DE19849285B4 - Pneumatischer Bremskraftverstärker - Google Patents

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Abstract

Pneumatischer Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Verstärkergehäuse (1), dessen Innenraum durch eine bewegliche Wand (2) in eine Arbeitskammer (3) und eine Unterdruckkammer (4) unterteilt ist, und
einem die bewegliche Wand (2) tragenden Steuergehäuse (7), in dem ein sowohl durch eine Betätigungsstange (5) als auch durch einen Elektromagneten (24) betätigbares Steuerventil (6) mit drei konzentrisch zueinander angeordneten Dichtsitzen (8, 9, 23) sowie einem mit den Dichtsitzen (8, 9, 23) zuammenwirkenden Ventilkörper (11) zur Steuerung einer auf die bewegliche Wand (2) einwirkenden Druckdifferenz angeordnet ist, wobei der erste Dichtsitz (8) im Steuergehäuse (7), der zweite Dichtsitz (9) am Ventilkolben (10) und der dritte Dichtsitz (23) an einer mit dem Elektromagneten (24) zusammenwirkenden Hülse (25) ausgebildet ist, wobei der dritte Dichtsitz (23) eine Belüftung der Arbeitskammer (3) unabhängig von der Betätigungsstange (5) ermöglicht und wobei der erste Dichtsitz (8) durch den dritten Dichtsitz (23) funktionsmäßig ersetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet,...

Description

  • Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein derartiger Bremskraftverstärker ist z. B. in der internationalen Patentanmeldung WO 94/11226 A1 offenbart. Bei diesem bekannten elektrisch unterstützten Bremskraftverstärker kann durch entsprechende Ansteuerung des Elektromagneten eine sogenannte "Bremsassistentfunktion" realisiert werden, durch die im Falle einer Notbremsung auch dann eine volle Verstärkungskraft zur Verfügung gestellt wird, wenn der Fahrer das Bremspedal nicht mit der zum Ansprechen einer ABS-Regelung erforderlichen Fußkraft betätigt. Der Elektromagnet ist bei diesem bekannten Bremskraftverstärker in einem fest mit dem Ventilkolben verbundenen Führungsteil angeordnet, so daß der elektromagnetisch betätigte Dichtsitz bei eingeschaltetem Elektromagneten nur synchron mit dem Ventilkolbendichtsitz bewegt werden kann. Wenn bei dieser Ausführung die Fußkraft im Bremsassistentenmodus reduziert wird, bewegt sich der Ventilkolben zusammen mit der Hülse relativ im Steuergehäuse, bis nach Überfahren eines definierten Weges der Bremsassistentenmodus durch Abschalten des Elektromagneten mittels eines Löseschalters deaktiviert wird. Dadurch springt der Bremskraftverstärker auf seine konstruktiv festgelegte Kennlinie mit erhöhtem Fußkraftanteil. Ein Druckaufbau ist dann nur noch mit entsprechender Zunahme der Fußkraft möglich und nur ein Überschreiten einer vorgegebenen Auslöseschwelle würde den Bremsassistentenmodus wieder aktivieren.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Unterdruck-Bremskraftverstärker der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine nahezu kraftunabhängige Druckmodulation im Bremsassistentenmodus ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Unterdruck-Bremskraftverstärker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Durch die Möglichkeit einer Relativverschiebung des Ventilkolbendichtsitzes gegenüber dem elektromagnetisch betätigten Dichtsitz bei eingeschaltetem Elektromagneten kann auch im Bremsassistentenmodus über die Betätigungsstange ein nahezu kraftunabhängiger Druckabbau und insbesondere Druckaufbau erfolgen, ohne daß der Bremsassistent abgeschaltet wird. Durch Zurücknahme des Bremspedals kann so z. B. bei aktivierter Bremsassistentfunktion zunächst der Öffnungsspalt zwischen dem Ventilkolbendichtsitz und dem Ventilkörper zum Schließen der Verbindung zwischen der Atmosphäre und der Arbeitskammer verringert werden. Durch weitere Zurücknahme des Bremspedals kann anschließend auch der Ventilkörper entgegen der Federkraft verschoben werden, so daß zwischen dem elektromagnetisch betätigten Dichtsitz und dem Ventilkörper ein Spalt entsteht und ein dosierbares Absaugen der Atmosphäre aus der Arbeitskammer auch bei aktivierter Bremsassistentenfunktion erfolgen kann. Trotz aller elektrischer Eingriffe kann so über den Fuß weitestgehend kraftunababhängig der Druck im Bremsassistentenmodus dosiert werden, ohne daß der Elektromagnet abgeschaltet wird und der Bremskraftverstärker in seinen normalen Modus springt. Dadurch können die bei konventionellen Bremskraftverstärkern mit elektrischer Fremdbetätigung auftretenden Kraftsprünge vermieden und das Löseverhalten verbessert werden.
