DE19733399B4

DE19733399B4 - Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE19733399B4
Application number: DE19733399A
Authority: DE
Inventors: Kaoru Toyota Tsubouchi; Akihiko Anjo Miwa
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2017-08-02
Also published as: DE19733399A1; JPH1044971A; US5857399A

Abstract

Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug mit einem einen Druckraum ausbildenden Gehäuse (2), der in zwei Druckkammern (6, 8; 7, 9) durch eine axial bewegliche Wand (4, 5) unterteilt ist, die mit einem Arbeitskolben (10) verbunden ist, in dem ein axial bewegliches Eingangsbauteil (12) angeordnet ist, das an ein Bremsbetätigungsbauteil anschließbar ist und das mit einem Ventilmechanismus (25a, 23e, 10a, 23f) für ein Regeln des Drucks in der einen Druckkammer (7, 9) wirkverbindbar ist, um eine Bewegung des Arbeitkolbens (10) mittels der beweglichen Wand (4, 5) zu bewirken und eine Vorwärtskraft an ein Ausgangsbauteil (15) über eine deformierbare Reaktionsscheibe (14) anzulegen, die aufgrund ihrer Deformation eine Reaktionskraft an das Eingangsbauteil (12) anlegt, wobei der Ventilmechanismus (25a, 23e, 10a, 23f) durch einen axial beweglichen Anker (18, 25) einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (17) betätigbar ist, der in seine deaktivierte Position durch eine Feder (27) vorgespannt ist, die sich gegen das Eingangsbauteil (12) abstützt, dadurch...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug gemaß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die DE 4 405 092 Cl offenbart einen Bremskraftverstärker, der eine Magnetspule zum Verwirklichen eines automatischen Bremsbetätigungsvorganges hat. Der Bremskraftverstärker hat ein Gehäuse, eine Vielzahl beweglicher Wände, einen Arbeitskolben, eine Eingangsstange, ein Eingangselement, ein Kolbenelement oder Anker, ein Drucksteuerventil und eine Magnetspule. Die beweglichen Wände bilden eine vordere und eine hintere Kammer mit gleichbleibendem Druck und eine vordere und eine hintere Kammer mit veränderlichem Druck. Die Kammern mit veränderlichem Druck stehen wahlweise mit den Kammern mit gleichbleibendem Druck auf die Betätigung des Drucksteuerventils ansprechend in Verbindung. Die Kammern mit gleichbleibendem Druck stehen mit einem Einlaßkrümmer (einer Unterdruckquelle) des Motors ständig in Verbindung. Der Arbeitskolben ist an den beweglichen Wänden befestigt und auf einen Druckunterschied zwischen den Kammern mit gleichbleibendem Druck und den Kammern mit veränderlichem Druck ansprechend ändert sich die Position der beweglichen Wände. Entsprechend der Bewegung der beweglichen Wände wird der Arbeitskolben betätigt.

Das Drucksteuerventil weist ein Umgebungsluftsteuerventil und ein Unterdrucksteuerventil auf. Das Umgebungsluftsteuerventil steuert die Verbindung zwischen den Kammern mit veränderlichem Druck und der Umgebung. Das Unterdrucksteuerventil steuert die Verbindung zwischen den Kammern mit gleichbleibendem Druck und den Kammern mit veränderlichem Druck. Im erregten Zustand betätigt die Magnetspule das Kolbenelement und den Arbeitskolben, wobei der Bremskraftverstärker eine Betriebskraft des Bremshauptzylinders erzeugt.

Der Betrieb des herkömmlichen Bremskraftverstärkers ist unter Bezugnahme auf 9 ersichtlich, in der die Beziehung zwischen der Eingangskraft und der Abgabekraft dargestellt ist. Die vertikale Achse stellt den Abgabebetrag des Bremskraftverstärkers dar und die horizontale Achse zeigt die Niederdrückkraft des Bremspedales. Die Strichpunktlinie C stellt die Beziehung bei erregter Magnetspule dar. Wenn das Bremspedal mit einer Kraft f₁ niedergedrückt wird, wird das Umgebungsluftsteuerventil betätigt, so daß es eine geöffnete Position einnimmt. Folglich werden die beweglichen Wände und der Arbeitskolben betätigt und es wird eine dem Punkt a₁ entsprechende Abgabekraft erzeugt.

Wenn das Bremspedal in einer Notsituation schnell niedergedrückt wird, wird die Magnetspule erregt, um das Kolbenelement anzuziehen. Der Arbeitskolben wird auf die Betätigung der Magnetspule ansprechend betätigt. Folglich wird eine dem Punkt C₁ entsprechende Abgabekraft erzeugt. Nach diesem Zeitpunkt erzeugt der Bremskraftverstärker eine Abgabekraft, die entlang der Strichpunktlinie C verläuft. In dem Zustand, bei dem die Niederdrückkraft f₁ aufgebracht wird, ändert sich die Abgabekraft auf einen Punkt C₁, wenn der Elektromagnet bei Punkt a₁ erregt ist.

Der vorstehend erwähnte herkömmliche Bremskraftverstärker leidet an einer Reihe von Nachteilen. Zum einen kann der Bremskraftverstärker aufgrund des das Ein- und Ausschalten steuernden Elektromagneten keine kontinuierlich veränderliche Abgabekraft auf die Eingangskraft ansprechend erzeugen. Genauer gesagt ist der Bremskraftverstärker nicht in der Lage, eine geeignete Bremskraft ansprechend auf die Last des Fahrzeuges zu erzeugen. Des weiteren kann keine geeignete Abgabebremskraft erzeugt werden, um einen automatischen Bremsvorgang zu bewirken. Darüber hinaus spricht beim Lösen des Bremspedales die Verringerung der Bremskraft nicht auf die Absicht des Fahrers an.

Aus der DE 44 41 910 A1 ist ebenfalls ein Bremskraftverstärker dieser Bauart bekannt, mit einem von einem Elektromagneten bewegbaren Anker zur Betätigung eines Ventilmechanismus und dementsprechender Betätigung eines Arbeitskolbens.

Angesichts der vorstehenden Betrachtung besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen verbesserten Bremskraftverstärker zu schaffen, der eine im wesentlichen kontinuierlich veränderliche Abgabekraft im Ansprechen auf die Eingangskraft beim Niederdrücken des Bremspedals sowie im Fall einer automatischen Betätigung erzeugen kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Bremskraftverstärker mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker hat ein Gehäuse, das einen Druckraum bildet, eine bewegliche Wand, die in dem Druckraum angeordnet ist, um eine Kammer mit gleichbleibendem Druck und eine Kammer mit veränderlichem Druck zu bilden, einen Arbeitskolben, der durch die bewegliche Wand getragen wird, und eine Eingangsstange, die sich von dem Arbeitskolben nach außen erstreckt, um mit einem Bremspedal verbunden zu sein, so daß sie sich bei einem Niederdrücken des Bremspedals bewegt. Ein axial bewegliches Eingangselement ist innerhalb des Arbeitskolbens montiert und befindet sich mit der Eingangsstange im Wirkeingriff, während ein axial bewegliches Kolbenelement oder Anker durch das Eingangselement getragen wird. Ein Luftsteuerventil ist für eine Verbindung der Kammer mit veränderlichem Druck mit der Umgebung vorgesehen und ein Unterdrucksteuerventil ist für eine Verbindung der Kammer mit veränderlichem Druck und der Kammer mit gleichbleibendem Druck vorgesehen. Eine Reaktionsscheibe erzeugt eine Reaktionskraft gemäß der Vortriebskraft des Arbeitskolbens, die durch den Druckunterschied zwischen der Kammer mit veränderlichem Druck und der Kammer mit gleichbleibendem Druck bewirkt wird, und eine Abgabestange überträgt eine Abgabekraft des Arbeitskolbens durch die Reaktionsscheibe. Eine Magnetspule betätigt das Kolbenelement im Ansprechen auf einen zugeführten Stromwert. Das Kolbenelement bewegt sich auf die Bewegung des Eingangselementes im erregten Zustand der Magnetspule ansprechend, wobei sich die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers im Ansprechen auf den zugeführten Stromwert der Magnetspule kontinuierlich ändert. Hierfür ist ein erstes und ein zweites Vorspannelement zwischen dem Eingangselement und dem Anker angeordnet, um eine Vorspannkraft zwischen dem Eingangselement und dem Anker bei dessen Bewegung aufzubringen.

