DE19802847A1 - Pneumatic braking force amplifier with improved electromagnetic actuation for motor vehicle - Google Patents
Pneumatic braking force amplifier with improved electromagnetic actuation for motor vehicleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bremskraftverstär ker dieser Art sind bekannt und gelangen heut zutage vermehrt in Kraftfahrzeugen zum Einbau, da die Bremsanlage moderner Autos mit Funktionen ausgestattet sein kann, die sich nur mit einem Bremskraftverstärker realisieren lassen, der auch unabhängig vom Fahrerwillen betätigbar ist, üblicherweise mittels einer Elektromagnetanordnung. Als Beispiel für diese zusätzlichen Funktionen moderner Bremsanlagen seien hier die Antriebs schlupfregelung, die Fahrdynamikregelung (auch als Stabilitäts programm bezeichnet), die automatische Abstandsregelung, und schließlich der sogenannte Bremsassistent genannt, der bei Erkennen einer Notbremsung automatisch schnellstmöglich die maximale Bremskraftunterstützung zur Verfügung stellt.The invention relates to a pneumatic brake booster according to the preamble of claim 1. Brake booster Ker of this type are known and are increasingly coming in today Motor vehicles for installation because the braking system of modern cars can be equipped with functions that only work with one Brake booster can be implemented independently can be operated by the driver's will, usually by means of a Electromagnet arrangement. As an example of this additional Functions of modern brake systems are the drive here slip control, the vehicle dynamics control (also as stability program), the automatic distance control, and finally called the so-called brake assistant, who at Detect an emergency stop automatically as soon as possible provides maximum braking power support.
Bei bekannten, normalerweise als Unterdruckbremskraftverstärker ausgeführten pneumatischen Bremskraftverstärkern mit (zusätz licher) elektromagnetischer Betätigung besteht das Problem, daß bestimmte Dichtungen innerhalb des Steuerventils aufgrund der zwischen ihnen und dem abzudichtenden Bauteil hervorgerufenen Reibung die Ansteuerbarkeit des Bremskraftverstärkers mittels der Elektromagnetanordnung nachteilig beeinflussen, d. h. Be triebspunkte des Bremskraftverstärkers lassen sich mittels der Elektromagnetanordnung nicht so feinfühlig und schnell einstel len wie dies wünschenswert wäre. Hinzu kommt, daß oft im Steu erventil bestimmte Wirkflächen vorhanden sind, auf die die an der beweglichen Wand des Bremskraftverstärkers anliegende Druckdifferenz wirkt, so daß entsprechende Störgrößen entste hen, die das gezielte und schnelle Einstellen vorgegebener Unterstützungskräfte erschweren. Der somit erforderliche, größere Regelaufwand und auch die höheren, von der Elektro magnetanordnung aufzubringenden Kräfte verteuern die Herstel lungskosten.In known, usually as a vacuum brake booster designed pneumatic brake boosters with (additional Licher) electromagnetic actuation there is the problem that certain seals inside the control valve due to the between them and the component to be sealed Friction the controllability of the brake booster by means of adversely affect the electromagnet assembly, d. H. Be The driving points of the brake booster can be adjusted using the Do not set the electromagnet arrangement so sensitively and quickly len as it would be desirable. In addition, often in control valve certain effective areas are present, to which the the movable wall of the brake booster Pressure difference acts, so that corresponding disturbance variables arise hen the targeted and quick setting of predefined It makes support staff more difficult. The required greater control effort and also the higher of the electrical Forces that are to be exerted by the magnet arrangement make the device more expensive costs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Bremskraftverstärker bereitzustellen, dessen Steuerventil das Einstellen bzw. Anfahren vorgegebener Betriebspunkte, d. h. vorgegebener Unterstützungskräfte, einfacher und damit kosten günstiger als bisher ermöglicht.The invention has for its object a pneumatic Provide brake booster, the control valve that Setting or moving to predetermined operating points, d. H. predetermined support staff, easier and therefore cost cheaper than previously possible.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Bremskraftverstär ker gelöst, der die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker, bei dem die Verbindung zwischen seiner Unterdruckkammer und seiner Arbeitskammer durch zwei Ventilsitze gesteuert wird, die sich auf axial gegenüberliegenden Seiten der Elektromagnetanordnung befinden, und die mit je einem von zwei spiegelbildlich zuein ander angeordneten, bewegbaren Ventilgliedern zusammenwirken, wobei der eine der zwei vorgenannten Ventilsitze nur durch eine Betätigung der Elektromagnetanordnung geschlossen werden kann, ermöglicht eine klare Trennung zwischen dem elektromagnetischen Betätigungssystem und den zur manuellen Betätigung des Brems kraftverstärkers verwendeten Bauteilen, d. h. die zur manuellen Betätigung notwendigen Bauteile üben keine negativen Einflüsse auf das elektromagnetische Betätigungssystem aus. Der erfin dungsgemäße Bremskraftverstärker schafft damit die Vorausset zung zur Realisierung einer elektromagnetischen Betätigung mit sogenannten waagerechten Kennlinien. Damit ist gemeint, daß das Elektromagnetsystem bei einer Bestromung mit gleichbleibender Stromstärke über seinen gesamten Hub eine gleichbleibende Magnetkraft erzeugt. Ein solches Elektromagnetsystem ist unab hängig von der in den verschiedenen Bremskraftverstärkern axial differierenden Lage des ersten Ventilgliedes, so daß diesbezüg liche Einstellungen oder Anpassungen in der Serienfertigung entfallen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Rückwirkungsarmut oder sogar Rückwirkungsfreiheit zwischen der manuellen und der elektromagnetischen Betätigung sind auch die Magnetkräfte, die die Elektromagnetanordnung erzeugen muß, erheblich vermindert.This object is according to the invention with a brake booster ker solved, the features specified in claim 1 having. The brake booster according to the invention, in which the connection between his vacuum chamber and his Working chamber is controlled by two valve seats, which are on axially opposite sides of the electromagnet arrangement are located, and each with a mirror image of one of two interact with other arranged, movable valve members, the one of the two aforementioned valve seats by only one Actuation of the electromagnet arrangement can be closed, allows a clear separation between the electromagnetic Actuation system and that for manual actuation of the brake Components used power amplifier, d. H. the manual The necessary components do not have any negative effects on the electromagnetic actuation system. The inventor Brake booster according to the invention thus creates the prerequisite tion to implement electromagnetic actuation with so-called horizontal characteristics. By that is meant that Electromagnetic system with a constant current A constant current across its entire stroke Magnetic force generated. Such an electromagnetic system is independent depending on the axial in the different brake boosters different position of the first valve member, so that in this regard settings or adjustments in series production omitted. Because of the low reactivity according to the invention or even interference between the manual and the electromagnetic actuation are also the magnetic forces that the electromagnet assembly must generate, significantly reduced.