  • Eine durch die Betätigungsstange steuerbare Relativverschiebung des Ventilkolbensitzes gegenüber dem elektromagnetisch betätigten Dichtsitz bei eingeschaltetem Elektromagneten kann bei einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung dadurch erreicht werden, daß ein mit der Betätigungsstange verbundenes Ventilkolbenteil derart verschiebbar mit einem Magnetaufnahmeteil verbunden ist, daß bei einer Vorwärtsbewegung der Betätigungsstange eine Druckkraft auf den Magnetaufnahmeteil übertragen wird, während bei einer Rückwärtsbetätigung der Betätigungsstange eine Relativverschiebung zwischen dem Magnetaufnahmeteil und dem mit der Betätigungsstange verbundenen Ventilkolbenteil und damit eine von der Hülse unabhängige Bewegung des Ventilkolbensitzes bei aktivierter Bremsassistentenfunktion ermöglicht wird.
  • Eine derartige Relativbewegung kann z. B. dadurch gewährleistet werden, daß der Magnetaufnahmeteil über einen Zapfen in einer Bohrung an der Stirnseite des mit der Betätigungsstange verbundenen Ventilkolbenteils verschiebbar angeordnet ist.
  • Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers in einer Lösestellung;
  • 2 den in 1 gezeigten Bremskraftverstärker in einer Druckaufbaustellung im Bremsassistentenmodus;
  • 3 den in 1 gezeigten Bremskraftverstärker in einer Rücklaufstellung im Bremsassistentenmodus; und
  • 4 den in 1 gezeigten Bremskraftverstärker in einer Druckabbaustellung im Bremsassistentenmodus.
  • Bei dem in 1 zum Teil dargestellten Unterdruck-Bremskraftverstärker ist das Verstärkergehäuse 1 durch eine axial bewegliche Wand 2 in eine Arbeitskammer 3 und eine Unterdruckkammer 4 unterteilt. Ein durch eine Betätigungsstange 5 betätigbares Steuerventil 6 ist in einem im Verstärkergehäuse 1 abgedichtet geführten, die bewegliche Wand 2 tragenden Steuergehäuse 7 untergebracht. Das Steuerventil 6 enthält einen ersten Dichtsitz 8 am Steuergehäuse 7, einen zweiten Dichtsitz 9 an einem mit der Betätigungsstange 5 verbundenen Ventilkolben 10 sowie einen mit den beiden Dichtsitzen 8, 9 zusammenwirkenden Ventilkörper 11, der mittels einer sich an einem Haltering 12 abstützenden Ventilfeder 13 gegen die Dichtsitze 8, 9 gedrückt wird. Die Arbeitskammer 3 ist mit der Unterdruckkammer 4 über einen seitlich im Steuergehäuse 7 verlaufenden Kanal 14 verbindbar. Um die Arbeitskammer 3 bei der Betätigung des Steuerventils 6 mit der Atmosphäre verbinden zu können, ist schließlich im Steuergehäuse 7 ein radial verlaufender Kanal 15 ausgebildet.