Sämtliche Merkmale, die mit der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang stehen, werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ohne weiteres verständlicher, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
1 zeigt eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers;
2 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnittes des in 1 gezeigten Bremskraftverstärkers;
3 zeigt eine graphische Darstellung der Abgabekennlinien des Bremskraftverstärkers der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine graphische Darstellung der Stromstärke und des Hubes des Kolbenelementes oder Ankers;
5 zeigt eine graphische Darstellung des Hubes des Kolbenelementes und der Vorspannkraft des Vorspannelementes;
Die 6, 7 und 8 zeigen graphische Darstellungen von weiteren Abgabekennlinien des Bremskraftverstärkers der vorliegenden Erfindung; und
9 zeigt eine graphische Darstellung der Abgabekennlinien eines herkömmlichen Bremskraftverstärkers.
Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel detailliert beschrieben.
In der nachstehenden detaillierten Beschreibung beziehen sich der vordere Abschnitt und der vordere Endabschnitt auf die Richtung der Abgabeseite des Bremskraftverstärkers, während sich der hintere Abschnitt und der hintere Endabschnitt auf die Richtung der Eingangsseite des Bremskraftverstärkers beziehen. Die Eingangs-/Abgabewelle bezieht sich auf die Eingangs-/Abgabewelle des Bremskraftverstärkers und die Mittelachse verläuft parallel zu der Eingangs-/Abgabewelle. Mit einer Bezugnahme auf die radiale Richtung ist. eine senkrecht zu der Eingangs-/Abgabewelle des Bremskraftverstärkers stehende Richtung gemeint.
1 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Richtung der Eingangs-/Abgabewelle des Bremskraftverstärkers 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das zur Verwendung in einem Fahrzeug angepaßt ist. Unter Bezugnahme auf 1 umfaßt der Bremskraftverstärker 1 einen vorstehenden Abschnitt an seiner Eingangsseite, die mit der Umgebung in Verbindung steht, und er hat auch ein im wesentlichen konisch geformtes Gehäuse 2 an der Abgabeseite, das mit einem Einlaßverbindungsstück 2a versehen ist, das mit dem Einlaßkrümmer des Motors in Verbindung steht. Eine balgförmige Röhre ist mit der Endseite des vorstehenden Abschnittes des Gehäuses 2 verbunden. Diese balgförmige Röhre ist daran angepaßt, daß sie im wesentlichen entlang der Eingangs-/Abgabewelle und der Eingangsstange 11 bewegt wird, die mit einem durch den Fahrer betätigten Bremspedal verbunden ist. Innerhalb des Gehäuses 2 und der balgförmigen Röhre befindet sich ein Arbeitskolben 10, der als eine Doppelröhre mit einem Fluiddurchtritt ausgebildet ist. Eine hintere bewegliche Wand 5, eine feststehende Wand 3 und eine vordere bewegliche Wand 4, die sämtlich die Form eines Zwischenbodens haben, sind innerhalb des Gehäuses 2 untergebracht.
Die hintere Wand 2c des Gehäuses 2 und die hintere bewegliche Wand 5 bilden eine hintere Kammer 9 mit veränderlichem Druck. Die hintere bewegliche Wand 5 und die feststehende Wand 3 bilden eine hintere Kammer 8 mit gleichbleibendem Druck. Die feststehende Wand 3 und die vordere bewegliche Wand 4 bilden eine vordere Kammer 7 mit veränderlichem Druck. Die vordere bewegliche Wand 4 und die vordere Wand 2b des Gehäuses 2 bilden eine vordere Kammer 6 mit gleichbleibendem Druck.
Der Außenumfangsteil der hinteren beweglichen Wand 5 wird durch das Gehäuse 2 gestützt, um die Luftdichtheit der hinteren Kammer 9 mit veränderlichem Druck und der hinteren Kammer 8 mit gleichbleibendem Druck aufrecht zu erhalten. Die hintere bewegliche Wand 5 wird im wesentlichen entlang der Eingangs-/Abgabewelle durch in die hintere Kammer 9 mit veränderlichem Druck hereinströmende Umgebungsluft auf die Abgabeseite zu bewegt, während sich die hintere Kammer 8 mit gleichbleibendem Druck in einem Unterdruckzustand befindet. Auf der Grundlage dieser Bewegung wird der Arbeitskolben 10 im wesentlichen entlang der Eingangs-/Abgabewelle (Hubbewegung) zu der Abgabeseite hin (das heißt in den 1 und 2 nach links) bewegt.
Der Außenumfangsteil der vorderen beweglichen Wand 4 wird gegenüber dem Gehäuse 2 so gestützt, daß eine Luftdichtheit der vorderen Kammer 7 mit veränderlichem Druck und der vorderen Kammer 6 mit gleichbleibendem Druck erreicht wird. Die vordere bewegliche Wand 4 wird im wesentlichen entlang der Eingangs-/Abgabewelle durch die Umgebungsluft bewegt, die in die vordere Kammer 7 mit veränderlichem Druck hereinströmt, während sich die vordere Kammer 6 mit gleichbleibendem Druck in einem Unterdruckzustand befindet. Als Folge dieser Bewegung wird der Arbeitskolben 10 im wesentlichen entlang der Eingangs-/Abgabewelle (Hubbewegung) zu der Abgabeseite hin (das heißt in den 1 und 2 nach links) bewegt.
Die hintere Kammer 9 mit veränderlichem Druck und die vordere Kammer 7 mit veränderlichem Druck, die ein Paar Kammern mit veränderlichem Druck definieren, stehen miteinander ständig in Verbindung. Die hintere Kammer 9 mit veränderlichem Druck und die vordere Kammer 7 mit veränderlichem Druck stehen auf Grund der Wirkung einer Umgebungsluftsteuerdichtung (ein Dichtsitz), die nachstehend detaillierter beschrieben wird, wahlweise mit der Umgebung in Verbindung oder nicht in Verbindung. Um die Verbindung der hinteren Kammer 9 mit veränderlichem Druck und der vorderen Kammer 7 mit veränderlichem Druck mit der Umgebung zu steuern, ist die Umgebungsluftsteuerdichtung entweder zu einem Umgebungsluftsteuerdichtungsventil, das nachstehend detaillierter beschrieben ist, beabstandet oder mit ihm in Kontakt.
Die hintere Kammer 8 mit gleichbleibendem Druck und die vordere Kammer 6 mit gleichbleibendem Druck, die ein Paar Kammern mit gleichbleibendem Druck definieren, stehen miteinander ständig in Verbindung. Die Kammern 9 und 7 mit veränderlichem Druck und die Kammern 8 und 6 mit gleichbleibendem Druck stehen wahlweise miteinander in Verbindung oder werden wahlweise durch eine Unterdrucksteuerdichtung (ein Dichtsitz), die nachstehend detaillierter beschrieben ist, voneinander getrennt. Die Unterdrucksteuerdichtung ist daran angepaßt, daß sie von einem Unterdrucksteuerdichtungsventil, das nachstehend detaillierter beschrieben ist, beabstandet ist oder mit diesem in Kontakt steht, damit die Kammern mit veränderlichem Druck mit den Kammern mit gleichbleibendem Druck in Verbindung stehen beziehungsweise von ihnen getrennt sind.