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers ist der erste Ventilsitz, der die Zufuhr von Atmosphärendruck (oder Überdruck) zur Arbeitskammer steu ert, konzentrisch zu einem zweiten Ventilsitz angeordnet, der zusammen mit einem dritten Ventilsitz die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer und der Arbeitskammer steuert. Ein erster Ventilsitz, der vorteilhaft radial innerhalb des zweiten Ven tilsitzes angeordnet und an einem mit dem Eingangsglied des Bremskraftverstärkers gekoppelten Betätigungskolben ausgebildet ist, arbeitet dabei wie auch der zweite Ventilsitz mit dem ersten Ventilglied zusammen. Eine solche Bauweise fördert eine kompakte Konstruktion und hilft, die Anzahl der notwendigen Bauteile zu verringern.In a preferred embodiment of the invention Brake booster is the first valve seat that the supply from atmospheric pressure (or overpressure) to the working chamber ert, arranged concentrically to a second valve seat, the together with a third valve seat the connection between controls the vacuum chamber and the working chamber. A first one Valve seat, which is advantageously radially inside the second Ven arranged and at one with the input member of the Brake booster coupled actuating piston formed works like the second valve seat with the first valve member together. Such a construction promotes one compact design and helps the number of necessary Reduce components.
Konstruktiv vorteilhaft sind beim erfindungsgemäßen Bremskraft verstärker sowohl der zweite Ventilsitz als auch der dritte Ventilsitz am Steuerventilgehäuse ausgebildet, d. h. diese beiden Ventilsitze sind feststehend. Besonders bevorzugt weisen der zweite Ventilsitz und der dritte Ventilsitz einen zumindest annähernd gleichen Dichtdurchmesser auf. Sind die Dichtdurch messer des zweiten und dritten Ventilsitzes gleich, kann ein zwischen der Arbeitskammer und der Unterdruckkammer bestehender Druckunterschied zu keiner Störgröße auf die Elektromagnet anordnung führen.The braking force according to the invention is structurally advantageous both the second valve seat and the third Valve seat formed on the control valve housing, d. H. this both valve seats are fixed. Point particularly preferably the second valve seat and the third valve seat at least one approximately the same sealing diameter. Are the seal through same diameter of the second and third valve seat, one existing between the working chamber and the vacuum chamber Pressure difference to no disturbance on the electromagnet lead arrangement.
Bevorzugt ist die Elektromagnetanordnung im Steuerventilgehäuse bezüglich der Mittellängsachse des Bremskraftverstärkers axial schwimmend zwischen dem zweiten und dem dritten Ventilsitz gelagert. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers ist das zweite Ventilglied von dem drit ten Ventilsitz weg und in Richtung auf die Elektromagnetanord nung federnd vorgespannt, so daß der dritte Ventilsitz bei unbetätigter Elektromagnetanordnung ständig offen ist. Bei einer wie beschrieben schwimmend im Steuerventilgehäuse gela gerten Elektromagnetanordnung wird die federnde Vorspannung des zweiten Ventilgliedes vorteilhaft auch dazu benutzt, das Gehäu se der Elektromagnetanordnung im unbetätigten Zustand derselben dichtend zwischen dem zweiten Ventilglied und einem feststehen den Anschlag des Steuerventilgehäuses einzuspannen. Der fest stehende Anschlag ist wie auch die Ventilsitze vorzugsweise von kreisringförmiger Gestalt und hat aus Gründen der Rückwirkungs freiheit einen mit dem Dichtdurchmesser des zweiten Ventilsit zes übereinstimmenden Dichtdurchmesser.The electromagnet arrangement in the control valve housing is preferred with respect to the central longitudinal axis of the brake booster axially floating between the second and third valve seats stored. According to an embodiment of the invention Brake booster is the second valve member of the third valve seat away and towards the solenoid assembly voltage resiliently biased so that the third valve seat at unactuated electromagnet arrangement is always open. At one floating as described in the control valve housing gerten electromagnet arrangement is the resilient bias of second valve member also advantageously used to the housing se the electromagnet assembly in the unactuated state of the same sealingly between the second valve member and one clamp the stop of the control valve housing. The feast standing stop, like the valve seats, is preferably of circular shape and has a retroactive effect freedom one with the sealing diameter of the second valve same sealing diameter.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brems kraftverstärkers ist der Anker der Elektromagnetanordnung mit einer Betätigungshülse gekoppelt, die beim Betätigen der Elek tromagnetanordnung auf das erste Ventilglied einwirkt, um es vom ersten Ventilsitz abzuheben und so die Zufuhr von Atmosphä rendruck (oder Überdruck) zur Arbeitskammer zu ermöglichen. Eine Öffnung des ersten Ventilsitzes mittels der Elektromag netanordnung erfolgt somit ohne Zuhilfenahme der bei einer mechanischen Betätigung verwendeten Bauteile. Das erste Ventil glied ist dabei vorzugsweise von zwei in Reihe geschalteten, Federn in Richtung auf den ersten Ventilsitz vorgespannt, von denen die zweite Feder, die bevorzugt stärker als die erste Feder ist, nur beim durch die Betätigungshülse erfolgenden Abheben des ersten Ventilgliedes vom ersten Ventilsitz wirksam ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß allein die erste, vorzugsweise schwächere Feder die Anpreßkraft erzeugt, mit der das erste Ventilglied gegen den zweiten Ventilsitz gedrückt wird, so daß das Öffnen dieses zweiten Ventilsitzes bei Beendi gung einer mechanischen Betätigung des Bremskraftverstärkers eine nur vergleichsweise geringe Kraft erfordert. Andererseits muß beim elektromagnetischen Öffnen des ersten Ventilsitzes die genannte Betätigungshülse zusätzlich die Kraft der zweiten Feder überwinden, d. h. die Elektromagnetanordnung muß gegen eine steilere Federkennlinie arbeiten. Eine solche steilere Kennlinie hat vor allem den Vorteil, daß die für einen bestimm ten Hub des Ankers gegen die Federkraft erforderliche Stromän derung (Stromerhöhung) relativ groß ist, so daß mit einem relativ geringen Regelaufwand eine ausreichend hohe Regelgenau igkeit erzielt werden kann.In preferred embodiments of the brake according to the invention The amplifier is the armature of the electromagnet arrangement coupled to an actuating sleeve, which when actuating the