  • Die Bremskraft wird über eine an einem Vorderteil 16 des Steuergehäuses 7 stirnseitig anliegende gummielastische Reaktionsscheibe 17 und eine Druckstange 18 auf einen Betätigungskolben eines nicht dargestellten Hauptbremszylinders übertragen. Über eine Rückstellfeder 19 wird die bewegliche Wand 2 in ihre Ausgangsstellung gedrückt. Außerdem ist eine zweite Druckfeder 20 vorgesehen, die einerseits an der Betätigungsstange 5 und andererseits an dem Haltering 12 abgestützt ist. Die Rückkehrbewegung des Ventilkolbens 10 am Ende eines Bremsvorgangs wird durch ein Querglied 21 begrenzt, das in der in 1 dargestellten Lösestellung des Bremskraftverstärkers an einem am Verstärkergehäuse 1 ausgebildeten Anschlag 22 anliegt.
  • Um eine von der Betätigungsstange 5 unabhängige Fremdbetätigung des Bremskraftverstärkers einzuleiten, ist radial zwischen dem ersten Dichtsitz 8 und dem zweiten Dichtsitz 9 ein dritter Dichtsitz 23 an einer durch einen Elekromagneten 24 verschiebbaren Hülse 25 ausgebildet. Der Elektromagnet 24 besteht aus einer in einem Magnetaufnahmeteil 26 angeordneten Spule 27 sowie einem darin verschiebbaren Anker 28, der mit der Hülse 25 in kraftübertragender Verbindung steht. Der Magnetaufnahmeteil 26 ist über einen Zapfen 29 in einer Bohrung 30 eines mit der Betätigungsstange 5 verbundenen Ventilkolbenteils 31 derart verschiebbar angeordnet, daß bei einer Vorwärtsbewegung der Betätigungsstange 5 eine Druckraft über den Ventilkolbenteil 31 auf den Magnetaufnahmeteil 26 übertragen wird, während bei einer Rückwärtsbewegung der Betätigungsstange 5 eine Relativverschiebung zwischen dem Magnetaufnahmeteil 26 und dem Ventilkolbenteil 31 und damit eine von der Hülse 25 unabhängige Bewegung des Ventilkolbensitzes 9 bei aktiviertem Bremsassistenten ermöglicht wird. Über eine ringförmige Anlagefläche 32 an der vorderen Stirnseite des Ventilkolbenteils 31 ist die über die Betätigungsstange 5 eingeleitete Druckkraft auf das Magnetaufnahmeteil 26 übertragbar. Zwischen dem Ventilkolbenteil 31 und der Hülse 25 ist eine Druckfeder 33 angeordnet, die den Anker 28 in seiner Ausgangsstellung hält. An der Vorderseite des Magnetaufnahmeteils 24 ist ein mit diesem fest verbundenes Verschlußteil 34 angeordnet. Zwischen dem Verschlußteil 34 und der Reaktionsscheibe 17 ist eine Übersetzerscheibe 35 begrenzt verschiebbar angeordnet, deren Bewegung entgegen der Betätigungsrichtung durch eine im Vorderteil 16 ausgebildete Ringfläche 36 begrenzt wird.
  • Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers sind schließlich elektrische Schaltmittel 37, 38 vorgesehen, durch die eine Abschaltung des Elektromagneten 24 nach Beendigung des fremdkraftunterstützten Bremskraftvorgangs gewährleistet wird. Die gezeigten Schaltmittel bestehen aus einem am Magnetaufnahmeteil 26 befestigten, zwei Schaltstellungen aufweisenden Mikroschalter 37 sowie einem den Mikroschalter 37 durch eine translatorische Bewegung betätigenden Betätigungselement 38, das in einer im Steuergehäuse 7 vorgesehenen Bohrung verschiebbar angeordnet ist und mit einem verstärkergehäusefesten Anschlag 39 zusammenwirkt.