Die hintere Kammer 8 mit gleichbleibendem Druck und die vordere Kammer 6 mit gleichbleibendem Druck stehen mit dem Einlaßverbindungsstück 2a in Verbindung, das mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, wie beispielsweise mit dem Motoreinlaßkrümmer. Die vordere und die hintere Kammer 6 und 8 mit gleichbleibendem Druck befinden sich somit ständig in einem Unterdruckzustand.
Der Innenumfang der hinteren beweglichen Wand 5 und der Innenumfang der vorderen beweglichen Wand 4 werden an dem Außenumfang des Arbeitskolbens 10 in einer Weise gestützt, die einen luftdichten Zustand der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck und der Kammern 6 und 8 mit gleichbleibendem Druck aufrecht erhält. Die hintere bewegliche Wand 5 ist an der Eingangsseite (das heißt bei Betrachtung von 1 rechts) von der vorderen beweglichen Wand 4 angeordnet. Der Innenumfang der feststehenden Wand 3 liegt an der vorderen beweglichen Wand 4 an, um einen luftdichten Zustand in der hinteren Kammer 8 mit gleichbleibendem Druck und in der vorderen Kammer 7 mit veränderlichem Druck zu bewirken.
Der Arbeitskolben 10 bewegt sich auf die Hubbewegung der Eingangsstange 11 ansprechend in einer im wesentlichen entlang der Eingangs-/Abgabewelle des Bremskraftverstärkers 1 verlaufenden Richtung und gleitet über die vordere bewegliche Wand 4 gegenüber dem Innenumfang der feststehenden Wand 3. Die hintere bewegliche Wand 5 und die vordere bewegliche Wand 4 bewegen sich entsprechend gemäß dieser Hubbewegung.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist die Eingangsstange 11 an dem Eingangsende des Bremskraftverstärkers 1 angeordnet. Das hintere Ende der Eingangsstange 11 steht aus dem Gehäuse 2 vor und ist für eine Verbindung mit einem Bremspedal angepaßt. Der vordere Endabschnitt der Eingangsstange 11 erstreckt sich in den Arbeitskolben 10 durch die Eingangsseitenendseite des vorstehenden Abschnittes des Gehäuses 2.
Ein Abschnitt des Arbeitskolbens 10 mit einem geringen Durchmesser, der an der Eingangsseite des Arbeitskolbens (das heißt bei Betrachtung von 2 an der rechten Seite des Arbeitskolbens 10) angeordnet ist, erstreckt sich entlang des Innenumfangs der balgartigen Röhre, die mit dem vorstehenden Abschnitt des Gehäuses 2 verbunden ist. Diese balgartige Röhre ist daran angepaßt, daß sie während der Hubbewegung der Eingangsstange 11 zusammengedrückt und verformt wird. Ein ringförmiger Filter oder Dämpfer ist im wesentlichen koaxial zu der Eingangsstange 11 an dem Eingangsseitenendabschnitt der Eingangsstange 11 angeordnet.
Wie in 2 gezeigt ist, weist die Eingangsstange 11 einen ersten Eingangsstangenabschnitt 11a und einen zweiten Eingangsstangenabschnitt 11b auf. Ein Schlitz 11aa ist in dem ersten Eingangsstangenabschnitt 11a gebildet, während eine Bohrung 11ba in dem zweiten Eingangsstangenabschnitt llb gebildet ist. Ein Verbindungszapfen 31 ist innerhalb des Schlitzes 11aa und der Bohrung 11ba in einer derartigen Weise angeordnet, daß der Zapfen 31 gleitfähig mit dem ersten Eingangsstangenabschnitt 11a verbunden ist, jedoch in der Bohrung 11ba des zweiten Eingangsstangenabschnittes 11b fest befestigt ist.
Das Eingangsseitenende (das heißt bei Betrachtung von 2 das rechte Ende) des zweiten Eingangsstangenabschnittes 11b ist mit einem Sackloch 11bb versehen und durch dieses Sackloch 11bb steht der erste Eingangsstangenabschnitt 11a mit dem zweiten Eingangsstangenabschnitt 11b im Eingriff. Eine Druckfeder 32 ist innerhalb des Sackloches 11bb und zwischen dem ersten Eingangsstangenabschnitt 11a und dem zweiten Eingangsstangenabschnitt 11b angeordnet.
Ein Eingangsabschnitt 12 des Bremskraftverstärkers ist innerhalb des Arbeitskolbens 10 angeordnet. Der Eingangsabschnitt 12 umfaßt ein erstes Eingangselement 12a, ein zweites Eingangselement 12b und ein drittes Eingangselement 12c, die in dieser Reihenfolge von der Eingangsseite zu der Abgabeseite hin (das heißt bei Betrachtung von 2 von rechts nach links) angeordnet sind. Ein scheibenförmiger Anschlag 40 ist zwischen dem ersten Eingangselement 12a und dem zweiten Eingangselement 12b angeordnet.
Der zweite Eingangsstangenabschnitt 11b der Eingangsstange 11 ist mit dem ersten Eingangselement 12a des Eingangsabschnittes 12 so verbunden, daß sich die Eingangsstange 11 und der Eingangsabschnitt 12 zusammen als ein Körper bewegen. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist ein Mikroschalter 33 an dem oberen Abschnitt des ersten Eingangsstangenabschnittes 11a an dem Eingangsende des ersten Eingangsstangenabschnittes 11a montiert. Der Mikroschalter 33 umfaßt einen Betätigungsabschnitt 33a und einen Leitungsdraht 33b. Der Betätigungsabschnitt 33a des Mikroschalters 33 ist zum Erzeugen eines Steuersignales angepaßt.
Ein Kontaktelement 34 ist an dem Außenumfang des Verbindungszapfens 31 montiert und der Betätigungsabschnitt 33a ist so gestaltet, daß er mit dem Kontaktelement 34 im Eingriff steht. Der Ort des ersten Eingangsstangenabschnittes 11a und des zweiten Eingangsstangenabschnittes 11b wird auf der Grundlage des Niederdrückens des Bremspedales bestimmt.
Im in 2 gezeigten nicht betätigten Zustand des Bremskraftverstärkers ist ein Spiel zwischen dem linken Endabschnitt des ersten Eingangsstangenabschnittes 11a und dem Boden des Sackloches 11bb in dem zweiten Eingangsstangenabschnitt 11b vorhanden. In ähnlicher Weise ist im in 2 gezeigten nicht betätigen Zustand des Bremskraftverstärkers ein Spiel zwischen dem Betätigungsabschnitt 33a und dem Kontaktelement 34 vorhanden und dieses Spiel bewirkt, daß sich der Mikroschalter 33 im ausgeschalteten Zustand befindet.
Eine Federhalteeinrichtung ist an dem Verbindungszapfen 31 montiert und an dem Außenumfang der Eingangsstange 11 angeordnet. Diese Federhalteeinrichtung nimmt die Federkraft einer Rückstellfeder 24 auf.
Ein erstes Kolbenelement 18 und ein zweites Kolbenelement 25 sind innerhalb des Arbeitskolbens 10 angeordnet. Das erste Kolbenelement 18 ist in bezug auf das zweite Kolbenelement 25 an der Abgabeseite (das heißt bei Betrachtung der 1 und 2 links von ihm) angeordnet. Das Ende des zweiten Kolbenelementes 25, das an der Abgabeseite (das heißt bei Betrachtung der 1 und 2 links) angeordnet ist, ist mit dem ersten Kolbenelement 18 verbunden.
