DE19756225C2 - Vakuumbremskraftverstärker - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vakuumbremskraftverstärker oder Servomotor für das Bremssystem eines Kraftfahrzeuges. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Ventilanordnung in einem derarti­ gen Bremskraftverstärker.

Vakuumbremskraftverstärker für das Bremssystem von Kraftfahrzeugen umfassen typischerweise ein Gehäuse, eine Membran, die in dem Gehäuse angeordnet ist, um eine vordere Kammer und eine hintere Kammer zu definieren, einen Arbeitskolben, der an der Membran angebracht und axial relativ zu dem Gehäuse bewegbar ist, einen Plunger, denn dem Arbeitskolben angeordnet, mit einer Druckstange verbunden und zu einer begrenzten Axialbewegung relativ zu dem Arbeitskolben in der Lage ist, ein Vakuumventil an dem Arbeitskolben und ein Luftventil an dem Plunger. Die vordere Kammer ist mit einer Vakuumversorgung verbunden. Die hintere Kammer ist mit der vorderen Kammer oder mit Luft bei atmosphä­ rischem Druck abhängig von den Relativpositionen des Arbeitskolbens und des Plungers verbindbar. Die Druckstange ist mit dem Fahrzeug­ bremspedal verbindbar. Der Kraftverstärker weist auch eine Ausgangs­ stange auf, die von dem Arbeitskolben und/oder dem Plunger betätigt wird, um die Fahrzeugbremsen, typischerweise mittels eines Hauptzylin­ ders, zu betätigen.

Die US 5 249 504 A offenbart einen Vakuumbremskraftverstärker für das Bremssystem eines Kraftfahrzeuges, der umfasst: ein Gehäuse, eine Membran, die in dem Gehäuse angeordnet ist, um eine vordere Kammer und eine hintere Kammer zu definieren, wobei die vordere Kammer mit einer Vakuumquelle verbindbar ist, einen Arbeitskolben, der an der Membran angebracht und axial relativ zu dem Gehäuse bewegbar ist, einen Plunger, der in dem Arbeitskolben angeordnet, mit einer Druckstan­ ge verbunden und zu einer begrenzten Axialbewegung relativ zu dem Arbeitskolben in der Lage ist, einen ringförmigen Vakuumventilsitz an dem Arbeitskolben, einen ersten ringförmigen Luftventilsitz an dem Plun­ ger, einen ersten ringförmigen Ventilkörper, der mit dem Vakuumventilsitz und mit dem ersten Luftventilsitz in Eingriff treten kann und axial relativ zu dem Arbeitskolben bewegbar ist, einen zweiten Luftventilsitz an dem Arbeitskolben, einen zweiten Ventilkörper, der mit dem zweiten Luftventil­ sitz in Eingriff treten kann und axial relativ zu dem Arbeitskolben beweg­ bar ist, wobei die Ventilsitze und Ventilkörper teilweise außerhalb eines zylindrischen Teils des Arbeitskolbens positioniert sind, wobei der erste Ventilkörper sich hinter dem ersten Luftventilsitz und dem Vakuumventil­ sitz befindet, der zweite Luftventilsitz sich hinter dem zweiten Luftventil­ körper befindet, eine Klappe, die an Arbeitskolben befestigt ist, um mit dem zweiten Ventilkörper in Eingriff zu treten, einen ersten Durchgang in dem Arbeitskolben, der radial außerhalb des Vakuumventilsitzes ange­ ordnet und mit der vorderen Kammer verbunden ist, einen zweiten Durchgang in dem Arbeitskolben, der radial innerhalb des Vakuumventil­ sitzes und radial außerhalb des ersten Luftventilsitzes angeordnet und mit der hinteren Kammer verbunden ist, einen dritten Durchgang, der radial innerhalb des ersten Luftventilsitzes und des zweiten Luftventilsitzes angeordnet und mit Luft bei oder über atmosphärischem Druck verbind­ bar ist, und einen vierten Durchgang, der mit der hinteren Kammer ver­ bindbar ist, wobei die Anordnung derart ist, daß bei einer ersten Axialpo­ sition der Druckstange relativ zu dem Arbeitskolben der erste Luftventil­ sitz in Eingriff mit dem ersten Ventilkörper steht, der zweite Luftventilsitz in Eingriff mit dem zweiten Ventilkörper steht, der Vakuumventilsitz außer Eingriff mit dem ersten Ventilkörper steht und die vordere Kammer mit der hinteren Kammer mittels der ersten und zweiten Durchgänge verbunden ist, daß bei einer zweiten Axialposition der Druckstange relativ zu dem Arbeitskolben der erste Luftventilsitz außer Eingriff mit dem ers­ ten Ventilkörper steht, der zweite Luftventilsitz in Eingriff mit dem zweiten Ventilkörper steht, der Vakuumventilsitz in Eingriff mit dem ersten Ven­ tilkörper steht und die hintere Kammer mit Luft bei atmosphärischem Druck mittels der zweiten und dritten Durchgänge verbunden ist und daß bei einer dritten Axialposition der Druckstange relativ zu dem Arbeitskol­ ben, der erste Luftventilsitz außer Eingriff mit dem ersten Ventilkörper steht, der zweite Luftventilsitz aufgrund des Eingriffs der Klappe mit dem zweiten Ventilkörper außer Eingriff mit dem zweiten Ventilkörper steht, der Vakuumventilsitz in Eingriff mit dem ersten Ventilkörper steht und die hintere Kammer mit Luft bei atmosphärischem Druck mittels des zweiten und vierten Durchgangs verbunden ist.