  • In der in 1 gezeigten Löse- oder Bereitschaftsstellung des erfindungsgemäßen Unterdruck-Bremskraftverstärkers liegt der Ventilkörper 11 sowohl am ersten Dichtsitz 8 als auch am zweiten Dichtsitz 9 an, so daß die Arbeitskammer 3 von der Unterdruckkammer 4 getrennt und die Verbindung der Arbeitskammer 3 zur Atmosphäre unterbrochen ist. Über die Druckfeder 33 wird der Anker 28 in seiner im 1 gezeigten Ausgangslage gehalten, in welcher der dritte Dichtsitz 23 an der Schiebehülse 25 von der Dichtfläche des Ventilkörpers 11 beabstandet ist.
  • Aus den 2 bis 4 sind die einzelnen Betätigungsphasen des Bremskraftverstärkers bei dessen Fremdbetätigung durch den Elektromagneten 24 ersichtlich.
  • Um die in 2 gezeigte Druckaufbaustellung einzusteuern, wird der Elektromagnet 24 bestromt, wodurch der Anker 28 und die Hülse 25 gemäß 2 nach rechts verschoben werden und der Dichtsitz 23 zunächst zur Anlage am Ventilkörper 11 gelangt. Anschließend wird der Ventilkörper 11 über die Hülse 25 gegen die Kraft der Druckfeder 13 in der Zeichnung nach rechts verschoben, so daß zwischen dem zweiten Dichtsitz 9 und dem Ventilkörper 11 ein Spalt entsteht und eine Belüftung der Arbeitskammer 3 erfolgt. Der erste Dichtsitz 8 wird dabei durch den dritten Dichtsitz 23 funktionsmäßig ersetzt.
  • Wenn der Fahrer bei der in 2 dargestellten Druckaufbaustellung das Bremspedal zurücknimmt, wird über die Betätigungsstange 5 nur der Ventilkolbenteil 31 mitgenommen, wohingegen der Magnetaufnahmeteil 26 zurückbleibt. Wie aus 3 hervorgeht, wird durch die Mitnahme des Ventilkolbenteils 31 bei der Zurücknahme der Betätigungsstange 5 der Spalt zwischen dem Ventilkolbendichtsitz 9 und dem Ventilkörper 11 verringert, bis der Ventilkolbendichtsitz 9 zur Anlage an dem Ventilköper 11 gelangt. Dadurch wird die Verbindung zwischen der Arbeitskammer 3 und der Atmosphäre unterbrochen. Durch die verschiebbare Verbindung zwischen Ventilkolbenteil 31 und Magnetaufnahmeteil 26 bleibt der Magnetaufnahmeteil 26 bei einer Zurücknahme der Betätigungsstange 5 zurück, wobei zwischen der Anlagefläche 32 des Ventilkolbenteils 31 und der Gegenfläche des Magnetaufnahmeteils 26 ein Spalt entsteht. Dabei bleibt auch der Mikroschalter 37 von dem Betätigungselement 38 beabstandet, so daß keine Abschaltung des Elektromagneten 24 erfolgt.
  • 4 zeigt schließlich eine Druckabbauphase bei aktiviertem Bremsassistenten, bei welcher der zweite Dichtsitz 9 am Ventilkolben 10 geschlossen und der dritte Dichtsitz 23 von dem Ventilkörper 11 beabstandet ist. Auch in dieser Stellung ist der Mikroschalter 37 von dem Betätigungselement 38 beabstandet, so daß keine Abschaltung des Elektromagneten 24 erfolgt. Dadurch ist auch bei aktiviertem Bremsassistenten ein dosiertes Absaugen der Atmosphäre aus der Arbeitskammer 3 und somit ein Abbau des im Gehäuse des Bremskraftverstärkers eingesteuerten Druckes möglich.