Ein Steuerventil 23 ist innerhalb des Arbeitskolbens 10 an der Abgabeseite der Federhalteeinrichtung angeordnet, die an dem Verbindungszapfen 31 montiert ist. Das Steuerventil 23 umfaßt eine erste Halteeinrichtung 23a, einen Dichtungsabschnitt 23b, eine Federhalteeinrichtung 23c, eine im wesentlichen röhrenförmige Ventilplatte 23d, eine Umgebungsluftsteuerdichtung 23e und eine Unterdrucksteuerdichtung 23f. Die erste Halteeinrichtung 23a nimmt die Federkraft der Rückstellfeder 24 über die Federhalteeinrichtung auf, die an dem Verbindungszapfen 31 montiert ist. Somit wirkt die Feder 24 zwischen der Federhalteeinrichtung, die an dem Verbindungszapfen 31 montiert ist, und dem ersten Halteeinrichtungsabschnitt 23a.
Ein Ende des Dichtungsabschnittes 23b ist mit der ersten Halteeinrichtung 23a verbunden und das entgegengesetzte Ende ist mit der Federhalteeinrichtung 23c verbunden. Die Ventilplatte 23d ist an der Federhalteeinrichtung 23c befestigt und die Umgebungsluftsteuerdichtung 23e ist an der Federhalteeinrichtung 23c montiert oder an ihr gesichert. Die Unterdrucksteuerdichtung 23f ist an der Federhalteeinrichtung 23c montiert oder an ihr gesichert.
Eine Kontaktseite 25d ist entlang des Innenabschnittes des zweiten Kolbenelementes 25 gebildet. Auch ist ein Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a an dem zweiten Kolbenelement 25 montiert. Die Abgabeseite der Umgebungsluftsteuerdichtung 23e ist dem Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a zugewandt. Auch ist die Abgabeseite der Unterdrucksteuerdichtung 23f dem Unterdrucksteuerdichtungsventil 10a zugewandt. Während des Betriebs des Bremskraftverstärkers ist die Umgebungsluftsteuerdichtung 23e daran angepaßt, mit dem Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a in Eingriff zu stehen, und die Unterdrucksteuerdichtung 23f ist daran angepaflt, mit dem Unterdrucksteuerdichtungsventil 10a in Eingriff zu stehen. Das Unterdrucksteuerdichtungsventil 10a und die Unterdrucksteuerdichtung 23f definieren ein Unterdrucksteuerventil, während das Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a und die Umgebungsluftsteuerdichtung 23e ein Luftsteuerventil definieren.
Eine Druckfeder 21 ist zwischen der ersten Halteeinrichtung 23a und der Federhalteeinrichtung 23c angeordnet, damit eine Druckkraft auf die Umgebungsluftsteuerdichtung 23e und die Unterdrucksteuerdichtung 23f aufgebracht wird. Die Rückstellfeder 24 ist so gestaltet, daß sie eine Druckkraft auf die Eingangsstange 11 in der Richtung der Eingangsseite aufbringt.
Der Eingangsabschnitt 12 ist an der Eingangsseite der Eingangsstange 11 angeordnet. Wie vorstehend aufgezeigt ist, umfaßt der Eingangsabschnitt 12 das erste Eingangselement 12a, das zweite Eingangselement 12b und das dritte Eingangselement 12c. Eine Kontaktseite 12d ist an der Eingangsseite des erstes Eingangselementes 12a ausgebildet und diese Kontaktseite 12d ist der Kontaktseite 25d des zweiten Kolbenelementes 25 zugewandt.
Ein erstes Vorspannelement 27 und ein zweites Vorspannelement 35, die hintereinander angeordnet sind, sind unter Druck stehend an der Innenfläche des zweiten Kolbenelementes 25 zwischengeschaltet. Das zweite Vorspannelement 35 ist im allgemeinen tellerförmig und ist zwischen der Kontaktseite 12d des ersten Eingangselementes 12a und der Kontaktseite 25d des zweiten Kolbenelementes 25 angeordnet. Das erste Vorspannelement 27 ist ein spiralförmiges Vorspannelement und ist zwischen dem zweiten Vorspannelement 35 und einem Flanschabschnitt 25e des zweiten Kolbenelementes 25 angeordnet. Die Kontaktseite 25d und die Kontaktseite 12d sind daran angepaßt, daß sie durch das erste Vorspannelement 27 und das zweite Vorspannelement 35 miteinander im Eingriff stehen.
Die Außenfläche des zweiten Eingangselementes 12b ist mit einem sich nach außen erstreckenden vorstehenden Abschnitt 12e versehen. Der vorstehende Abschnitt 12e ist daran angepaßt, daß er mit einem Absatzabschnitt 18a des ersten Kolbenelementes 18 im Eingriff steht. Der scheibenförmige Anschlag 40, der zwischen dem ersten Eingangselement 12a und dem zweiten Eingangselement 12b angeordnet ist, bewirkt ein Regulieren eines übermäßigen Hubes des Eingangsabschnittes 12. Gemäß der Bewegung des Eingangsabschnittes 12 und der Eingangsstange 11 bewegen sich das erste und das zweite Kolbenelement 18 und 25 in die zu der Abgabeseite weisenden Richtung (das heißt unter Bezugnahme auf 2 nach links).
Das dritte Eingangselement 12c, das mit dem Ende des zweiten Eingangselementes 12b verbunden ist, das an der Abgabeseite (das heißt bei Betrachtung von 2 links) angeordnet ist, ist mit einem Abschnitt 12cc mit einem größeren Durchmesser versehen. Der vergrößerte Abschnitt 12cc hat im allgemeinen eine gewölbte Form und ist in einem vertieften Abschnitt 16a mit einem kleineren Durchmesser einer Reaktionsscheibenhalteeinrichtung 16 untergebracht. Die Reaktionsscheibenhalteeinrichtung 16 und der Arbeitskolben 10 sind miteinander verbunden und bewegen sich zusammen als ein Körper. Eine Reaktionsscheibe 14 ist in einem vertieften Abschnitt 16b mit einem großen Durchmesser der Reaktionsscheibenhalteeinrichtung 16 angeordnet. Die linke Endfläche des vergrößerten Abschnittes 12cc ist der Reaktionsscheibe 14 zugewandt, während die entgegengesetzte Fläche des Flanschabschnittes 12cc (das heißt die rechte Fläche des Flanschabschnittes 12cc) der Bodenfläche des vertieften Abschnittes 16a mit einem kleinen Durchmesser zugewandt ist. Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, ist eine unter Druck stehende Feder 28 zwischen der Reaktionsscheibenhalteeinrichtung 16 und der vorderen Wand 2b des Gehäuses 2 angeordnet.
Eine Abgabestange 15 ist parallel zu der Mittelachse an der linken Seitenfläche der Reaktionsscheibe 14 angeordnet, wobei die rechte Endfläche der Abgabestange 15 der Reaktionsscheibe 14 zugewandt ist. Ein Hauptzylinder oder Hydrauliksystem ist mit dem Abgabeende der Abgabestange 15 wirkverbunden. Der Hauptzylinder oder das Hydrauliksystem bringt eine Reaktionskraft auf die Eingangsstange 11 über die Reaktionsscheibe 14 und den Eingangsabschnitt 12 auf.
Eine Magnetspule 17 ist zwischen dem ersten Kolbenelement 18 und dem Arbeitskolben 10 angeordnet. Die Magnetspule 17 ist so gestaltet, daß sie die Bewegung der Kolbenelemente 18 und 25 steuert.
Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des Bremskraftverstärkers ist so gestaltet, daß es fünf sich axial erstreckende Spiele umfaßt, die mit A, B, C, D und E bezeichnet sind. In 2 sind diese Spiele im nicht betätigten Zustand des Bremskraftverstärkers gezeigt.
