dichtelements 83 verhindert, so dass es möglich ist, den Durchmesser des Dichtelements 83 nahezu wie den Durchmesser des Dichtelements 27b und des Umgebungsluftregeldichtabschnitts 27f zu wählen, so dass die elektromagnetische Kraft des Elektromagneten 79 verringert werden kann.
Darüber hinaus ist die Bahn 27i an der Ventilplatte 27e und die Luftbahn an dem beweglichen Kraftkolben 14 vorgesehen. Daher ist der axiale Raum von dem Umgebungsluftregeldichtabschnitt 27f zu der Druckkammer 61 variablen Drucks nicht notwendig und das Ansprechverhalten der Unterdruckservoeinheit 1 kann verbessert werden.
Die anderen Vorgänge und Wirkungen sind ähnlich wie die des ersten Ausführungsbeispiels, so dass eine Erläuterung weggelassen wird.
4 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar, wobei Elemente, die denen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. In 4 liegt ein Punkt, der sich von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, darin, dass das Regelventil 27 entsprechend so ausgebildet ist, dass das Luftventilelement 27f und das Dichtelement 27b aus einem Stück sind.
Bei dem oben erwähnten dritten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Unterdruckservoeinheit 1 so herzustellen, dass sie eine Unterdruckservoeinheit ist, die automatisch betätigbar ist und dass eine Unterdruckservoeinheit mit geringen Kosten geschaffen ist.
Die Grundsätze, die bevorzugten Ausführungsbeispiele und die Betriebsarten der vorliegenden Erfindung sind in der vorangehenden Beschreibung beschrieben worden. Die Erfindung, die un ter Schutz gestellt werden soll, ist jedoch nicht so aufgebaut, dass sie auf die speziell beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Des weiteren sind die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele nur darstellend und nicht beschränkend zu sehen. Abwandlungen und Änderungen können gemacht werden und Äquivalente können eingesetzt werden, ohne den Kern der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Entsprechend ist es ausdrücklich beabsichtigt, dass all diese Abwandlungen, Veränderungen und Äquivalente in den Kern und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen, der in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.

Claims

Unterdruckservoeinheit für ein Fahrzeugbremssystem, mit einem Gehäuse (10), das darin eine Druckkammer (60) begrenzt, einem beweglichen Wandelement (13), das in dem Gehäuse vorgesehen ist, um die Druckkammer in eine Wechseldruckkammer (61) und eine Konstantdruckkammer (62), die mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, zu unterteilen, einem Kraftkolben (14), der einstückig mit dem Wandelement (13) verbunden ist, einem Ventiltauchkolben (24), der gleitend in dem Kraftkolben (14) vorgesehen ist und entsprechend einer Bremsbetätigung durch ein Bremsbetätigungselement (71, 23) bewegbar ist, einem Regelventil (27), das in dem Kraftkolben (14) vorgesehen ist, wobei das Regelventil (27) einen Umgebungsluftregeldichtabschnitt (27f), der mit einem an dem Ventiltauchkolben (24) ausgebildeten Umgebungsluftregelventilsitz (82bb) zusammenwirkt, um eine Verbindung der Wechseldruckkammer (61) mit der Umgebungsluft zu regeln, sowie einen Unterdruckregeldichtabschnitt (27g) hat, der mit einem an dem Kraftkolben (14) ausgebildeten Unterdruckregelventilsitz (14a) zusammenwirkt, um eine Verbindung zwischen der Wechseldruckkammer (61) und der Konstantdruckkammer (62) zu regeln, wobei der Ventiltauchkolben (24) ein mit dem Bremsbetätigungselement (71, 23) bewegbares Eingabeelement (74) und ein Tauchkolbenelement (82) mit dem Umgebungsluftregel ventilsitz (82bb) umfasst, und wobei das Tauchkolbenelement (82) durch das Eingabeelement (74) vorrückbar ist und durch einen in dem Kraftkolben (14) angeordneten Elektromagneten (79) bei dessen Erregung relativ zu dem Eingabeelement (74) vorrücken kann, und einem Dichtelement (83) zur Abdichtung zwischen dem Eingabeelement (74) und dem Tauchkolbenelement (82), dadurch gekennzeichnet, dass der Umgebungsluftregelventilsitz (82bb) und der Unterdruckregelventilssitz (14a) in der Bewegungsrichtung des Kraftkolbens (14) im Abstand voneinander angeordnet sind, der Umgebungsluftregeldichtabschnitt (27f) und der Unterdruckregeldichtabschnitt (27g) in der Bewegungsrichtung des Kraftkolbens (14) im Abstand voneinander angeordnet sind, und das Dichtelement (83) zur Abdichtung zwischen dem Eingabeelement (74) und dem Tauchkolbenelement (82) zwischen dem Umgebungsluftregelventilsitz (82bb) und dem Unterdruckregelventilssitz (14a) angeordnet ist.
Unterdruckservoeinheit für ein Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 1, ferner mit einem Regelventildichtelement (27b) zur Abdichtung zwischen dem Regelventil (27) und dem Kraftkolben (14), wobei der Dichtdurchmesser des Dichtelements (83) im Wesentlichen gleich dem des Regelventildichtelements (27b) ist.
Unterdruckservoeinheit für ein Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 2, wobei der Dichtdurchmesser des Regelventildichtelements (27b) im Wesentlichen gleich dem des Umgebungsluftregeldichtabschnitts (27f) ist.