elec tromagnet arrangement acts on the first valve member to it from the first valve seat and thus the supply of atmosphere pressure (or overpressure) to the working chamber. An opening of the first valve seat by means of the Elektromag Thus, the net arrangement takes place without the aid of a mechanical actuation used components. The first valve link is preferably of two series connected, Springs biased towards the first valve seat by which the second spring, which is preferably stronger than the first Spring is only when the through the actuating sleeve Lifting the first valve member effective from the first valve seat is. This arrangement has the advantage that the first, preferably weaker spring generates the contact pressure with which the first valve member pressed against the second valve seat is, so that the opening of this second valve seat at Exit supply a mechanical actuation of the brake booster requires only a comparatively small force. On the other hand must open the electromagnetic valve when the first valve seat called actuating sleeve also the force of the second Overcome spring, d. H. the electromagnet arrangement must be against work a steeper spring characteristic. Such a steeper one The main characteristic has the advantage that the for a certain Current stroke of the armature against the spring force change (current increase) is relatively large, so that with a relatively low control effort, a sufficiently high control accuracy can be achieved.
Der bereits genannte Betätigungskolben, an dem vorteilhaft der erste Ventilsitz ausgebildet ist, durchsetzt vorzugsweise die gesamte Elektromagnetanordnung, das zweite Ventilglied und den dritten Ventilsitz in axialer Richtung. Eine Abdichtung des Betätigungskolbens gegenüber der Elektromagnetanordnung ist bei der beschriebenen Ausgestaltung mit den zwei zusammenwirkenden, die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer und der Arbeits kammer steuernden Ventilsitzen nicht erforderlich.The actuating piston already mentioned, on which the advantageous is formed, preferably penetrates the entire electromagnet assembly, the second valve member and third valve seat in the axial direction. Sealing the Actuating piston opposite the electromagnet arrangement is at the described configuration with the two interacting, the connection between the vacuum chamber and the working Chamber-controlling valve seats are not required.
Aus Gründen einer einfacheren Herstellung besteht das Steuer ventilgehäuse eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers vorzugsweise aus zumindest zwei sich axial aneinander anschlie ßenden, starr miteinander verbundenen Teilen, wobei der zweite Ventilsitz in dem einen Teil und der dritte Ventilsitz in dem anderen Teil des Steuerventilgehäuses ausgebildet ist. Die zumindest zwei Teile des Steuerventilgehäuses sind auf zweck dienliche Weise miteinander verbunden, beispielsweise durch Verschrauben, Verkleben, oder auch durch Verschweißen.The tax exists for simpler manufacturing valve housing of a brake booster according to the invention preferably axially adjoining at least two Eating, rigidly connected parts, the second Valve seat in one part and the third valve seat in that other part of the control valve housing is formed. The at least two parts of the control valve housing are on purpose conveniently connected, for example by Screwing, gluing, or also by welding.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremskraftver stärkers wird im folgenden anhand der beigefügten, schemati schen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of a Bremskraftver invention strengkers is described below with the help of the attached schematic rule drawings explained in more detail. It shows:
Fig. 1 das Steuerventil eines erfindungsgemäßen Bremskraft verstärkers im Längsschnitt, wobei Fig. 1 den unbetä tigten Zustand des Steuerventils, also dessen Ruhelage, wiedergibt, Fig. 1, the control valve of a braking force amplifier according to the invention in longitudinal section, Fig. 1 unbetä the saturated state of the control valve, so its rest position, reproduces,
Fig. 2 die Ansicht aus Fig. 1 in einem Zustand unmittelbar nach Beginn einer manuellen Betätigung, Fig. 2 is the view of FIG. 1 in a state immediately after the start of manual operation,
Fig. 3 die Ansicht aus Fig. 2 nach einem Zurücknehmen (Lösen) einer manuellen Betätigung des Steuerventils, Fig. 3 is the view of FIG. 2 after a retracting (loosening) a manual actuation of the control valve,
Fig. 4 die Ansicht aus Fig. 1 kurz nach dem Beginn einer elektromagnetischen Betätigung des Steuerventils, Fig. 4 is the view of FIG. 1 shortly after the start of an electromagnetic actuator of the control valve,
Fig. 5 die Ansicht aus Fig. 1 in einer gegenüber Fig. 4 etwas späteren Phase einer elektromagnetischen Betätigung, Fig. 5 shows the view of Fig. 1 in a comparison with FIG. 4, somewhat later phase of an electromagnetic actuator,
Fig. 6 die Ansicht aus Fig. 1 in einer gegenüber den Fig. 4 und 5 noch späteren Phase einer elektromagnetischen Betätigung, Fig. 6 shows the view from Fig. 1, in a comparison with FIGS. 4 and 5 still later phase of an electromagnetic actuator
Fig. 7 die Ansicht aus Fig. 1 in einer gegenüber Fig. 6 nochmals späteren Phase einer elektromagnetischen Be tätigung (sog. Regelstellung), Fig. 7 shows the view from Fig. 1 in a comparison with FIG. 6 again later phase of an electromagnetic actuation Be (so-called. The control position),
Fig. 8 die Ansicht aus Fig. 1 in einem Zustand während einer elektromagnetischen Betätigung, in dem ein die Zufuhr von Atmosphärendruck (oder Überdruck) zur Arbeitskam mer steuernder Ventilsitz geöffnet ist, und Fig. 8 is the view of Fig. 1 in a state during an electromagnetic actuation, in which a supply of atmospheric pressure (or overpressure) to the working chamber mer controlling valve seat is open, and
Fig. 9 die Ansicht aus Fig. 1 in einem Zustand, der auf den in Fig. 8 wiedergegebenen Zustand folgt und sich un mittelbar nach dem Beenden einer elektromagnetischen Betätigung einstellt. FIG. 9 shows the view from FIG. 1 in a state which follows the state shown in FIG. 8 and which occurs immediately after an electromagnetic actuation has ended.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den hier hauptsächlich interessierenden Teil eines Unterdruckbremskraftverstärkers mit einem Verstärkergehäuse 10, von dem in Fig. 1 nur ein kleiner Abschnitt wiedergegeben ist. Das Verstärkergehäuse 10 ist üblicherweise aus zwei Blechhalbschalen gebildet und begrenzt einen Innenraum, der durch eine bewegliche Wand 12 in eine Unterdruckkammer 14 und eine Arbeitskammer 16 unterteilt ist. FIG. 1 shows a longitudinal section through the part of a vacuum brake booster with an amplifier housing 10 which is of primary interest here, of which only a small section is shown in FIG. 1. The amplifier housing 10 is usually formed from two sheet metal half-shells and delimits an interior space which is divided by a movable wall 12 into a vacuum chamber 14 and a working chamber 16 .