Das Spiel "A" stellt ein Spiel zwischen der Unterdrucksteuerdichtung 23f und dem Unterdrucksteuerdichtungsventil 10a dar. Das Spiel "B" stellt ein Spiel zwischen einem Randabschnitt des zweiten Vorspannelementes 35 und der Kontaktseite 25d des zweiten Kolbenelementes 25 dar. Das Spiel "C" stellt ein Spiel zwischen einem flachen Abschnitt des zweiten Vorspannelementes 35 und der Kontaktseite 25d des zweiten Kolbenelementes 25 dar. Das Spiel "D" stellt ein Spiel zwischen der rechten Fläche des Flanschabschnittes 12cc und der Bodenfläche des in der Reaktionsscheibenhalteeinrichtung 16 gebildeten kleinen vertieften Abschnittes 16a dar. Das Spiel "E" stellt ein minimales Spiel zwischen der linken Fläche des Flanschabschnittes 12cc und der Reaktionsscheibe 14 dar.
Das Spiel "C" stellt einen ersten vorbestimmten Betrag im nicht betätigten Zustand des Bremskraftverstärkers dar. Wenn an die Magnetspule 17 ein Strom zugeführt wird, ändert sich der erste vorbestimmte Betrag auf Null. In diesem Zustand ist die Länge zwischen dem Abgabeseitenende des Eingangsabschnittes 12 und dem Eingangsseitenende des zweiten Kolbenelementes 25 verkürzt.
Das Spiel "D" stellt einen zweiten vorbestimmten Betrag im nicht betätigten Zustand des Bremskraftverstärkers dar. Das Spiel "D" ermöglicht eine Bewegung des dritten Eingangselementes 12c in die zur Eingangsseite weisende Richtung (das heißt in 2 nach rechts).
Die Spiele sind so bestimmt, daß sie die Bedingung (D + A) ≥ C und vorzugsweise D > C erfüllen, wobei der Betrag von D so eingestellt wird, daß er wesentlich größer als C ist. Das Spiel B ist vorzugsweise so bestimmt, daß es größer als A ist (das heißt A ≤ B).
Der Betrag des Spieles "C" ist gemäß der Beziehung zwischen der Anzugskraft der Magnetspule 17 und der Federkraft des zweiten Vorspannelementes 35 einstellbar.
Das Spiel E ist so bestimmt, daß es größer als A ist (das heißt A ≤ E).
4 zeigt als graphische Darstellung die Beziehung zwischen dem Betrag der zu der Magnetspule 17 zugeführten Stromstärke und der Relativposition zwischen dem Kolbenelement und dem Eingangsabschnitt 12. 5 zeigt als graphische Darstellung die Beziehung zwischen der Relativposition zwischen dem Kolbenelement und dem Eingangsabschnitt 12 und der auf das erste Vorspannelement 27 und das zweite Vorspannelement 35 aufgebrachten Federkraft. Wenn an die Magnetspule 17 ein Strom zugeführt wird, bewegen sich das erste Kolbenelement 18 und das zweite Kolbenelement 25 gegen das erste Vorspannelement 27 und das zweite Vorspannelement 35. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, wird die Zusammendrückkraft oder die Federkraft F_s1 des ersten Vorspannelementes 27 innerhalb des Spieles B eingerichtet. In diesem Zustand ist der Betrag der Stromstärke, die an die Magnetspule 17 zugeführt wird, i_l. Andererseits werden die kombinierte Zusammendrückkraft oder die Federkraft F_s2 des ersten Vorspannelementes 27 und des zweiten Vorspannelementes 35 zwischen den Spielen B und C eingerichtet. In diesem Zustand ist der Betrag der Stromstärke, die an die Magnetspule 17 zugeführt wird, i₂.
Gemäß der zugeführten Stromstärke sind die Relativpositionen des Kolbenelementes und des Eingangsabschnittes 12 angestiegen. Die Relativpositionen hängen von dem zugeführten Betrag der Stromstärke der Magnetspule 17 und der Anzugskraft der Magnetspule ab.
Wie in 5 gezeigt ist, ist die Vorspannkraft, die dem Spiel zwischen Null und B entspricht, geringer als die Vorspannkraft, die dem Spiel zwischen B und C entspricht.
Nachdem die verschiedenen zu dem Bremskraftverstärker der vorliegenden Erfindung gehörenden Merkmale beschrieben worden sind, wird der Betrieb des Bremskraftverstärkers detailliert bei Normalbetriebsbedingungen und bei Bedingungen mit automatischer Bremsenbetätigung beschrieben.
Wenn das Bremspedal durch einen Fahrer mit einer Niederdrückkraft mit einem Betrag f₁ niedergedrückt wird, wird die Eingangsstange 11 auf die aufgebrachte Kraft f₁ ansprechend nach vorn (das heißt unter Bezugnahme auf 2 nach links) bewegt und daraufhin wird der Eingangsabschnitt 12 (das erste, zweite und dritte Eingangselement 12a–12c) mit der Eingangsstange 11 nach vorn bewegt. Auf die Bewegung der Eingangsstange 11 ansprechend wird der Mikroschalter 33 eingeschaltet und erzeugt ein Betätigungssignal. Wenn der vorstehende Abschnitt 12e des zweiten Eingangselementes 12b mit dem Absatzabschnitt 18a des ersten Kolbenelementes 18 in Eingriff gelangt, bewegen sich das erste und das zweite Kolbenelement 18 und 25 zusammen nach vorn. Die Umgebungsluftsteuerdichtung 23c und die Unterdrucksteuerdichtung 23f werden durch die Vorspannkraft der Druckfeder 21 ebenfalls nach vorn bewegt. Die Unterdrucksteuerdichtung 23f gelangt dann mit dem Unterdrucksteuerdichtungsventil 10a in Eingriff, so daß die Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck von den Kammern 6 und 8 mit gleichbleibendem Druck isoliert werden.
Wenn das erste und das zweite Kolbenelement 18 und 25 in die nach vorn weisende Richtung weiter bewegt werden, gelangt die Umgebungsluftsteuerdichtung 23e von dem Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a außer Eingriff, um eine Verbindung der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck mit der Umgebung zu errichten, so daß die Umgebungsluft in die Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck strömt. Somit wird ein Druckunterschied zwischen den Kammern 6 und 8 mit gleichbleibendem Druck und den Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck errichtet. Dies bewirkt, daß sich die beweglichen Wände 4 und 5 als Folge der durch den Druckunterschied errichteten Axialkraft nach vorn bewegen. Der Arbeitskolben 10 bewegt sich als Folge der Vorwärtsbewegung der beweglichen Wände 4 und 5 nach vorn. Somit wird eine verstärkte Bremskraft auf die Abgabestange 15 von dem Arbeitskolben 10 durch die Reaktionsscheibe 14 aufgebracht.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Reaktionsscheibe 14 durch die von der Abgabestange 15 aufgebrachte Reaktionskraft verformt und die Bremsabgabekraft steigt, bis der verformte Abschnitt der Reaktionsscheibe 14 mit dem Flanschabschnitt 12cc in Eingriff gebracht ist. Das heißt, die Reaktionsscheibe 14 gelangt nicht mit dem dritten Eingangselement 12c in Eingriff, bis die Eingangskraft auf einen in 3 gezeigten Betrag f₁ gestiegen ist. Dies bewirkt, daß der Bremskraftverstärker eine von ihm ausgehende leicht anspringende Abgabekraft erzeugt. Wenn die Reaktionsscheibe 14 mit dem dritten Eingangselement 12c an ihrem verformten Abschnitt im Eingriff steht, werden die Eingangselemente 12a–12c durch die von der Reaktionsscheibe 14 aufgebrachte Reaktionskraft zurück bewegt und daraufhin werden das erste und das zweite Kolbenelement 18 und 25 durch die Vorspannkraft des ersten Vorspannelementes 27 zurück bewegt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a mit der Umgebungsluftsteuerdichtung 23e im Eingriff, um die Verbindung der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck mit der Umgebung zu unterbrechen und um einen Gleichgewichtszustand bei dem Bremskraftverstärker zu errichten.