Weitere Vakuumbremskraftverstärker sind aus der WO 96/29220 A1 und der WO 96/36517 A1 bekannt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Anord­ nung für das Ventilsystem dieser bekannten Vakuumbremskraftverstärker zu schaffen.

Zu diesem Zweck umfaßt ein Vakuumbremskraftverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung für das Bremssystem eines Kraftfahrzeuges ein Gehäuse, eine Membran, die in dem Gehäuse angeordnet ist, um eine vordere Kammer und eine hintere Kammer zu definieren, wobei die vorde­ re Kammer mit einer Vakuumquelle verbindbar ist, einen Arbeitskolben, der an der Membran angebracht und axial relativ zu dem Gehäuse beweg­ bar ist, einen Plunger, der in dem Arbeitskolben angeordnet, mit einer Druckstange verbunden und zu einer begrenzten Axialbewegung relativ zu dem Arbeitskolben in der Lage ist, einen ringförmigen Vakuumventilsitz an dem Arbeitskolben, einen ersten ringförmigen Luftventilsitz an dem Plunger, einen ersten ringförmigen Ventilkörper, der mit dem Vakuumven­ tilsitz und mit dem ersten Luftventilsitz in Eingriff treten kann und axial relativ zu dem Arbeitskolben bewegbar ist, einen zweiten ringförmigen Luftventilsitz an dem Arbeitskolben, einen zweiten ringförmigen Ventilkör­ per, der mit dem zweiten Luftventilsitz in Eingriff treten kann und axial relativ zu dem Arbeitskolben bewegbar ist, wobei die Ventilsitze und Ventilkörper innerhalb eines zylindrischen Teils des Arbeitskolbens positi­ oniert sind, wobei der erste Ventilkörper sich hinter dem ersten Luftventil­ sitz und dem Vakuumventilsitz befindet, der zweite Ventilkörper sich hinter dem ersten Ventilkörper befindet, und der zweite Luftventilsitz sich hinter dem zweiten Ventilkörper befindet, ein Eingriffsmittel, das an der Druckstange oder dem Plunger befestigt ist, um mit dem zweiten Ventilkörper in Eingriff zu treten, einen ersten Durchgang in dem Arbeits­ kolben, der radial außerhalb des Vakuumventilsitzes angeordnet und mit der vorderen Kammer verbunden ist, einen zweiten Durchgang in dem Arbeitskolben, der radial innerhalb des Vakuumventilsitzes und radial außerhalb des ersten Luftventilsitzes angeordnet und mit der hinteren Kammer verbunden ist, einen dritten Durchgang, der radial innerhalb des ersten Luftventilsitzes und des zweiten Luftventilsitzes angeordnet und mit Luft bei oder über atmosphärischem Druck verbindbar ist, und einen vierten Durchgang, von dem zumindest ein Teil radial außerhalb des zweiten Luftventilsitzes angeordnet und mit der hinteren Kammer ver­ bindbar ist, wobei die Anordnung derart ist, daß bei einer ersten Axialpo­ sition der Druckstange relativ zu dem Arbeitskolben der erste Luftventil­ sitz in Eingriff mit dem ersten Ventilkörper steht, der zweite Luftventilsitz in Eingriff mit dem zweiten Ventilkörper steht, der Vakuumventilsitz außer Eingriff mit dem ersten Ventilkörper steht und die vordere Kammer mit der hinteren Kammer mittels der ersten und zweiten Durchgänge verbunden ist, daß bei einer zweiten Axialposition der Druckstange relativ zu dem Arbeitskolben der erste Luftventilsitz außer Eingriff mit dem ers­ ten Ventilkörper steht, der zweite Luftventilsitz in Eingriff mit dem zweiten Ventilkörper steht, der Vakuumventilsitz in Eingriff mit dem ersten Ventilkörper steht und die hintere Kammer mit Luft bei atmosphärischem Druck mittels der zweiten und dritten Durchgänge verbunden, ist, und daß bei einer dritten Axialposition der Druckstange relativ zu dem Arbeitskol­ ben der erste Luftventilsitz außer Eingriff mit dem ersten Ventilkörper steht, der zweite Luftventilsitz aufgrund des Eingriffs des Eingriffsmittels mit dem zweiten Ventilkörper außer Eingriff mit dem zweiten Ventilkörper steht, der Vakuumventilsitz in Eingriff mit dem ersten Ventilkörper steht und die hintere Kammer mit Luft bei atmosphärischem Druck mittels der zweiten und dritten Durchgänge und mittels dritter und vierter Durchgän­ ge verbunden ist.

Diese vorliegende Erfindung schafft eine schnellere Füllzeit für die hintere Kammer während extremer Bremsbedingungen und folglich ein schnelle­ res Aufbringen der Bremse.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung be­ schrieben, in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Teilquerschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Vakuumbremskraftverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Teilquerschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Vakuumbremskraftverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine Teilquerschnittsansicht einer dritten Ausführungsform eines Vakuumbremskraftverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 eine Teilquerschnittsansicht einer vierten Ausführungsform eines Vakuumbremskraftverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine Teilquerschnittsansicht der Ventilanordnung einer fünf­ ten Ausführungsform eines Vakuumbremskraftverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei sich der Brems­ kraftverstärker in einer Gleichgewichtsposition befindet,

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich wie die von Fig. 5, die den Vakuum­ bremskraftverstärker in seiner "Ruhe"-Position zeigt,

Fig. 7 eine Ansicht ähnlich wie die von Fig. 5, die den Vakuum­ bremskraftverstärker in seiner normalen Bremsposition zeigt,

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich wie die von Fig. 5, die den Vakuum­ bremskraftverstärker in seiner extremen Bremsposition zeigt, und

Fig. 9 eine Teilquerschnittsansicht der Ventilanordnung einer sechs­ ten Ausführungsform eines Vakuumbremskraftverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei sich der Brems­ kraftverstärker in einer Gleichgewichtsposition befinden.

Mit Bezug auf Fig. 1 umfaßt die erste Ausführungsform eines Vakuum­ bremskraftverstärkers 100 (der in dem Bremssystem eines Kraftfahrzeu­ ges verwendet wird) ein Gehäuse 12 mit einer Membran 14, die in dem Gehäuse positioniert ist, um eine vordere Kammer 16 und eine hintere Kammer 18 zu definieren. Die vordere Kammer 16 ist mit einer Vakuum­ quelle (nicht gezeigt) verbunden. Ein Arbeitskolben 20 ist in dem Gehäuse 12 positioniert und weist einen im wesentlichen zylindrischen Teil 22 auf, der sich von der Rückseite des Gehäuses erstreckt. Ein Plunger 24 ist in einer Axialbohrung 26 in dem Arbeitskolben 20 befestigt. Der Arbeitskol­ ben 20 kann sich relativ zu dem Gehäuse 12 in einer Axialrichtung A bewegen. Der Plunger 24 kann sich relativ zu dem Arbeitskolben 20 in der Axialrichtung A bewegen. Derartige Relativbewegungen sind durch ein Keilelement 28 begrenzt, das durch eine sich diagonal erstreckende Öff­ nung 30 in dem Arbeitskolben 20 verläuft, das mit einer inneren Schulter 32 an dem Gehäuse 12 in Eingriff treten kann, und das lose mit dem Plunger 24 in Eingriff steht. Andere Formen eines wechselseitigen Eingriffs können zwischen dem Gehäuse 12, dem Arbeitskolben 20 und dem Plun­ ger 24 verwendet werden. Der Innenrand 34 der Membran 14 ist an dem Arbeitskolben 20 befestigt. Eine Druckstange 36 ist in dem Plunger 24 befestigt und erstreckt sich aus der Rückseite des Gehäuses 12 heraus. Die Druckstange 36 ist mit dem Bremspedal (nicht gezeigt) in dem Kraft­ fahrzeug verbindbar. Eine Ausgangsstange 38 erstreckt sich aus dem Gehäuse 12 heraus in einer Richtung nach vorne und ist mit dem Ar­ beitskolben 20 verbunden. Die Ausgangsstange 38 ist mit einem Kolben (nicht gezeigt) in einem Hauptzylinder (nicht gezeigt) des Bremssystems verbindbar.

Dem Arbeitskolben 20 und dem Plunger 24 ist eine Ventilanordnung 40 zugeordnet, die entweder die hintere Kammer 18 mit der vorderen Kam­ mer 16 verbindet, oder die hintere Kammer isoliert, oder die hintere Kam­ mer mit Luft bei atmosphärischem Druck verbindet. Die Ventilanordnung 40 ist in dem zylindrischen Teil 22 des Arbeitskolbens 20 positioniert. Die Ventilanordnung 40 umfaßt einen ringförmigen Ventilkörper 42, der axial relativ zu dem Arbeitskolben 20 bewegbar ist und auf die Vorderseite des Bremskraftverstärkers 100 zu gerichtet ist, einen ringförmigen Vakuum­ ventilsitz 44, der an dem Arbeitskolben gebildet oder an diesem befestigt ist, der auf die Rückseite des Bremskraftverstärkers zu gerichtet ist, und der mit dem Ventilkörper in Eingriff treten kann, und einen ringförmigen Luftventilsitz 46, der an dem Plunger 24 gebildet oder befestigt ist, auf die Rückseite des Bremskraftverstärkers zu gerichtet ist, und der mit dem Ventilkörper in Eingriff treten kann. Der Ventilkörper 42 umfaßt vorzugs­ weise einen ringförmigen, elastomeren Körper 60, der durch ein ringförmi­ ges, starres Element 62 gehalten ist. Radial außerhalb des Vakuumventil­ sitzes 44 befindet sich ein erster Durchgang 48, der sich in einer Axial­ richtung durch den Arbeitskolben 20 erstreckt und sich in die vordere Kammer 16 öffnet. Radial innerhalb des Vakuumventilsitzes 44 und radial außerhalb des Luftventilsitzes 46 befindet sich ein Durchgang 50, der sich in einer Axialrichtung durch den Arbeitskolben 20 erstreckt und sich in die hintere Kammer 18 mittels der diagonalen Öffnung 30 öffnet. Der Durchgang 50 und die Öffnung 30 definieren einen zweiten Durchgang. Radial innerhalb des Luftventilsitzes 46 befindet sich ein dritter Durch­ gang 58, der Luft bei atmosphärischem Druck durch das offene Ende 51 des zylindrischen Teils 22 aufnimmt. Eine Feder 52, die auf gegenüberlie­ gende Schultern 54, 56 des Arbeitskolbens 20 beziehungsweise des Plun­ gers 24 wirkt, spannt den Luftventilsitz 46 in einer Richtung nach hinten in Eingriff mit dem Ventilkörper 42 vor. Wie unten ausführlicher in bezug auf die fünfte Ausführungsform (Fig. 5 bis 8) erläutert ist, ist der Vaku­ umventilsitz 44 in der Ruheposition von dem Ventilkörper 42 beabstandet, wohingegen der Luftventilsitz 46 mit dem Ventilkörper in Eingriff steht, wodurch die hintere Kammer 18 mit dem Vakuum in der vorderen Kam­ mer 16 mittels der Durchgänge 48, 50 und der Öffnung 30 verbunden wird. In der normalen Bremsposition ist der Luftventilsitz 46 von dem Ventilkörper 42 beabstandet, und der Vakuumventilsitz 44 steht mit dem Ventilkörper in Eingriff, wodurch die hintere Kammer 18 mittels der Durchgänge 50, 58 und der Öffnung 30 mit Luft bei atmosphärischem Druck verbunden wird.