In das Verstärkergehäuse 10 ragt längs einer Achse A ein Steu erventil 18 zum Steuern einer auf die bewegliche Wand 12 ein wirkenden pneumatischen Druckdifferenz. Das Steuerventil 18 hat ein hier aus zwei Teilen 20, 22 bestehendes Steuerventilgehäuse und ist verschieblich und abdichtend in einem axial nach außen stehenden, zylindrischen Hals des Verstärkergehäuses 10 aufge nommen. Im Innenraum des Verstärkergehäuses 10 ist die bewegli che Wand 12 an einem umlaufenden Radialflansch 24 des Teils 20 des Steuerventilgehäuses abdichtend und kraftübertragend befe stigt. Eine in der Unterdruckkammer 14 angeordnete, hier nicht gezeigte Rückstellfeder spannt das Steuerventilgehäuse samt der beweglichen Wand 12 in die in Fig. 1 wiedergegebene Ausgangs stellung vor. In the amplifier housing 10 protrudes along an axis A a control valve 18 for controlling a pneumatic pressure difference acting on the movable wall 12 . The control valve 18 has a here of two parts 20, 22 existing control valve housing and is slidably and sealingly in an axially outwardly projecting cylindrical neck 10 of the booster housing be taken. In the interior of the amplifier housing 10 , the movable wall 12 is sealingly and force-transmitting on a circumferential radial flange 24 of part 20 of the control valve housing. An arranged in the vacuum chamber 14 , not shown return spring biases the control valve housing together with the movable wall 12 in the output position shown in Fig. 1 before.
Das Steuerventil 18 und damit der Bremskraftverstärker ist mit einem hier stangenförmigen, axial in das Steuerventilgehäuse ragenden, mechanischen Eingangsglied 26 betätigbar, das mit seinem einen Ende im Steuerventil 18 auf einen Betätigungskol ben 28 wirkt und dessen anderes Ende beispielsweise mit einem nicht dargestellten Bremspedal verbunden ist. Der Betätigungs kolben 28 überträgt die durch das Eingangsglied 26 eingeleitete Betätigungskraft auf eine sogenannte Fühlscheibe 30, die in dem auf der Kraftausgangsseite angeordneten Teil 22 des Steuerven tilgehäuses aufgenommen ist. Die Fühlscheibe 30 wiederum wirkt auf eine gummielastische Reaktionsscheibe 32 größeren Durchmes sers, die ebenfalls in dem Teil 22 aufgenommen ist und die die Betätigungskraft auf einen Eingangskolben 34 eines hier nicht weiter dargestellten hydraulischen Hauptzylinders überträgt, der an der unterdruckseitigen Verstärkergehäusehälfte ange bracht ist.The control valve 18 and thus the brake booster can be actuated with a rod-shaped here, axially projecting into the control valve housing, mechanical input member 26 , which acts with its one end in the control valve 18 on an actuating piston 28 and the other end of which is connected, for example, to a brake pedal, not shown . The actuating piston 28 transmits the actuating force introduced by the input member 26 to a so-called feeler 30 , which is accommodated in the part 22 of the control valve housing arranged on the force output side. The sensing disk 30 in turn acts on a rubber-elastic reaction disk 32 of larger diameter, which is also included in the part 22 and which transmits the actuating force to an input piston 34 of a hydraulic master cylinder, not shown here, which is attached to the vacuum-side booster half.
An dem Betätigungskolben 28 ist ein erster, kreisringförmiger Ventilsitz 36 ausgebildet, der mit einem ersten, kreis ringscheibenförmigen Ventilglied 38 zusammenwirkt und der in offenem Zustand über einen radialen Kanal 40 die Arbeitskammer 16 mit Atmosphärendruck (oder Überdruck) verbindet, welcher durch ein Luftfilterelement 42 von außen in das Steuerventilge häuse einströmen kann. Durch den radialen Kanal 40 des Steuer ventilgehäuses ragt ein am Betätigungskolben 28 befestigter Querriegel 44, der bei einer Betätigung des Steuerventils 18 die axiale Relativbewegung des Betätigungskolbens 28 gegenüber dem Steuerventilgehäuse durch Inkontaktkommen mit der in den Figuren linken Seitenwand des Kanals 40 begrenzt und der bei einer Rückkehrbewegung des Betätigungskolbens 28 am Ende eines Bremsvorganges gegen einen in der Wand des Verstärkergehäuses 10 ausgebildeten Anschlag 46 stößt, der die sogenannte Löse stellung (unbetätigte Stellung) des Bremskraftverstärkers definiert.On the actuating piston 28, a first, annular valve seat 36 is formed which cooperates with a first, circular annular disc-shaped valve member 38 and which connects in the open state via a radial channel 40, the working chamber 16 to atmospheric pressure (or overpressure) formed by an air filter element 42 from can flow into the outside of the control valve housing. Through the radial passage 40 of the control valve housing projects a mounted on the actuating piston 28 cross bar 44, the relative axial movement of the actuating piston is limited on actuation of the control valve 18 28 with respect to the control valve housing by coming into contact with the left in the figures, the side wall of the channel 40 and at a Return movement of the actuating piston 28 at the end of a braking operation abuts a stop 46 formed in the wall of the booster housing 10 , which defines the so-called release position (unactuated position) of the brake booster.