  • Der Elektromagnet kann z. B. durch den Löseschalter 37 und die Betätigungsstange 38 und/oder einen Bremslichtschalter abgeschaltet werden. Der Elektromagnet kann aber auch auf der Grundlage von Signalen eines die Relativverschiebung zwischen dem Steuergehäuse und dem Magnetaufnahmeteil erfassenden Sensors ein- und ausgeschaltet werden.

Claims (10)

  1. Pneumatischer Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Verstärkergehäuse (1), dessen Innenraum durch eine bewegliche Wand (2) in eine Arbeitskammer (3) und eine Unterdruckkammer (4) unterteilt ist, und einem die bewegliche Wand (2) tragenden Steuergehäuse (7), in dem ein sowohl durch eine Betätigungsstange (5) als auch durch einen Elektromagneten (24) betätigbares Steuerventil (6) mit drei konzentrisch zueinander angeordneten Dichtsitzen (8, 9, 23) sowie einem mit den Dichtsitzen (8, 9, 23) zuammenwirkenden Ventilkörper (11) zur Steuerung einer auf die bewegliche Wand (2) einwirkenden Druckdifferenz angeordnet ist, wobei der erste Dichtsitz (8) im Steuergehäuse (7), der zweite Dichtsitz (9) am Ventilkolben (10) und der dritte Dichtsitz (23) an einer mit dem Elektromagneten (24) zusammenwirkenden Hülse (25) ausgebildet ist, wobei der dritte Dichtsitz (23) eine Belüftung der Arbeitskammer (3) unabhängig von der Betätigungsstange (5) ermöglicht und wobei der erste Dichtsitz (8) durch den dritten Dichtsitz (23) funktionsmäßig ersetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dichtsitz (9) bei eingeschaltetem Elektromagneten (24) über die Betätigungsstange (5) in einem vorgegebenen Bereich gegenüber dem dritten Dichtsitz (23) verschiebbar ist.
  2. Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Betätigungsstange (5) verbundener Ventilkolbenteil (31) derart mit einem Magnetaufnahmeteil (26) verbunden ist, daß eine Kraftübertragung von dem mit der Betätigungsstange (5) verbundenen Ventilkolbenteil (31) auf den Magnetaufnahmeteil (26) nur in Druckrichtung der Betätigungsstange (5) erfolgt.
  3. Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Betätigungsstange (5) verbundene Ventilkolbenteil (31) relativ zum Magnetaufnahmeteil (26) begrenzt verschiebbar ist.
  4. Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetaufnahmeteil (26) über einen zapfen (29) in einer Bohrung (30) an der Stirnseite des mit der Betätigungsstange (5) verbundenen Ventilkolbenteils (31) verschiebbar angeordnet ist.
  5. Pneumatischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Betätigungsstange (5) eingeleitete Druckkraft über eine ringförmige Anlagefläche (32) an der vorderen Stirnfläche des Ventilkolbenteils (31) auf den Magnetaufnahmeteil (26) übertragbar ist.
  6. Pneumatischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein die über die Betätigungsstange (5) eingeleitete Druckkraft auf eine Übersetzerscheibe (35) übertragendes Vorderteil (34) mit dem Magnetaufnahmeteil (26) verbunden ist.
  7. Pneumatischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (24) durch die Wirkung einer dynamischen, den Fahrerwunsch repräsentierenden Größe ein- bzw. ausgeschaltet wird.
  8. Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (24) auf der Grundlage der Signale eines Pedalwegsensors eingeschaltet und durch einen Löseschalter (37) und/oder einen Bremslichtschalter ausgeschaltet wird.
  9. Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (24) durch einen die Relativverschiebung zwischen dem Steuergehäuse (7) und dem Magnetaufnahmeteil (26) erfassenden Sensor ein- und ausgeschaltet wird.
  10. Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (24) auf der Grundlage der Signale eines Drucksensors eingeschaltet und durch einen Löseschalter (37) und/oder einen Bremslichtschalter ausgeschaltet wird.
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