Danach werden das Unterdrucksteuerventil 10a und 23f und das Luftsteuerventil 25a und 23e abwechselnd geöffnet und geschlossen. Die Spiele A, B, C, D und E werden wie folgt: A → 0; C → C; E → (E – A) und D → (D + A). Das Spiel "E – A" stellt den verformten Betrag der Reaktionsscheibe 14 dar. Die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers erhöht sich in einem Verhältnis, das durch den Druckaufnahmebereich der Reaktionsscheibe 14 gegenüber dem Druckaufnahmebereich des Flanschabschnittes 12cc des dritten Eingangselementes 12c definiert ist. Wenn die maximale Abgabeleistung des Verstärkers erreicht worden ist, erhöht sich die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers gemäß dem Ansteigen der Eingangskraft. In diesem Zustand erzeugt der Bremskraftverstärker eine Abgabekraft entlang der in 6 gezeigten Linie X.
Wenn die auf das Bremspedal aufgebrachte Niederdrückkraft gelöst wird, werden die Eingangselemente 12a–12c durch die Reaktionskraft zurück bewegt, die auf sie aufgebracht wurde, während das Unterdrucksteuerventil 10a und 23f und das Luftsteuerventil 25a und 23e abwechselnd geöffnet und geschlossen wurde. Nachdem die Reaktionskraft beseitigt wurde, wird die Eingangsstange 11 durch die Vorspannkraft der Rückstellfeder 24 zurück gesetzt. Daraufhin wird das zweite Kolbenelement 25 durch die Vorspannkraft des ersten Vorspannelementes 27 zurück gesetzt. Das Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a ist mit der Umgebungsluftsteuerdichtung 23e im Eingriff, während die Unterdrucksteuerdichtung 23f von dem Unterdrucksteuerdichtungsventil 10a um das Spiel A getrennt ist.
Wenn in einer Notsituation das Bremspedal schnell niedergedrückt wird, wird die Magnetspule 17 durch einen Stromwert i₂ angeregt, um das erste Kolbenelement 18 anzuziehen und dabei einen Einsatz einer automatischen Bremsenbetätigung des Bremskraftverstärkers zu bewirken. Wenn auf die Eingangsstange 11 eine Eingangskraft f₂ aufgebracht wird, wird das zweite Kolbenelement 25 mit dem ersten Kolbenelement 18 nach vorn bewegt, so daß das Spiel C Null wird. Folglich gelangt das Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a von der Umgebungsluftsteuerdichtung 23e außer Eingriff, damit eine Verbindung der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck mit der Umgebung errichtet wird, so daß die Umgebungsluft in die derartigen Kammern strömt. Dies bewirkt eine Vorwärtsbewegung des Arbeitskolbens 10. Wenn auf die Eingangsstange 11 kontinuierlich die Eingangskraft f₂ aufgebracht wird, werden die Eingangselemente 12a–12c und die Eingangsstange 11 durch eine von der Reaktionsscheibe 14 aufgebrachte Reaktionskraft in dem Spiel C zurück gesetzt. Das Unterdrucksteuerdichtungsventil 10a und das Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a werden dann mit der Unterdrucksteuerdichtung 23f beziehungsweise der Umgebungsluftsteuerdichtung 23e in Eingriff gebracht. Während eines derartigen Vorganges des Bremskraftverstärkers werden die verschiedenen Spiele in der folgenden Weise geändert: (E – A) → (E – A + C) und (D + A) → (D + A – C).
Wenn die Niederdrückkraft f₂ des Bremspedales im erregten Zustand der Magnetspule aufgebracht wird, ändert sich die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers von einem Punkt x₁ auf einen Punkt y₁, wie in 3 gezeigt ist. Das heißt die auf die Eingangskraft f₂ ansprechende Abgabekraft y₁ wird erzeugt. Der Unterschied zwischen x₁ und y₁ stellt einen zusätzlichen Abgabebetrag dar.
Wenn die Eingangskraft in einem derartigen Zustand weiter erhöht wird, steigt die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers gemäß dem Ansteigen der Eingangskraft, wie durch die Linie Y in 3 gezeigt ist. Wenn die Abgabeleistung des Bremskraftverstärkers ihren maximalen Betrag bei einem Punkt S erreicht hat, wird das Luftsteuerventil 25a und 23e geöffnet, um die Verbindung der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck mit der Umgebungsluft aufrecht zu erhalten. Das Luftsteuerventil 25a und 23e wird in der geöffneten Position gehalten, während die Reaktionsscheibe 14 durch die Eingangskraft gedrückt wird, die von der Eingangsstange 11 durch die Eingangselemente 12a–12c aufgebracht wird. In diesem Zusand ist der Anstiegswert der Eingangskraft an der Eingangsseite mit dem Anstiebswert der Abgabekraft an der Abgabeseite gleich oder im allgemeinen gleich.
Wenn das Bremspedal in einem Zustand gelöst wird, in dem die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers auf eine Höhe angestiegen ist, die durch den in 3 gezeigten Punkt (F₃, f₃) definiert ist, wird die Eingangsstange 11 durch die Vorspannkraft der Rückstellfeder 24 zurück bewegt. Daraufhin werden die Kolbenelemente 18 und 25 zusammen mit den Eingangselementen 12a–12c zurück bewegt. Folglich gelangt das Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a mit der Umgebungsluftsteuerdichtung 23e in Eingriff, um die Verbindung der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck mit der Umgebung zu unterbrechen. Gleichzeitig wird die Unterdrucksteuerdichtung 23f von dem Unterdrucksteuerdichtungsventil 10a getrennt, um eine Verbindung der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck mit den Kammern 6 und 8 mit gleichbleibendem Druck zu bewirken. Dadurch wird der Druckunterschied zwischen den Kammern 6 und 8 mit gleichbleibendem Druck und den Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck gesenkt. Somit wird die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers gesenkt, wie durch die Linie Y in 3 gezeigt ist, und die beweglichen Wände 4 und 5 und der Arbeitskolben 10 werden in ihre Ausgangspositionen zurück versetzt.
Wenn die Niederdrückkraft des Bremspedales kleiner als die Vorspannkraft der Druckfeder 32 ist, gelangen der erste Eingangsstangenabschnitt 11a und der zweite Eingangsstangenabschnitt 11b außer Eingriff und das Signal von dem Mikroschalter 33 wird ausgeschaltet. Gleichzeitig wird die Magnetspule 17 im entregten Zustand betätigt.
Folglich werden die beweglichen Wände 4 und 5 und der Arbeitskolben 10 in ihre Ausgangspositionen zurück versetzt.
Wenn in einer Notsituation das Bremspedal schnell niedergedrückt wird, wird die Magnetspule 17 durch einen Stromwert i₃ angeregt, um das erste Kolbenelement 18 anzuziehen und dadurch einen Einsatz einer automatischen Bremsenbetätigung des Bremskraftverstärkers zu bewirken. Wenn auf die Eingangsstange 11 eine Eingangskraft f₂ aufgebracht wird, wird das zweite Kolbenelement 25 mit dem ersten Kolbenelement 18 nach vorn bewegt, so daß das Spiel C zu C – C₁ wird. Folglich gelangt das Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a von der Umgebungsluftsteuerdichtung 23e außer Eingriff, damit eine Verbindung der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck mit der Umgebung errichtet wird. Dadurch wird eine Vorwärtsbewegung des Arbeitskolbens 10 bewirkt. Wenn auf die Eingangsstange 11 kontinuierlich die Eingangskraft f₂ aufgebracht wird, werden die Eingangselemente 12a–12c und die Eingangsstange 11 durch eine von der Reaktionsscheibe 14 aufgebrachte Reaktionskraft in dem Spiel C₁ zurück gesetzt. Das Unterdrucksteuerdichtungsventil 10a und das Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a werden dann mit der Unterdrucksteuerdichtung 23f beziehungsweise der Umgebungsluftsteuerdichtung 23e in Eingriff gebracht. Während eines derartigen Vorganges des Bremskraftverstärkers werden die verschiedenen Spiele in der folgenden Weise geändert: (E – A) → (E – A + C₁) und (D + A) → (D + A – C₁).