Zur automatischen, d. h. vom Willen eines Fahrers unabhängigen Betätigung des Bremskraftverstärkers weist das Steuerventil 18 eine Elektromagnetanordnung 48 auf, die in einem Abschnitt größeren Durchmessers des Teils 20 des Steuerventilgehäuses aufgenommen ist und die einen hohlzylindrischen Anker 50, ein Spulengehäuse 52 und eine darin aufgenommene, von einem Spulen halter 54 getragene Spule 56 umfaßt, die den Anker 50 ringför mig umgibt. Die Elektromagnetanordnung 48 ist koaxial zum Betätigungskolben 28 angeordnet und wird von letzterem durch setzt. Radial zwischen dem Anker 50 und dem Spulengehäuse 52 bzw. dem Spulenhalter 54 befindet sich eine dünnwandige Trenn hülse 58 aus nichtmagnetischem Material, auf deren Innenfläche der Anker 50 axial gleiten kann.For automatic, a driver that is, the will of independent actuation of the brake booster, the control valve 18 is a solenoid assembly 48, the larger in diameter portion of the part 20 of the control valve housing is accommodated and which has a hollow cylindrical armature 50, a coil housing 52 and accommodated therein, of a coil holder 54 carried coil 56 which surrounds the armature 50 ringför shaped. The electromagnet arrangement 48 is arranged coaxially with the actuating piston 28 and is pushed through by the latter. Radially between the armature 50 and the coil housing 52 or the coil holder 54 is a thin-walled separating sleeve 58 made of non-magnetic material, on the inner surface of which the armature 50 can slide axially.
Der Anker 50 ist, beispielsweise durch Verschrauben, starr mit einer hohlzylindrischen Betätigungshülse 60 verbunden, die den Betätigungskolben 28 koaxial umgibt und sich in Richtung des Eingangsgliedes 26 aus der Elektromagnetanordnung 48 heraus erstreckt. Außerhalb der Elektromagnetanordnung 48 weist die Betätigungshülse 60 einen radialen Flansch 62 auf, an dem mehrere, sich im wesentlichen parallel zur Achse A in Richtung auf das erste Ventilglied 38 erstreckende Arme 64 befestigt sind, von denen in den Figuren nur einer erkennbar ist. Die Arme 64 enden in dem in Fig. 1 wiedergegebenen Zustand (unbetätigte Elektromagnetanordnung 48 und keine Betätigung des Eingangsgliedes 26) radial außerhalb des ersten Ventilsitzes 36 axial kurz vor dem ersten Ventilglied 38.The armature 50 is rigidly connected, for example by screwing, to a hollow cylindrical actuating sleeve 60 which coaxially surrounds the actuating piston 28 and extends out of the electromagnet arrangement 48 in the direction of the input member 26 . Outside the electromagnet arrangement 48 , the actuating sleeve 60 has a radial flange 62 to which a plurality of arms 64 , which extend essentially parallel to the axis A in the direction of the first valve member 38 , are fastened, of which only one can be seen in the figures. In the state shown in FIG. 1 (unactuated electromagnet arrangement 48 and no actuation of the input member 26 ), the arms 64 end radially outside the first valve seat 36 axially shortly before the first valve member 38 .
An einer bezogen auf die in Fig. 1 wiedergegebene Ruhestellung axial mit dem ersten Ventilsitz 36 übereinstimmenden Stelle ist an einem inneren Teil 66 des Steuerventilgehäuseteils 20 radial außerhalb des ersten Ventilsitzes 36 und der Arme 64 ein zum ersten Ventilsitz 36 konzentrischer, ebenfalls kreisringförmi ger und mit dem ersten Ventilglied 38 zusammenwirkender zweiter Ventilsitz 68 ausgebildet, der in offenem Zustand über einen Ringkanal 70 die Unterdruckkammer 14 mit der Arbeitskammer 16 verbinden kann.At a position corresponding to the rest position shown in FIG. 1 axially with the first valve seat 36 , on an inner part 66 of the control valve housing part 20 radially outside the first valve seat 36 and the arms 64, a concentric with the first valve seat 36 , also circular and with the first valve member 38 cooperating second valve seat 68 which can connect the vacuum chamber 14 to the working chamber 16 in the open state via an annular channel 70 .
Das mit einem Versteifungselement 72 versehene, gummielastische erste Ventilglied 38 wird von einer ersten Druckfeder 74 in dichtende Anlage mit dem ersten Ventilsitz 36 und dem zweiten Ventilsitz 68 gedrückt, die sich mit ihrem einen Ende an dem Versteifungselement 72 und mit ihrem anderen Ende an einem ringförmigen Federhalteelement 76 mit L-förmigem Querschnitt abstützt. Das Federhalteelement 76 wiederum wird von einer sich an letzterem abstützenden, zweiten Druckfeder 78, deren anderes Ende sich an einem Einsatz 80 abstützt, axial gegen einen innen am Steuerventilgehäuseteil 20 ausgebildeten Anschlag 82 ge drückt. Die zweite Druckfeder 78 hat eine größere Federkraft als die erste Druckfeder 74.The rubber-elastic first valve member 38 , which is provided with a stiffening element 72 , is pressed by a first compression spring 74 into sealing contact with the first valve seat 36 and the second valve seat 68 , which have one end on the stiffening element 72 and the other end on an annular one Spring retaining element 76 with an L-shaped cross section is supported. The spring holding element 76 is in turn pressed axially against a stop 82 formed on one of the latter, the second compression spring 78 , the other end of which is supported on an insert 80 , against an inside formed on the control valve housing part 20 . The second compression spring 78 has a greater spring force than the first compression spring 74 .