Der soweit beschriebene Vakuumbremskraftverstärker und dessen Ar­ beitsweise sind Fachleuten bekannt und werden nicht ausführlicher beschrieben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Ventilanordnung 40 ferner einen zweiten ringförmigen Ventilkörper 64, der mit einem zweiten ring­ förmigen Luftventilsitz 66 in Eingriff treten kann. Der zweite Ventilkörper 64 ist axial relativ zu dem Arbeitskolben 20 bewegbar und auf die Rück­ seite des Bremskraftverstärkers zu gerichtet, und der zweite Luftventilsitz 66 ist an dem Arbeitskolben 20 befestigt oder gebildet und auf die Vorder­ seite des Bremskraftverstärkers zu gerichtet. Der zweite Ventilkörper 64 umfaßt vorzugsweise einen ringförmigen, elastomeren Körper 68, der durch ein ringförmiges, starres Element 70 gehalten ist. Das starre Ele­ ment 70 weist vorzugsweise sich axial erstreckende Arme 71 auf, die verschiebbar an dem Element 73 gehalten sind, das den zweiten Luftven­ tilsitz 66 definiert. Der elastomere Körper 68 des zweiten Ventilkörpers 64 ist vorzugsweise integral mit dem elastomeren Körper 60 des ersten Ven­ tilkörpers 42 gebildet. Es ist eine Lippe 43 integral an dem elastomeren Körper 60 des ersten Ventilkörpers 42 gebildet, die dichtend und ver­ schiebbar mit der Innenfläche 45 des zylindrischen Teils 22 des Arbeits­ kolbens 20 in Eingriff steht. Der Raum zwischen den integralen, elastome­ ren Körpern 60, 68, der Lippe 43, der Innenfläche 45 des zylindrischen Teils 22 und des zweiten Luftventils 66 definiert eine Zwischenluftkammer 74. Der zweite Ventilkörper 64 und der Luftventilsitz 66 sind hinter und näher bei dem offenen Ende 51 des zylindrischen Teils 22 des Arbeitskol­ bens 20 positioniert als der erste Ventilkörper 42, der Vakuumventilsitz 44 und der erste Luftventilsitz 46. Eine Feder 72 erstreckt sich zwischen beiden Ventilkörpern 42, 64, um die Ventilkörper in der Axialrichtung voneinanderweg vorzuspannen. Radial innerhalb des zweiten Luftventilsit­ zes 66 befindet sich der Luftdurchgang 58. Radial außerhalb des zweiten Luftventilsitzes 66 befindet sich ein Teil 75 der Zwischenluftkammer 74. Die Zwischenluftkammer 74 ist mit der hinteren Kammer 18 mittels einer radialen Öffnung 76 in dem Arbeitskolben 20 verbunden. Der Teil 75 der Zwischenkammer 74, die Zwischenluftkammer und die radiale Öffnung 76 definieren einen vierten Durchgang. Ein Eingriffsmittel in der Form eines Rings 78 ist an der Druckstange 36 hinter dem zweiten Ventilkörper 64 befestigt. Während eines extremen Bremsens, bei dem die Druckstange 36 sich weiter als während eines normalen Bremsens bewegt, steht der Ring 78 mit dem zweiten Ventilkörper 64 in Eingriff, um den zweiten Luftventil­ sitz 66 mit dem zweiten Ventilkörper außer Eingriff zu bringen. Wie unten ausführlicher beschrieben, öffnet eine derartige Anordnung einen zusätzli­ chen Durchgang für Luft bei atmosphärischem Druck, so daß diese die hintere Kammer 18 - in diesem Fall mittels des Durchganges 58, der Zwischenkammer 74 und der radialen Öffnung 76 - erreicht.

In der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform eines Vakuumbrems­ kraftverstärkers 200 sind gleichen Teilen die gleichen Bezugszeichen wie jene in Fig. 1 gegeben worden. Bezüglich der ersten Ausführungsform ist die radiale Öffnung 76 in dem Arbeitskolben 20 durch einen sich axial erstreckenden Durchgang 80 in dem Arbeitskolben 20 ersetzt, der die Zwischenluftkammer 74 mit der hinteren Kammer 18 verbindet. Andere Merkmale der zweiten Ausführungsform des Bremskraftverstärkers 200 und seine Arbeitsweise sind im wesentlichen gleich wie bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform des Bremskraftverstärkers 100.

In der in Fig. 3 gezeigten dritten Ausführungsform eines Bremskraftver­ stärkers 300 sind gleichen Teilen die gleichen Bezugszeichen wie jene in Fig. 2 gegeben worden. Bezüglich der zweiten Ausführungsform ist der Ring 78, der an der Druckstange 36 befestigt ist, weggelassen. In diesem Fall umfaßt der Plunger 24 eine Anzahl von integralen, sich nach hinten erstreckenden Armen 82, die an ihrem freien Ende nach außen gerichtete Lippen 84 aufweisen, die hinter dem zweiten Ventilkörper 64 positioniert sind. Während extremer Bremsbedingungen stehen die Lippen 84 mit dem zweiten Ventilkörper 64 in Eingriff, um den zweiten Ventilkörper mit dem zweiten Luftventilsitz 66 außer Eingriff zu bringen. Andere Merkmale der dritten Ausführungsform des Bremskraftverstärkers 300 und seine Ar­ beitsweise sind im wesentlichen gleich wie bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform des Bremskraftverstärkers 100.

In der in Fig. 4 gezeigten vierten Ausführungsform eines Vakuumbrems­ kraftverstärkers 400 sind gleichen Teilen die gleichen Bezugszeichen wie jene in Fig. 1 gegeben worden. Bezüglich der ersten Ausführungsform ist die radiale Öffnung 76 in dem Arbeitskolben 20 durch einen sich axial erstreckenden Durchgang 86 durch den ersten Ventilkörper 42 zwischen dem Vakuumventilsitz 44 und dem ersten Luftventilsitz 46 ersetzt, der die Zwischenluftkammer 74 mit der hinteren Kammer 18 mittels des Luft­ durchganges 50 und der Öffnung 30 verbindet. Andere Merkmale der vierten Ausführungsform des Bremskraftverstärkers 400 und seine Ar­ beitsweise sind im wesentlichen gleich wie bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform des Vakuumbremskraftverstärkers 100.

In der in den Fig. 5 bis 8 gezeigten fünften Ausführungsform eines Vaku­ umbremskraftverstärkers 500 sind gleichen Teilen die gleichen Bezugszei­ chen wie jene in Fig. 1 gegeben worden. Bezüglich der ersten Ausfüh­ rungsform ist der Ring 78 an der Druckstange 36 weggelassen. In dieser Ausführungsform weist der zweite Ventilkörper 64 eine Anzahl von sich nach vorne erstreckenden Beinen 88 auf (die vorzugsweise integral mit dem starren Halteelement 62 sind), die sich in eine Kammer 90 in dem Plunger 24 erstrecken. Die freien Enden der Beine 88 weisen nach außen gerichtete Arme 92 auf, und das offene Ende der Kammer 90 weist einen nach innen gerichteten Kranz 94 auf. Außer während extremer Bremsbe­ dingungen (wie unten beschrieben) sind die Arme 92 von dem Kranz 94 beabstandet. Andere Merkmale der fünften Ausführungsform des Brems­ kraftverstärkers 500 sind im wesentlichen gleich wie bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform des Bremskraftverstärkers 100.

Jede der Fig. 5 bis 8 zeigt den Status der Ventilanordnung 40 des Brems­ kraftverstärkers 500 bei dessen verschiedenen Arbeitsstadien. Die oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen und die unten be­ schriebene sechste Ausführungsform arbeiten im wesentlichen auf identi­ sche Art und Weise.

Fig. 5 zeigt die Ventilanordnung 40 (und folglich den Bremskraftverstär­ ker) in einem Gleichgewichtszustand, wobei sowohl der Vakuumventilsitz 44 als auch der erste Luftventilsitz 46 mit dem ersten Ventilkörper 42 in Eingriff stehen, und wobei der zweite Luftventilsitz 66 mit dem zweiten Ventilkörper 64 in Eingriff steht. In diesem Zustand, der bei Ruhe oder wenn ein konstantes Bremsen aufrechterhalten wird, eintritt, ist die hinte­ re Kammer 18 sowohl von der vorderen Kammer 16 als auch von Luft bei atmosphärischem Druck isoliert.

Fig. 6 zeigt die Ventilanordnung 40 (und folglich den Bremskraftverstär­ ker) im "Ruhe"-Zustand (wenn der Bremskraftverstärker in seine Ruhepo­ sition zurückkehrt, nachdem ein Bremsen eingetreten ist, oder wenn in der vorderen Kammer 16 kein Vakuum herrscht), wobei sich die Druckstange 36 in einer ersten Axialposition relativ zu dem Arbeitskolben 20 befindet. In dieser Position haben sich die Druckstange 36 und der Plunger 24 in ihre Ruheposition zurückbewegt, die aufgrund des Eingriffs des ersten Luftventilsitzes 46 mit dem ersten Ventilkörper 42 den ersten Ventilkörper mit dem Vakuumventilsitz 44 außer Eingriff bringt. Der zweite Luftventilsitz 66 verbleibt in Eingriff mit dem zweiten Ventilkörper 64. In diesem Zustand ist die hintere Kammer 18 mit der vorderen Kam­ mer 16 mittels der Durchgänge 48 und 50 verbunden, und somit herrscht in beiden Kammern Vakuum.

Fig. 7 zeigt die Ventilanordnung 40 (und folglich den Bremskraftverstär­ ker) in einer normalen Bremsposition, wobei die Druckstange 36 sich in einer zweiten Axialposition relativ zu dem Arbeitskolben 20 befindet. In dieser Position hat sich die Druckstange 36 relativ zu dem Arbeitskolben 20 auf die Vorderseite des Bremskraftverstärkers zu bewegt (aufgrund eines Niederdrückens des Bremspedals durch den Fahrzeugbediener). Eine derartige Bewegung veranlaßt den Plunger 24, sich in die gleiche Richtung relativ zu dem Arbeitskolben 20 zu bewegen. Diese Relativbewe­ gung bringt den ersten Ventilkörper 42 in Eingriff mit dem Vakuumventil­ sitz 44 und bringt der erste Luftventilsitz 46 mit dem ersten Ventilkörper 42 außer Eingriff. Der zweite Luftventilsitz 66 verbleibt in Eingriff mit dem zweiten Ventilkörper 64. In diesem Zustand ist der Vakuumdurchgang 48 geschlossen, und die hintere Kammer 18 ist zu Luft bei atmosphärischem Druck mittels der Durchgänge 50 und 58 geöffnet.

Fig. 8 zeigt die Ventilanordnung 40 (und folglich den Bremskraftverstär­ ker) in einer extremen Bremsposition, beispielsweise wenn der Fahrzeug­ bediener die Bremsen schnell und mit extremer Kraft aufbringt, wobei die Druckstange 36 sich in einer dritten Axialposition relativ zu dem Arbeits­ kolben 20 befindet. In dieser Position hat sich die Druckstange 36 relativ zu dem Arbeitskolben 20 weiter (relativ zu der Position der Fig. 7) auf die Vorderseite des Bremskraftverstärkers zu bewegt (aufgrund des Nieder­ drückens des Bremspedals durch den Fahrzeugbediener). Eine derartige Bewegung veranlaßt wieder den Plunger 24, sich in die gleiche Richtung relativ zu dem Arbeitskolben 20 zu bewegen. Diese Relativbewegung bringt den ersten Ventilkörper 42 in Eingriff mit dem Vakuumventilsitz 44 und bringt den ersten Luftventilsitz 46 mit dem ersten Ventilkörper 42 außer Eingriff. Wegen der vergrößerten Bewegung der Druckstange 36 und des Plungers 24 steht jedoch der Kranz 94 an dem Plunger mit den Armen 92 an den Beinen 88, die an dem zweiten Ventilkörper 64 angebracht sind, in Eingriff, um den zweiten Ventilkörper mit dem zweiten Luftventilsitz 66 außer Eingriff zu bringen. In diesem Zustand ist der Vakuumdurchgang 48 geschlossen, und die hintere Kammer 18 ist zu Luft bei atmosphäri­ schem Druck mittels der Durchgänge 50 und 58 und mittels des Durch­ ganges 58, der Zwischenluftkammer 74 und der Öffnung 76 geöffnet. Eine derartige Anordnung reduziert die Füllzeit der hinteren Kammer 18 und stellt ein schnelleres Aufbringen der Fahrzeugbremsen während eines derartigen extremen Bremsens sicher. In bezug auf die Ausführungsfor­ men der Fig. 1, 2 und 4 tritt ein Außereingrifftreten des zweiten Ventilkör­ pers 64 mit dem zweiten Luftventilsitz 66 ein, wenn der Ring 76 an der Druckstange 36 mit dem zweiten Ventilkörper in Eingriff steht. In bezug auf die Ausführungsform von Fig. 3, tritt ein Außereingrifftreten des zwei­ ten Ventilkörpers 64 mit dem zweiten Luftventilsitz 66 ein, wenn die Arme 84 der Beine 82, die an dem Plunger 24 angebracht sind, mit dem zweiten Ventilkörper in Eingriff stehen.

In der in Fig. 9 gezeigten sechsten Ausführungsform eines Vakuum­ bremskraftverstärkers 600 sind gleichen Teilen die gleichen Bezugszeichen wie jene in den Fig. 5 bis 8 gegeben worden. Bezüglich der fünften Aus­ führungsform ist die Lippe 43 an dem elastomeren Körper 60 weggelassen. In dieser Ausführungsform weist der erste Ventilkörper 42 einen größeren Durchmesser auf (im Vergleich mit der fünften Ausführungsform) und kann mit einem ringförmigen Ventil 96 in Eingriff treten, das an dem zylindrischen Teil 22 des Arbeitskolbens 20 befestigt und radial außen von dem Vakuumventilsitz 44 positioniert ist. Das Ventil 96 und der erste Ventilkörper 42 ersetzen die Funktion der Lippe 43 in der fünften Ausfüh­ rungsform. Die Zwischenluftkammer 74 ist mit dem zweiten Durchgang 50 mittels eines sich axial erstreckenden Durchganges 97 verbunden, der sich radial außerhalb des ersten Ventilkörpers 42 befindet, und mittels eines sich radial erstreckenden Durchganges 98, wobei die Durchgänge in dem Arbeitskolben 20 gebildet sind.

Mit den oben beschriebenen Anordnungen wird während extremer Brems­ bedingungen ein zusätzlicher Luftdurchgang zur hinteren Kammer 18 geöffnet. Eine derartige Anordnung verringert die Füllzeit für die hintere Kammer 18 und liefert dadurch einen schnelleren Eingriff der Fahrzeug­ bremsen. Diese Erfindung findet insbesondere dort Anwendung, wo der maximale Durchmesser des Gehäuses 12 des Bremskraftverstärkers 100-­ 600 relativ zu dem maximalen Durchmesser des Arbeitskolbens 20 ver­ größert ist.

Es können Veränderungen an den oben beschriebenen Ausführungsfor­ men vorgenommen werden. Beispielsweise kann die Lippe 43 der in den Fig. 1 bis 8 gezeigten Ausführungsformen integral mit dem elastomeren Körper 68 des zweiten Ventilkörpers 64 gebildet sein. Der dritte Durch­ gang 58 kann mit Luft bei einem Druck über atmosphärischem Druck verbunden sein. Es können entweder der erste Ventilkörper 42 oder der zweite Ventilkörper 64 oder beide durch elektrische Mittel, wie ein Sole­ noidventil unabhängig aktiviert werden.

Zusammengefaßt umfaßt ein Vakuumbremskraftverstärker 100 für das Bremssystem eines Kraftfahrzeuges ein Gehäuse 12, eine Membran 14, die in dem Gehäuse angeordnet ist, um eine vordere Kammer 16 und eine hintere Kammer 18 zu definieren, wobei die vordere Kammer mit einer Vakuumquelle verbindbar ist, einen Arbeitskolben 20, der an der Memb­ ran angebracht und axial relativ zu dem Gehäuse bewegbar ist, einen Plunger 24, der in dem Arbeitskolben angeordnet, mit einer Druckstange 36 verbunden und zu einer begrenzten Axialbewegung relativ zu dem Arbeitskolben in der Lage ist, einen ringförmigen Vakuumventilsitz 44 an dem Arbeitskolben, einen ersten ringförmigen Luftventilsitz 46 an dem Plunger, einen ersten ringförmigen Ventilkörper 42, der mit dem Vakuum­ ventilsitz und mit dem ersten Luftventilsitz in Eingriff treten kann und axial relativ zu dem Arbeitskolben bewegbar ist, einen zweiten ringförmi­ gen Luftventilsitz 66 an dem Arbeitskolben, einen zweiten ringförmigen Ventilkörper 64, der mit dem zweiten Luftventilsitz in Eingriff treten kann und axial relativ zu dem Arbeitskolben bewegbar ist, ein Eingriffsmittel 78, das an der Druckstange oder dem Plunger befestigt ist, um mit dem zwei­ ten Ventilkörper in Eingriff zu treten, und erste 48, zweite 50, 30, dritte 58 und vierte 74, 75, 76 Durchgänge in dem Arbeitskolben, wobei die Anord­ nung derart ist, daß bei einer bestimmten Axialposition der Druckstange relativ zu dem Arbeitskolben, der erste Luftventilsitz außer Eingriff mit dem ersten Ventilkörper steht, der zweite Luftventilsitz aufgrund des Eingriffs des Eingriffsmittels mit dem zweiten Ventilkörper außer Eingriff mit dem zweiten Ventilkörper steht, der Vakuumventilsitz in Eingriff mit dem ersten Ventilkörper steht und die hintere Kammer mit Luft bei oder über atmosphärischem Druck mittels der zweiten und dritten Durchgänge und mittels dritter und vierter Durchgänge steht. Die Erfindung schafft ein schnelles Füllen der hinteren Kammer während extremer Bremsbedin­ gungen.

Claims (9)