Wenn die Niederdrückkraft f₂ des Bremspedales im erregten Zustand aufgebracht wird, ändert sich die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers von einem Punkt x₁ auf einen Punkt y₂, wie in 3 gezeigt ist. Das heißt die auf die Eingangskraft f₂ ansprechende Abgabekraft y₂ wird erzeugt.
Wenn die Eingangskraft in einem derartigen Zustand weiter erhöht wird, steigt die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers gemäß dem Ansteigen der Eingangskraft, wie durch die Linie Z₁ in 3 gezeigt ist. Wenn die Abgabeleistung des Bremskraftverstärkers ihren maximalen Betrag bei einem Punkt T erreicht hat, wird das Luftsteuerventil 25a und 23e geöffnet, um die Verbindung der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck mit der Umgebung aufrecht zu erhalten. Das Luftsteuerventil 25a und 23e wird in der geöffneten Position gehalten, während die Reaktionsscheibe 14 durch die Eingangskraft gedrückt wird, die von der Eingangsstange 11 durch die Eingangselemente 12a–12c aufgebracht wird. In diesem Zusand ist der Anstiegswert der Eingangskraft an der Eingangsseite mit dem Anstiegswert der Abgabekraft an der Abgabeseite gleich oder im allgemeinen gleich.
Wenn das Bremspedal in einem Zustand gelöst wird, in dem die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers auf eine Höhe angestiegen ist, die durch den in 3 gezeigten Punkt (F₃, f₃) definiert ist, wird die Eingangsstange 11 durch die Vorspannkraft der Rückstellfeder 24 zurück bewegt. Die Kolbenelemente 18 und 25 werden somit zusammen mit den Eingangselementen 12a–12c zurück bewegt. Folglich gelangt das Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a mit der Umgebungsluftsteuerdichtung 23e in Eingriff, um die Verbindung der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck mit der Umgebung zu unterbrechen, während die Unterdrucksteuerdichtung 23f von dem Unterdrucksteuerdichtungsventil 10a getrennt wird, um eine Verbindung der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck mit den Kammern 6 und 8 mit gleichbleibendem Druck zu bewirken. Dabei wird der Druckunterschied zwischen den Kammern 6 und 8 mit gleichbleibendem Druck und den Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck gesenkt. Somit wird die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers gesenkt, wie durch die Linie Z₁ in 3 gezeigt ist, und die beweglichen Wände 4 und 5 und der Arbeitskolben 10 werden in ihre Ausgangspositionen zurück versetzt.
In dem Zustand, bei dem eine Stromstärke, die einen Betrag i₃ hat, und eine Bremspedalniederdrückkraft, die einen Betrag f₂ hat, aufgebracht werden, wird bei einer Änderung der zugeführten Stromstärke von i₃ auf i₂ das zweite Kolbenelement 25 mit dem ersten Kolbenelement 18 nach vorn bewegt, so daß das Spiel (C – C₁) annähernd Null wird. Folglich gelangt das Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a von der Umgebungsluftsteuerdichtung 23e außer Eingriff, damit eine Verbindung der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck mit der Umgebung errichtet wird. Dadurch wird eine Vorwärtsbewegung des Arbeitskolbens 10 bewirkt. Wenn auf die Eingangsstange 11 kontinuierlich die Eingangskraft f₂ aufgebracht wird, werden die Eingangselemente 12a–12c und die Eingangsstange 11 durch die von der Reaktionsscheibe 14 aufgebrachte Reaktionskraft zurück gesetzt. Daraufhin werden das Unterdrucksteuerdichtungsventil 10a und das Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a mit der Unterdrucksteuerdichtung 23f beziehungsweise der Umgebungsluftsteuerdichtung 23e in Eingriff gebracht. Während eines derartigen Vorganges des Bremskraftverstärkers werden die verschiedenen Spiele in der folgenden Weise geändert: (E – A + C₁) → (E – A + C) und (D + A – C₂) → (D + A – C).
Wenn die Niederdrückkraft f₂ des Bremspedales im erregten Zustand aufgebracht wird, ändert sich die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers von einem Punkt y₂ auf einen Punkt y₁, wie in 3 gezeigt ist. Das heißt, weil der Abgabebetrag y₂ erzeugt wurde, wird der Abgabebetrag y₁ verwirklicht. Der Unterschied zwischen den Abgabebeträgen y₂ und y₁ stellt einen zusätzlichen Abgabebetrag dar.
Wenn die Eingangskraft in einem derartigen Zustand weiter erhöht wird, steigt die Abgabekraft des Bremskraftverstärkers gemäß dem Ansteigen der Eingangskraft an, wie durch die Linie Y in 3 gezeigt ist.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ändert sich der Abgabebetrag kontinuierlich auf den Stromwert ansprechend, wenn sich die zugeführte Stromstärke kontinuierlich ändert. Aufgrund der vorliegenden Erfindung kann nämlich eine gewählte Betriebskennlinie Z₂ verwirklicht werden.
Der Bremskraftverstärker der vorliegenden Erfindung kann eine Betriebsweise ausführen, bei der nur die Magnetspule wirkt und bei der ein Niederdrücken des Bremspedales nicht erforderlich ist. Während der Betriebsweise, in der eine Stromstärke i₃ zugeführt wird, wird das zweite Kolbenelement 25 mit dem ersten Kolbenelement 18 nach vorn bewegt, so daß das Spiel C zu C – C₁ wird. Folglich wird die Länge zwischen dem Endabschnitt des zweiten Kolbenelementes 25 und dem Endstückabschnitt des Eingangsabschnittes 12 um C₁ verkürzt. Das Umgebungsluftsteuerdichtungsventil 25a gelangt von der Umgebungsluftsteuerdichtung 23e außer Eingriff, damit eine Verbindung der Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck mit der Umgebung errichtet wird, so daß die Umgebungsluft in die Kammern 7 und 9 mit veränderlichem Druck strömt. Dadurch wird eine Vorwärtsbewegung des Arbeitskolbens 10 bewirkt. In diesem Zustand wird der Abgabebetrag y₂' erzeugt, wie in 3 gezeigt ist. Der Abgabebetrag des Bremskraftverstärkers wird kontinuierlich auf den zugeführten Stromwert für die Magnetspule 17 ansprechend bestimmt. Wie in 3 gezeigt ist, beträgt der maximale Abgabebetrag des Bremskraftverstärkers y₁'.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Beziehung zwischen den Spielen A, C und D (D + A) ≥ C oder D > C. Jedoch ist die Beziehung (D + A) ≤ C ebenfalls auf dieses Ausführungsbeispiel anwendbar. Die Betriebskennlinie des Bremskraftverstärkers von diesem Zustand ist in 6 graphisch dargestellt.
Zwischen dem ersten Eingangselement 12a und dem zweiten Kolbenelement 25 ist das Spiel "C" definiert, um eine Bewegung des zweiten Kolbenelementes 25 bei erregter Magnetspule 17 zu ermöglichen. Des weiteren ist zwischen dem vergrößerten Abschnitt 12cc des dritten Eingangselementes 12c und dem Boden des kleinen vertieften Abschnittes 16a das Spiel "D" definiert, um eine Bewegung des Eingangsabschnittes 12 zu ermöglichen. Die Reaktionsscheibe 14 wird durch die Reaktionskraft verformt, die von der Abgabestange 15 aufgebracht wird, und der Gleichgewichtszustand wird errichtet, wenn der verformte Abschnitt der Reaktionsscheibe 14 das Spiel "D" ausfüllt, so daß das Spiel "D" zu Null wird. Auf die Bewegung des Eingangsabschnittes 12 ansprechend tritt eine Relativbewegung der Kolbenelemente 18 und 25 auf, wenn sich die Magnetspule in dem erregten Zustand befindet. Folglich wird durch jedes Spiel de Betrieb des Luftsteuerventiles und des Unterdrucksteuerventiles gesteuert und ein Gleichgewichtszustand des Bremskraftverstärkers verwirklicht.