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist das erste Ventil glied 38 mit einem einstückig angeformten, gummielastischen Balg 84 versehen, dessen freier Rand verdickt ausgebildet und dichtend zwischen einem radial nach innen ragenden Vorsprung des abdichtend im Steuerventilgehäuseteil 20 angeordneten Einsatzes 80 und einem Ringblech 86 eingeklemmt ist. Das Ring blech 86 wird von einer sich an ihm abstützenden Kegelfeder 88 gegen den Einsatz 80 gepreßt, deren anderes Ende sich an einer Stufe des Eingangsgliedes 26 abstützt, so daß die Kegelfeder 88 zugleich das Eingangsglied 26 entgegen der Betätigungsrichtung vor spannt.In the exemplary embodiments shown, the first valve member 38 is provided with a one-piece, rubber-elastic bellows 84 , the free edge of which is thickened and is sealingly clamped between a radially inwardly projecting projection of the insert 80 arranged sealingly in the control valve housing part 20 and an annular plate 86 . The ring plate 86 is pressed by a conical spring 88 supported on it against the insert 80 , the other end of which is supported on a step of the input member 26 , so that the conical spring 88 simultaneously tensions the input member 26 against the direction of actuation.
Vom Eingangsglied 26 aus gesehen ist axial jenseits der Elek tromagnetanordnung 48 an dem Teil 22 des Steuerventilgehäuses ein dritter, kreisringförmiger Ventilsitz 90 ausgebildet, der mit einem dem ersten Ventilglied 38 ähnlichen, zweiten Ventil glied 92 zusammenwirkt und der zusammen mit dem zweiten Ventil sitz 68 die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 14 und der Arbeitskammer 16 steuert. Der dritte Ventilsitz 90 hat, jeden falls zumindest annähernd, denselben Dichtdurchmesser wie der zweite Ventilsitz 68.Seen from the input member 26 axially beyond the Elek tromagnetanordnung 48 on the part 22 of the control valve housing, a third, annular valve seat 90 is formed, which cooperates with a similar to the first valve member 38 , second valve member 92 and the seat 68 together with the second valve Controls connection between the vacuum chamber 14 and the working chamber 16 . The third valve seat 90 has, in any case at least approximately, the same sealing diameter as the second valve seat 68 .
An der Elektromagnetanordnung 48 ist durch einen kurzen axialen und ringförmig umlaufenden Kragen 93 des Spulengehäuses 52 ein kreisringförmiger vierter Ventilsitz 94 gebildet, dessen Dicht durchmesser dem des dritten Ventilsitzes 90 entspricht und der ebenfalls mit dem zweiten Ventilglied 92 zusammenwirkt. In der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausgangs- oder Ruhestellung des Steuerventils 18 ist das zweite Ventilglied 92 durch eine dritte Druckfeder 96 in Anlage an den vierten Ventilsitz 94 vorgespannt, d. h. der dritte Ventilsitz 90 ist in der Ruhestel lung des Steuerventils 18 offen.On the electromagnet arrangement 48 , an annular fourth valve seat 94 is formed by a short axial and annular circumferential collar 93 of the coil housing 52, the sealing diameter of which corresponds to that of the third valve seat 90 and which also interacts with the second valve member 92 . In the starting or rest position of the control valve 18 shown in FIG. 1, the second valve member 92 is prestressed by a third compression spring 96 in contact with the fourth valve seat 94 , ie the third valve seat 90 is open in the rest position of the control valve 18 .
Die gesamte Elektromagnetanordnung 48 ist im Steuerventilgehäu se 20, 22 axial schwimmend zwischen dem zweiten Ventilglied 92 und einem festen, kreisringförmigen Anschlag 98 gelagert, gegen den das Spulengehäuse 52 der Elektromagnetanordnung 48 in der Ruhestellung des Steuerventils 18 aufgrund der federnden Vor spannung des zweiten Ventilgliedes 92 gedrückt wird. Der gehäu sefeste Anschlag 98 ist mit einem elastischen Dichtungswulst 100 versehen, um gegen das Spulengehäuse 52 abdichten zu kön nen.The entire solenoid assembly 48 is mounted in the Steuererventilgehäu se 20 , 22 axially floating between the second valve member 92 and a fixed, annular stop 98 against which the coil housing 52 of the solenoid assembly 48 in the rest position of the control valve 18 due to the resilient voltage before the second valve member 92nd is pressed. The housing fixed stop 98 is provided with an elastic sealing bead 100 in order to be able to seal against the bobbin case 52 .
Es wird nun unter Bezugnahme auf die übrigen Figuren die Funk tion des Bremskraftverstärkers und insbesondere des Steuerven tils 18 näher erläutert. Betätigt ein Fahrer das hier nicht dargestellte Bremspedal, so verschieben sich das Eingangsglied 26 und der Betätigungskolben 28 aus ihrer in Fig. 1 gezeigten Ruhelage relativ zum Steuerventilgehäuse 20, 22 in Richtung auf den hier ebenfalls nicht gezeigten hydraulischen Hauptzylinder, also in den Figuren nach links. Durch diese Verschiebung wird der erste Ventilsitz 36 vom ersten Ventilglied 38 abgehoben, so daß von außen durch das Luftfilterelement 42 Atmosphärendruck am ersten Ventilsitz 36 vorbei und durch den radialen Kanal 40 in die Arbeitskammer 16 strömen kann (Fig. 2). An der bewegli chen Wand 12 baut sich daraufhin ein Differenzdruck auf, der die Wand 12 und damit auch das Steuerventilgehäuse 20, 22 nach links verschiebt. Die entsprechende Servokraft wird über den Eingangskolben 34 an den nicht dargestellten Hauptzylinder abgegeben.It will now be explained in more detail with reference to the other figures, the function of the brake booster and in particular the Steuererven valve 18 . Move a driver operates the brake pedal, not shown here, so the input member 26 and the actuating piston 28 from its in Fig. 1 shown rest position relative to the control valve housing 20, 22 in the direction of the likewise not shown here, the main hydraulic cylinder, ie in the figures to the left . This displacement causes the first valve seat 36 to be lifted from the first valve member 38 , so that atmospheric pressure can flow past the first valve seat 36 through the air filter element 42 and through the radial channel 40 into the working chamber 16 ( FIG. 2). A differential pressure then builds up on the movable wall 12 , which moves the wall 12 and thus also the control valve housing 20 , 22 to the left. The corresponding servo force is delivered via the input piston 34 to the master cylinder, not shown.