1. Vakuumbremskraftverstärker für das Bremssystem eines Kraftfahr­ zeuges, umfassend:
ein Gehäuse (12), eine Membran (14), die in dem Gehäuse (12) an­ geordnet ist, um eine vordere Kammer (16) und eine hintere Kam­ mer (18) zu definieren, wobei die vordere Kammer (16) mit einer Va­ kuumquelle verbindbar ist, einen Arbeitskolben (20), der an der Membran (14) angebracht und axial relativ zu dem Gehäuse (12) bewegbar ist, einen Plunger (24), der in dem Arbeitskolben (20) an­ geordnet, mit einer Druckstange (36) verbunden und zu einer be­ grenzten Axialbewegung relativ zu dem Arbeitskolben (20) in der La­ ge ist, einen ringförmigen Vakuumventilsitz (44) an dem Arbeits­ kolben (20), einen ersten ringförmigen Luftventilsitz (46) an dem Plunger (24), einen ersten ringförmigen Ventilkörper (42), der mit dem Vakuumventilsitz (44) und mit dem ersten Luftventilsitz (46) in Eingriff treten kann und axial relativ zu dem Arbeitskolben (20) be­ wegbar ist, einen zweiten ringförmigen Luftventilsitz (66) an dem Arbeitskolben (20), einen zweiten ringförmigen Ventilkörper (64), der mit dem zweiten Luftventilsitz (66) in Eingriff treten kann und axial relativ zu dem Arbeitskolben (20) bewegbar ist, wobei die Ventilsitze (44, 46, 66) und Ventilkörper (42, 64) innerhalb eines zylindrischen Teils (22) des Arbeitskolbens (20) positioniert sind, wobei der erste Ventilkörper (42) sich hinter dem ersten Luftventilsitz (46) und dem Vakuumventilsitz (44) befindet, der zweite Ventilkörper (64) sich hinter dem ersten Ventilkörper (42) befindet und der zweite Luftven­ tilsitz (66) sich hinter dem zweiten Luftventilkörper (64) befindet, ein Eingriffsmittel (78), das an der Druckstange (36) oder dem Plunger (24) befestigt ist, um mit dem zweiten Ventilkörper (64) in Eingriff zu treten, einen ersten Durchgang (48) in dem Arbeitskolben (20), der radial außerhalb des Vakuumventilsitzes (44) angeordnet und mit der vorderen Kammer (16) verbunden ist, einen zweiten Durchgang (50, 30) in dem Arbeitskolben (20), der radial innerhalb des Vaku­ umventilsitzes (44) und radial außerhalb des ersten Luftventilsitzes (46) angeordnet und mit der hinteren Kammer (18) verbunden ist, einen dritten Durchgang (58), der radial innerhalb des ersten Luft­ ventilsitzes (46) und des zweiten Luftventilsitzes (66) angeordnet und mit Luft bei oder über atmosphärischem Druck verbindbar ist, und einen vierten Durchgang (74, 75, 76), von dem zumindest ein Teil radial außerhalb des zweiten Luftventilsitzes (66) angeordnet und mit der hinteren Kammer (18) verbindbar ist, wobei die Anord­ nung derart ist, daß bei einer ersten Axialposition der Druckstange (36) relativ zu dem Arbeitskolben (20) der erste Luftventilsitz (46) in Eingriff mit dem ersten Ventilkörper (42) steht, der zweite Luftventil­ sitz (66) in Eingriff mit dem zweiten Ventilkörper (64) steht, der Va­ kuumventilsitz (44) außer Eingriff mit dem ersten Ventilkörper (42) steht und die vordere Kammer (16) mit der hinteren Kammer (18) mittels der ersten und zweiten Durchgänge (48 und 50, 30) verbun­ den ist, daß bei einer zweiten Axialposition der Druckstange (36) re­ lativ zu dem Arbeitskolben (20) der erste Luftventilsitz (46) außer Eingriff mit dem ersten Ventilkörper (42) steht, der zweite Luftventil­ sitz (66) in Eingriff mit dem zweiten Ventilkörper (64) steht, der Va­ kuumventilsitz (44) in Eingriff mit dem ersten Ventilkörper (42) steht und die hintere Kammer (18) mit Luft bei atmosphärischem Druck mittels der zweiten und dritten Durchgänge (50, 30 und 58) verbun­ den ist und daß bei einer dritten Axialposition der Druckstange (36) relativ zu dem Arbeitskolben (20) der erste Luftventilsitz (46) außer Eingriff mit dem ersten Ventilkörper (42) steht, der zweite Luftventil­ sitz (66) aufgrund des Eingriffs des Eingriffsmittels (78) mit dem zweiten Ventilkörper (64) außer Eingriff mit dem zweiten Ventil­ körper (64) steht, der Vakuumventilsitz (44) in Eingriff mit dem ers­ ten Ventilkörper (42) steht und die hintere Kammer (18) mit Luft bei atmosphärischem Druck mittels der zweiten und dritten Durchgän­ ge (50, 30 und 58) und mittels der dritten und vierten Durchgänge (58 und 74, 75, 76) verbunden ist.

2. Vakuumbremskraftverstärker nach Anspruch 1, wobei der erste Ventilkörper (42) einen elastomeren Körper (60) umfaßt, der zweite Ventilkörper (64) einen elastomeren Körper (68) umfaßt und wobei die elastomeren Körper (60, 68) integral verbunden sind.

3. Vakuumbremskraftverstärker nach Anspruch 2, wobei die integra­ len, elastomeren Körper (60, 68) in Verbindung mit dem zylindri­ schen Teil (22) des Arbeitskolbens (20) eine Zwischenluftkammer (74) definieren, die einen Teil des vierten Durchganges (74, 75, 76) definiert.

4. Vakuumbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Eingriffsmittel (78) einen Ring umfaßt, der an der Druckstange (36) in einer Position hinter dem zweiten Ventilkörper (64) befestigt ist.

5. Vakuumbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Eingriffsmittel sich axial erstreckende Arme (82) umfaßt, die mit dem Plunger (24) verbunden sind, und die nach außen ge­ richtete Lippen (84) aufweisen, die hinter dem zweiten Ventilkörper (64) positioniert sind und mit dem zweiten Ventilkörper (64) in der dritten Axialposition der Druckstange (36) in Eingriff stehen.

6. Vakuumbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Eingriffsmittel einen nach innen gerichteten Kranz (94) an dem Plunger (24) aufweist, der in der dritten Axialposition der Druckstange (36) mit nach außen gerichteten Armen (92) an sich a­ xial erstreckenden Beinen (88) in Eingriff treten kann, die mit dem zweiten Ventilkörper (64) verbunden sind, wobei der Kranz (94) hin­ ter den Armen (92) positioniert ist.

7. Vakuumbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der vierte Durchgang einen sich axial erstreckenden Durch­ gang (80) in dem Arbeitskolben (20) umfaßt.

8. Vakuumbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der vierte Durchgang einen sich radial erstreckenden Durch­ gang (76) in dem Arbeitskolben (20) umfaßt.

9. Vakuumbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der vierte Durchgang einen Durchgang (86) durch den ersten Ventilkörper (42) umfaßt, der sich direkt in den zweiten Durchgang (50, 30) öffnet.