Erfindungsgemäß wird ungeachtet des erregten Zustandes der Abgabebetrag des Bremskraftverstärkers im Verhältnis zu dem Betrag des Niederdrückens des Bremspedales gesteuert.
Außerdem sind zwischen den Kolbenelementen und dem Eingangsabschnitt das erste Vorspannelement 27 und das zweite Vorspannelement 35 angeordnet. Folglich wird die Relativposition zwischen den Kolbenelementen und dem Eingangsabschnitt auf den zugeführten Stromwert ansprechend bestimmt. Das Spiel "C" wird gemäß der Relativposition zwischen dem Kolben und dem Eingangsabschnitt bestimmt. Folglich wird der zusätzliche Abgabebetrag durch die Magnetspule auf das Spiel "C" ansprechend bestimmt.
In dem Zustand, bei dem die Anzugskraft zum Steuern des Kolbens ausreichend ist, sind die Eingangs-Abgabe-Kenndaten des Bremskraftverstärkers so, wie sie durch die Linie Y in 3 dargestellt sind. Wenn sich die zugeführte Stromstärke kontinuierlich ändert, wird ein eine wahlweise Eingangs-Abgabe-Kennlinie zwischen der Linie X und der Linie Y verwirklicht, wie beispielsweise Z₁ oder Z₂.
Wie in 7 gezeigt ist, kann die Kennlinie Z, die auf den Stromwert ansprechend gesteuert wird, eine Vollservokennlinie Y vereinigen. Die Vollservobetriebsweise Y wird gemäß der mechanischen Bestimmung bestimmt. Die Kennlinie Z wird auf die zugeführte Stromstärke ansprechend gesteuert. In diesem Zustand ist der Abgabebetrag des Bremskraftverstärkers durch die Kennlinie Y begrenzt. Der Bremskraftverstärker erzeugt auf die zugeführte Stromstärke ansprechend eine Abgabekraft ohne ein Niederdrücken des Bremspedales. In diesem Zustand steht der maximale Abgabebetrag bei einem Betrag y₁' fest, der gemäß der Kennlinie Y bestimmt wird. Folglich kann ein außerordentlich zuverlässiger Bremskraftverstärker verwirklicht werden.
Der Betrag des Spieles "C" bewirkt ein Verwenden des zusätzlichen Abgabebetrages des Bremskraftverstärkers. Die Linie X stellt einen normalen Bremsbetätigungszustand dar, die Linie Y stellt einen durch eine Magnetspule betätigten Betriebszustand dar und die Linie Z stellt einen durch eine Magnetspule betätigten Betriebszustand (einen Zustand mit sich kontinuierlich änderndem Stromwert) dar und y₁' stellt eine Abgabekraft unter Betätigung einer Magnetspule ohne ein Niederdrücken des Bremspedales dar.

Claims

Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug mit einem einen Druckraum ausbildenden Gehäuse (2), der in zwei Druckkammern (6, 8; 7, 9) durch eine axial bewegliche Wand (4, 5) unterteilt ist, die mit einem Arbeitskolben (10) verbunden ist, in dem ein axial bewegliches Eingangsbauteil (12) angeordnet ist, das an ein Bremsbetätigungsbauteil anschließbar ist und das mit einem Ventilmechanismus (25a, 23e, 10a, 23f) für ein Regeln des Drucks in der einen Druckkammer (7, 9) wirkverbindbar ist, um eine Bewegung des Arbeitkolbens (10) mittels der beweglichen Wand (4, 5) zu bewirken und eine Vorwärtskraft an ein Ausgangsbauteil (15) über eine deformierbare Reaktionsscheibe (14) anzulegen, die aufgrund ihrer Deformation eine Reaktionskraft an das Eingangsbauteil (12) anlegt, wobei der Ventilmechanismus (25a, 23e, 10a, 23f) durch einen axial beweglichen Anker (18, 25) einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung (17) betätigbar ist, der in seine deaktivierte Position durch eine Feder (27) vorgespannt ist, die sich gegen das Eingangsbauteil (12) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Vorspannelement (35) zwischen dem Eingangsbauteil (12) und dem Anker (18, 25) zusätzlich zu der Feder (27) angeordnet ist, um bei einer Bewegung des Ankers (18, 25) eine Kraft an die Reaktionsscheibe (14) über das Eingangsbauteil (12) und das Vorspannelement (35) anzulegen.
Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilmechanismus folgende Einzelteile hat: ein Luftsteuerventil (25a, 23e), das in dem Arbeitskolben (10) angeordnet ist, um wahlweise eine Verbindung der einen Druckkammer (7, 9) mit der Umgebung herzustellen und zu unterbrechen und ein Unterdrucksteuerventil (10a, 23f), das innerhalb des Arbeitskolbens (10) angeordnet ist, um wahlweise eine Verbindung der einen Druckkammer (7, 9) und der anderen Druckkammer (6, 8) herzustellen und zu unterbrechen; wobei eine Magnetspule (17) vorgesehen ist zum Betätigen des Ankers (18, 25) im Ansprechen auf eine zugeführte Stromstärke bei einem erregten Zustand der Magnetspule (17)
Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein axiales Spiel (B, C) zwischen dem Eingangselement (12) und dem Anker (18, 25) gebildet ist.
Bremskraftverstärker für ein, Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Relativbewegungsbetrag zwischen dem Anker (18, 25) und dem Eingangselement (12) entsprechend der Anzugskraft der Magnetspule (17) eingestellt ist.
Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (27) und das zusätzliche Vorspannelement (35) nacheinander zur Wirkung kommen.
Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Vorspannelement (35) eine Tellerfeder und die Feder (27) eine Spiralfeder ist.
Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdrucksteuerventil (10a, 23f) ein an dem Arbeitskolben (10) vorgesehenes Unterdrucksteuerdichtungsventil (10a) und eine Unterdrucksteuerdichtung (23f) hat, die mit dem Unterdrucksteuerdichtungsventil (10a) im Eingriff stehen kann.
Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftsteuerventil (25a, 23e) ein an dem Kolbenelement (25) vorgesehenes Umgebungsluftsteuerdichtungsventil (25a) und eine Umgebungsluftsteuerdichtung (23e) hat, die mit dem Umgebungsluftsteuerdichtungsventil (25a) im Eingriff stehen kann.
Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Reaktionsscheibenhalteeinrichtung (16), die mit dem Arbeitskolben (10) verbunden ist, wobei die Reaktionsscheibe (14) in einem ersten vertieften Abschnitt (16b) der Reaktionsscheibenhalteeinrichtung (16) angeordnet ist, und einen Eingangsabschnitt (12c) des Eingangsbauteils (12), der einen vergrößerten Endabschnitt (12cc) an einem Ende des Eingangsabschnittes (12c) hat, das sich zu der Reaktionsscheibe (14) am nächsten befindet, wobei die Reaktionsscheibenhalteeinrichtung (16) einen zweiten vertieften Abschnitt (16a) aufweist, in dem der vergrößerte Endabschnitt (12cc) an einem Ende des Eingangsabschnittes (12c) angeordnet ist.
Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der vergrößerte Endabschnitt (12cc) des Eingangsabschnittes (12c) in dem zweiten vertieften Abschnitt (16a) so angeordnet ist, dass ein Spiel (D) zwischen einem Boden des zweiten vertieften Abschnittes (16a) und einer Fläche des vergrößerten Endabschnittes (12cc) des Eingangsabschnittes (12c) vorhanden ist, die dem Boden des zweiten vertieften Abschnittes (16a) zugewandt ist.