Nach einem Lösen des Bremspedals drückt die Kegelfeder 88 das Eingangsglied 26 relativ zum Steuerventilgehäuse 20, 22 entge gen der Betätigungsrichtung zurück, d. h. in den Figuren nach rechts. Der erste Ventilsitz 36 kommt wieder in dichtenden Kontakt mit dem ersten Ventilglied 38 und öffnet in Fortführung dieser Bewegung gegen die Kraft der ersten Druckfeder 74 den zweiten Ventilsitz 68, womit aufgrund des ebenfalls offenen dritten Ventilsitzes 90 die Verbindung zwischen der Unterdruck kammer 14 und der Arbeitskammer 16 geöffnet ist. Weil die Unterdruckkammer 14 ständig mit einer Unterdruckquelle verbun den ist, beispielsweise mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungs motors, wird der an der beweglichen Wand 12 anliegende Differenzdruck unter entsprechender Verringerung der vom Brems kraftverstärker abgegebenen Servokraft abgebaut (Fig. 3).After releasing the brake pedal, the conical spring 88 presses the input member 26 relative to the control valve housing 20 , 22 against the operating direction, ie to the right in the figures. The first valve seat 36 comes back in sealing contact with the first valve member 38 and opens in continuation of this movement against the force of the first compression spring 74, the second valve seat 68 , which due to the also open third valve seat 90, the connection between the vacuum chamber 14 and the working chamber 16 is open. Because the vacuum chamber 14 is constantly connected to a vacuum source, for example with the intake tract of an internal combustion engine, the differential pressure applied to the movable wall 12 is reduced with a corresponding reduction in the servo force output by the brake booster ( FIG. 3).
Die vorstehende Funktionsbeschreibung betrifft eine mittels des Eingangsgliedes 26 erfolgende, manuelle Betätigung des Brems kraftverstärkers. Im Falle einer elektromagnetischen Betätigung erregt ein mit dem Bremskraftverstärker verbundenes und hier nicht gezeigtes elektronisches Steuergerät die Spule 56 der Elektromagnetanordnung 48 mit einer bestimmten Stromstärke, die der vom Bremskraftverstärker abzugebenden, gewünschten Servo kraft entspricht. In der Elektromagnetanordnung 48 baut sich daraufhin ein Magnetfeld auf, das den Anker 50 solange nach rechts zieht, bis die Arme 64 der mit dem Anker 50 fest verbun denen Betätigungshülse 60 gegen das erste Ventilglied 38 stoßen (Fig. 4). Aufgrund des Widerstandes, den das durch die erste Druckfeder 74 vorgespannte Ventilglied 38 entgegensetzt, ver schiebt sich anschließend das schwimmend gelagerte Spulengehäu se 52 der Elektromagnetanordnung 48 in entgegengesetzter Richtung, d. h. nach links, und drückt das zweite Ventilglied 92 gegen die Kraft der im Vergleich zur ersten Druckfeder 74 schwächeren dritten Druckfeder 96 in dichtende Anlage an den dritten Ventilsitz 90 (Fig. 5).The above functional description relates to a manual actuation of the brake booster taking place by means of the input member 26 . In the case of an electromagnetic actuation, an electronic control unit connected to the brake booster and not shown here excites the coil 56 of the electromagnet arrangement 48 with a specific current which corresponds to the desired servo force to be output by the brake booster. A magnetic field then builds up in the electromagnet arrangement 48 , which pulls the armature 50 to the right until the arms 64 of the actuating sleeve 60, which are firmly connected to the armature 50 , abut the first valve member 38 ( FIG. 4). Due to the resistance opposed by the first compression spring 74 biased valve member 38 , the floating spool housing 52 then ver moves the electromagnet assembly 48 in the opposite direction, ie to the left, and presses the second valve member 92 against the force of the compared first compression spring 74 weaker third compression spring 96 in sealing contact with the third valve seat 90 ( FIG. 5).
Sodann nehmen der Anker 50 und die mit ihm starr verbundene Betätigungshülse 60 ihre zuvor unterbrochene Bewegung nach rechts wieder auf, wodurch das erste Ventilglied 38 gegen die Kraft der ersten Druckfeder 74 nach rechts verschoben und dadurch vom ersten Ventilsitz 36 abgehoben wird (Fig. 6). Der zweite Ventilsitz 68 ist in diesem Zustand ebenfalls geöffnet, jedoch ist der dritte Ventilsitz 90 wie zuvor erwähnt geschlos sen, so daß keine Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 14 und der Arbeitskammer 16 besteht. Vielmehr erfolgt, wie im Zusammenhang mit der manuellen Betätigung beschrieben, durch den geöffneten ersten Ventilsitz 36 eine Zufuhr von Atmosphä rendruck zur Arbeitskammer 16 und daraus resultierend eine Verschiebung der beweglichen Wand 12, die über den Flansch 24 auf das Steuerventilgehäuse 20, 22 übertragen wird. Der Betäti gungskolben 28, der über seine Verbindung mit dem Eingangsglied 26 durch die Kegelfeder 88 entgegen der Betätigungsrichtung vorgespannt ist, folgt dieser Bewegung jedoch nicht, so daß es zu einer Relativerschiebung zwischen dem Steuerventilgehäuse 20, 22 und dem Betätigungskolben 28 kommt, die den ersten Ventilsitz 36 wieder schließt. Dies passiert solange, bis der an dem Anschlag 46 des Verstärkergehäuses 10 anliegende Quer riegel 44 durch Inkontaktkommen mit der in den Figuren rechten Seitenwand des radialen Kanals 40 bei einer weiteren, relativ zum Verstärkergehäuse 10 erfolgenden Verschiebung des Steuer ventilgehäuses 20, 22 zwangsweise mitgenommen wird (Fig. 7).The armature 50 and the actuating sleeve 60 rigidly connected to it then resume their previously interrupted movement to the right, as a result of which the first valve member 38 is displaced to the right against the force of the first compression spring 74 and is thereby lifted off the first valve seat 36 ( FIG. 6). . The second valve seat 68 is also open in this state, but the third valve seat 90 is closed as previously mentioned, so that there is no connection between the vacuum chamber 14 and the working chamber 16 . Rather, as described in connection with the manual actuation, through the open first valve seat 36, a supply of atmospheric pressure to the working chamber 16 and, as a result, a displacement of the movable wall 12 , which is transmitted via the flange 24 to the control valve housing 20 , 22 . The Actuate supply piston 28 , which is biased via its connection to the input member 26 by the conical spring 88 against the actuating direction, does not follow this movement, so that there is a relative displacement between the control valve housing 20 , 22 and the actuating piston 28 , which is the first Valve seat 36 closes again. This happens until the voltage applied to the stop 46 of the booster housing 10 transverse bar 44 by coming into contact with the right in the figures, the side wall of the radial passage 40 at another, taking place relative to the booster housing 10 displacement of the control valve housing 20, 22 is brought forcibly ( Fig. 7).
Erst wenn, wie in Fig. 7 dargestellt, der Querriegel 44 an der rechten Wand des radialen Kanals 40 anschlägt, führt jeder weitere Öffnungshub des Ankers 50, der durch die Betätigungs hülse 60 und ihre Arme 64 auf das erste Ventilglied 38 übertra gen wird, zum Abheben des ersten Ventilgliedes 38 vom ersten Ventilsitz 36. In dieser Stellung, die auch als Regelstellung bezeichnet wird, ist die erste Druckfeder 74 soweit zusammenge drückt, daß das Versteifungselement 72 des ersten Ventilgliedes 38 in Kontakt ist mit dem Federhalteelement 76. Das bedeutet, daß die durch eine Verschiebung des Ankers 50 hervorgerufene Öffnung des ersten Ventilsitzes 36 gegen die Kraft sowohl der ersten Druckfeder 74 als auch der stärkeren, zweiten Druckfeder 78 erfolgen muß.Only when, as shown in Fig. 7, the cross bar 44 strikes the right wall of the radial channel 40 , each further opening stroke of the armature 50 , which is transmitted by the actuating sleeve 60 and its arms 64 to the first valve member 38 , to lift the first valve member 38 from the first valve seat 36 . In this position, which is also referred to as the control position, the first compression spring 74 is compressed to the extent that the stiffening element 72 of the first valve member 38 is in contact with the spring holding element 76 . This means that the opening of the first valve seat 36 caused by a displacement of the armature 50 must take place against the force of both the first compression spring 74 and the stronger, second compression spring 78 .
Von der Regelstellung aus arbeitet somit die Elektromagnet anordnung 48 beim Öffnen des ersten Ventilsitzes 36 gegen eine steilere Federkennlinie (Fig. 8). Die Erhöhung der Stromstärke, die für eine gewünschte Hubänderung des Ankers 50 in Öffnungs richtung des ersten Ventilgliedes 38 erforderlich ist, muß deshalb größer ausfallen, was aufgrund des dadurch erreichten, geringeren Regelaufwandes regelungstechnisch vorteilhaft ist.From the control position, the electromagnet arrangement 48 thus works against a steeper spring characteristic when the first valve seat 36 is opened ( FIG. 8). The increase in the current intensity, which is required for a desired change in stroke of the armature 50 in the opening direction of the first valve member 38 , must therefore be larger, which is advantageous in terms of control technology due to the lower control effort thereby achieved.
Fig. 9 zeigt einen Zustand, der sich nach dem Beenden einer elektromagnetischen Betätigung des Steuerventils 18 einstellt, d. h. bei Entregung der Spule 56. Der zweite Ventilsitz 68 und der dritte Ventilsitz 90 sind geöffnet, während der erste Ventilsitz 36 geschlossen ist, so daß durch die dann bestehende Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 14 und der Arbeitskam mer 16 ein an der beweglichen Wand 12 anliegender Druckunter schied abgebaut werden kann. FIG. 9 shows a state which occurs after the electromagnetic actuation of the control valve 18 has ended , ie when the coil 56 is de-energized. The second valve seat 68 and the third valve seat 90 are open, while the first valve seat 36 is closed, so that by the then existing connection between the vacuum chamber 14 and the working chamber 16 a pressure difference applied to the movable wall 12 can be reduced.
Claims (12)
- - ein dritter Ventilsitz (90) vorhanden ist, der zusammen mit dem zweiten Ventilsitz (68) die Verbindung zwischen der Unter druckkammer (14) und der Arbeitskammer (16) steuert,
- - der zweite Ventilsitz (68) mit einem ersten Ventilglied (38) und der dritte Ventilsitz (90) mit einem zweiten Ventilglied (92) zusammenwirkt, wobei bezüglich der Achse (A) der zweite Ventilsitz (68) und das erste Ventilglied (38) auf einer Seite der Elektromagnetanordnung (48) und der dritte Ventilsitz (90) und das zweite Ventilglied (92) auf der gegenüberliegenden Seite der Elektromagnetanordnung (48) angeordnet sind, und daß
- - der dritte Ventilsitz (90) nur durch eine Betätigung der Elektromagnetanordnung (48) schließbar ist.
- - A third valve seat ( 90 ) is present which, together with the second valve seat ( 68 ) controls the connection between the vacuum chamber ( 14 ) and the working chamber ( 16 ),
- - The second valve seat ( 68 ) cooperates with a first valve member ( 38 ) and the third valve seat ( 90 ) with a second valve member ( 92 ), with respect to the axis (A) the second valve seat ( 68 ) and the first valve member ( 38 ) on one side of the electromagnet arrangement ( 48 ) and the third valve seat ( 90 ) and the second valve member ( 92 ) are arranged on the opposite side of the electromagnet arrangement ( 48 ), and that
- - The third valve seat ( 90 ) can only be closed by actuating the electromagnet arrangement ( 48 ).
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DE19802847C2 (en) | 2002-11-07 |
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |