DE19938040C1 - Unterdruckbremskraftverstärker mit mechanischer Notbremshilfe und verbesserter Geräuschdämpfung - Google Patents

Abstract

Ein Unterdruckbremskraftverstärker (10) hat eine Unterdruckkammer (18) und eine davon durch eine bewegliche Wand (16) druckdicht getrennte Arbeitskammer (20). Ein Steuerventil (22), das ein mit der beweglichen Wand (16) kraftübertragend gekoppeltes Gehäuse (24) und einen darin angeordneten ersten Ventilsitz (64) aufweist, steuert in Abhängigkeit der Verschiebung eines mit dem ersten Ventilsitz (64) gekoppelten Eingangsgliedes (26) des Bremskraftverstärkers (10) die Zufuhr von zumindest Atmosphärendruck zur Arbeitskammer (20), um an der beweglichen Wand (16) eine Druckdifferenz zu erzielen. In dem Steuerventilgehäuse (24) ist ein Anker (38) angeordnet, der mit einem Permanentmagneten (40) zusammenwirkt und der einerseits mit dem Eingangsglied (26) in Betätigungsrichtung und andererseits mit dem ersten Ventilsitz (64) starr gekoppelt ist. Eine Feder (42) spannt den Anker (38) entgegen der Betätigungsrichtung vor und hält ihn in der Ausgangsstellung des Steuerventils (22) in einem ersten Abstand von dem Permanentmagneten (40). Bei einer Annäherung des Ankers (38) an den Permanentmagneten (40) wird der Anker (38) bei Unterschreitung eines vorab festgelegten, zweiten Abstandes, der kleiner als der erste Abstand ist, von dem Permanentmagneten (40) entgegen der von der Feder (42) auf den Anker (38) ausgeübten Kraft unter Aufhebung seiner in Betätigungsrichtung starren Kopplung mit dem Eingangsglied (26) in Anlage an den Permanentmagneten (40) gezogen. Zur Dämpfung ...

Description

Die Erfindung betrifft Unterdruckbremskraftverstärker der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art. Ein solcher Bremskraftverstärker ist aus der JP 9-175 373 A bekannt.

Unterdruckbremskraftverstärker als solche sind seit langem bekannt und befinden sich millionenfach im Einsatz, um die Betätigungskräfte einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage zu unterstützen und dadurch auf einem für den Fahrer eines Fahr­ zeuges angenehm niedrigen Niveau zu halten.

Neuerdings werden Unterdruckbremskraftverstärker vermehrt mit einem sogenannten Bremsassistenten ausgestattet. Unter diesem Begriff versteht man üblicherweise ein System, welches einem Fahrer im Fall einer Notbremsung bei im wesentlichen gleicher Betätigungskraft eine erhöhte Bremsleistung zur Verfügung stellen kann. Systeme dieser Art wurden entwickelt, weil Unter­ suchungen ergeben haben, daß die Mehrzahl der Fahrzeugbenutzer bei einer Notbremsung nicht so stark auf das Bremspedal tritt, wie es zum Erreichen der maximalen Bremsleistung erforderlich wäre. Der Anhalteweg des Fahrzeugs ist deshalb länger als notwendig. Bereits in Produktion befindliche Systeme dieser Art verwenden einen elektromagnetisch betätigbaren Bremskraftver­ stärker in Verbindung mit einer Einrichtung, die die Betäti­ gungsgeschwindigkeit des Bremspedals ermitteln kann. Stellt diese Einrichtung eine über einem vorgegebenen Schwellenwert liegende Betätigungsgeschwindigkeit fest, wird angenommen, daß eine Notbremssituation vorliegt und der Bremskraftverstärker wird mittels der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung voll ausgesteuert, d. h. er stellt seine höchstmögliche Verstär­ kungsleistung bereit.

Bremskraftverstärker mit elektromagnetischer Betätigungsmög­ lichkeit sind für Kraftfahrzeuge der unteren und mittleren Preisklasse jedoch zu teuer, weshalb Lösungen entwickelt wur­ den, die ohne ein elektromagnetisch betätigbares Steuerventil eine Bremsassistentfunktion bereitstellen (siehe hierzu die schon erwähnte JP 9-175 373 A). Die Bremsassistentfunktion wird bei diesen Lösungen realisiert, indem nach Überschreiten einer definierten Einschaltschwelle ein Anker, der starr mit einem Ventilsitz gekoppelt ist, der die Zufuhr von Atmosphärendruck in den Bremskraftverstärker steuert (Atmosphärendichtsitz), in Anlage mit einem Permanentmagneten gezogen wird und dann den genannten Ventilsitz solange offenhält, bis der Fahrer durch einen festgelegten Rückhub des Bremspedals den Anker wieder vom Permanentmagneten löst.

Bei diesen Lösungen kann es zu relativ lauten und daher stören­ den Geräuschen kommen, wenn die Bremsassistentfunktion ausge­ schaltet wird, d. h. wenn der Anker vom Permanentmagneten abreißt. Diese Geräusche können deshalb auftreten, weil der Anker nach dem Abreißen von Permanentmagneten praktisch sofort in seine Ausgangsstellung zurückkehrt und damit einerseits den Atmosphärendichtsitz schließt und andererseits die Verbindung der Arbeitskammer mit der Unterdruckkammer öffnet, wodurch die vom Bremskraftverstärker erzeugte Hilfskraft nahezu augenblick­ lich entfällt. Alle Kräfte, die ein mit dem Bremskraftverstär­ ker verbundener Hauptzylinder aufgrund des in ihm erzeugten Hydraulikdrucks ausübt, wirken daher voll auf das Eingangsglied des Bremskraftverstärkers und auf mit dem Eingangsglied in Wirkverbindung stehende Bauteile zurück. Diese hydraulischen Rückwirkungskräfte addieren sich zu den Federkräften, die die Betätigungsbauteile des Bremskraftverstärkers zurückstellen, so daß diese Teile hart gegen die entsprechenden Endanschläge prallen, was sie erwähnten, unerwünschten Geräusche hervorruft.

Aus der US 5 479 844 ist ein Bremskraftverstärker mit elektro­ magnetischer Betätigungsmöglichkeit bekannt, bei dem eine Rückstellfeder des Ankers der Elektromagnetanordnung sich mit ihrem einen Ende am Krafteingangsglied des Bremskraftverstär­ kers abstützt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Unterdruck­ bremskraftverstärker der genannten Art, d. h. mit einer ohne elektromagnetische Hilfe ein- und ausschaltbaren Bremsassi­ stentfunktion, bereitzustellen, bei dem diese unerwünschten Anschlaggeräusche nicht mehr oder jedenfalls nicht mehr störend in Erscheinung treten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Unterdruckbrems­ kraftverstärker gelöst, der die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Bei einem Unterdruckbremskraftverstärker der vorausgesetzten Art sind in dem Gehäuse des Steuerventils ein Permanentmagnet und ein damit zusammenwirkender Anker angeordnet. Der Anker ist zum einen mit dem Eingangsglied des Bremskraftverstärkers bzw. des Steuerventils und andererseits mit dem ersten Ventilsitz (Atmosphärendichtsitz) starr gekoppelt. Der Anker, der relativ zu dem Permanentmagneten hin- und herbewegbar ist, ist federnd in Betätigungsgegenrichtung vorgespannt und in der Ausgangs­ stellung des Steuerventils in einem ersten Abstand von dem Permanentmagneten gehalten, vorzugsweise durch die federnde Vorspannung entgegen der Betätigungsrichtung. Im Zuge einer Annäherung an den Permanentmagneten, zu der es bei einer Betä­ tigung des Bremskraftverstärkers kommt, kann der Anker einen vorab festgelegten, zweiten Abstand von dem Permanentmagneten unterschreiten, der kleiner als der erste Abstand ist. Unter­ schreitet der Anker diesen Abstand, dann wird der Anker von dem Permanentmagneten entgegen der auf den Anker wirkenden federn­ den Vorspannkraft und unter Aufhebung seiner in Betätigungs­ richtung starren Kopplung mit dem Eingangsglied in Anlage mit dem Permanentmagneten gezogen. Auch wenn sich die in den Brems­ kraftverstärker eingeleitete Betätigungskraft nicht erhöht, bleibt auf diese Weise der mit dem Anker gekoppelte erste Ventilsitz voll geöffnet (Bremsassistentfunktion), so daß der Bremskraftverstärker zwischen seiner Unterdruckkammer und seiner Arbeitskammer die höchstmögliche Druckdifferenz aufbaut, d. h. der Bremskraftverstärker stellt seine maximale Verstär­ kungsleistung bereit.

Erfindungsgemäß wird die nach einem Lösen des Ankers von dem Permanentmagneten erfolgende Rückhubbewegung des Eingangsglie­ des bzw. mit dem Eingangsglied in Wirkverbindung stehender Bauteile des Steuerventils abgefedert, bevor das Eingangsglied seinen relativ zum Steuerventilgehäuse maximal möglichen Rück­ hub durchlaufen hat. Dieses Abfedern bzw. Dämpfen der Rückhub­ bewegung wird bei der vorliegenden Erfindung mit derselben Feder erreicht, die den Anker entgegen der Betätigungsrichtung vorspannt. Hierzu ist diese Ankerrückstellfeder mit dem Ein­ gangsglied so gekoppelt, daß letzteres nur nach einem Lösen des Ankers von dem Permanentmagneten, d. h. nach einem Ausschalten der Bremsassistentfunktion, auf die Feder aufläuft, und zwar bevor das Eingangsglied seinen Rückhub beendet hat. In allen anderen Betriebszuständen stützt sich die Feder an einem gehäu­ sefesten Bauteil ab und behindert die Rückkehrbewegung des Eingangsgliedes bzw. mit ihm verbundener Bauteile nicht. Erfin­ dungsgemäß wird somit die nach einem Abschalten der Brems­ assistentfunktion in das Eingangsglied eingeleitete Energie zumindest teilweise von der genannten Feder aufgenommen, so daß ein metallisch harter Anschlag des Eingangsgliedes bzw. mit ihm in Verbindung stehender Bauteile an den Rückhub begrenzenden Teilen des Steuerventilgehäuses vermieden ist.

Dazu ist erfindungsgemäß ein mit dem Eingangsglied starr gekoppelter Übertragungskolben im Bereich seines von dem Eingangsglied abgewandten Endes mit einer Ringnut versehen, die eine festgelegte Axialerstreckung aufweist. In dieser Ringnut ist eine Ringscheibe axial verschieblich geführt, an der sich das vom Anker abgewandte Ende der Ankerrückstellfeder abstützt. Die Ringnut ist so positioniert und ihre Axialerstreckung ist so bemessen, daß die Ringscheibe mit dem vom Eingangsglied entfernten Rand der Ringnut erst nach einem Lösen des Ankers von dem Permanentmagneten in Kontakt kommen kann, d. h. erst nach einem Ausschalten der Bremsassistentfunktion.

Vorzugsweise ist der Erfindungsgegenstand so weitergebildet, daß die Ringscheibe dann, wenn sie nicht in Kontakt mit dem vom Eingangsglied entfernten Rand der Ringnut ist - also in der überwiegenden Mehrzahl aller Betriebszustände - von der Anker­ rückstellfeder gegen einen Deckel des Steuerventilgehäuses gedrückt wird. Der Deckel stellt bei dieser Ausführungsform das oben erwähnte gehäusefeste Bauteil dar, an dem die Feder sich abstützt.

Zur weiteren Dämpfung möglicher metallischer Anschlaggeräusche ist die Ringscheibe auf derjenigen Seite, die nach dem Abschal­ ten der Bremsassistentfunktion mit dem Rand der Ringnut in Berührung kommt, vorzugsweise mit einer stoßdämpfenden Elasto­ merschicht versehen. Mit dieser Elastomerschicht stützt sich die Ringscheibe in den anderen Betriebszuständen am gehäusefe­ sten Bauteil ab.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers ist der genannte zweite Abstand durch die Größe der auf den Anker wirkenden federnden Vorspan­ nung festgelegt. Ist die auf den Anker wirkende federnde Vor­ spannung klein, bedeutet dies, daß der genannte zweite Abstand relativ groß ist, d. h. die Schwelle, die überschritten werden muß, um die Bremsassistentfunktion auszulösen, ist relativ niedrig. Umgekehrt verhält es sich dann, wenn die auf den Anker wirkende federnde Vorspannung groß ist. Durch geeignete Wahl der auf den Anker wirkenden federnden Vorspannung und des genannten ersten Abstandes kann somit eine Auslöseschwelle vorgegeben werden, die einerseits ungewollte Vollbremsungen vermeidet, andererseits aber auch von weniger kräftigen Fahrern im Bedarfsfall noch sicher überwunden werden kann.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Unter­ druckbremskraftverstärkers ist der erste Ventilsitz des Steuer­ ventils, der die Belüftung der Arbeitskammer steuert, in Betätigungsrichtung über den Anker mit dem Eingangsglied starr gekoppelt. Der erste Ventilsitz kann jedoch auch unmittelbar vom Eingangsglied betätigt werden.

Bei allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Unterdruck­ bremskraftverstärkers ist der erste Ventilsitz vorzugsweise an einem mit dem Anker starr verbundenen, insbesondere hülsenför­ migen Fortsatz ausgebildet. Auf diese Weise wird jede Bewegung des Ankers spielfrei auf den ersten Ventilsitz übertragen.

Wenn der erste Ventilsitz an einem mit dem Anker starr verbun­ denen Fortsatz ausgebildet ist, reicht vorzugsweise ein mit dem Eingangsglied starr gekoppelter Riegel in eine Ausnehmung des Fortsatzes, in der der Riegel in Verschieberichtung des Ein­ gangsgliedes ein Spiel hat, das kleiner als der maximal mögli­ che Betätigungshub des Eingangsgliedes ist. Auf diese Weise kann der mit dem Eingangsglied starr gekoppelte Riegel bei der Rückkehrbewegung des Eingangsgliedes, d. h. beim Lösen der Bremse, den mit dem Anker starr verbundenen Fortsatz ggf. vom Permanentmagneten lösen, d. h. die Bremsassistentfunktion ab­ schalten. Die genaue Form der Ausnehmung in dem Fortsatz ist dabei unwichtig, entscheidend ist lediglich, daß der Riegel oder ein anderes mit dem Eingangsglied starr verbundenes Teil noch während der Rückkehrbewegung in einen Formschluß mit dem Fortsatz gerät.

Vorzugsweise ist bei allen Ausführungsformen des erfindungsge­ mäßen Unterdruckbremskraftverstärkers das Eingangsglied federnd entgegen der Betätigungsrichtung vorgespannt. Bei einem Lösen der Bremse stellt diese federnde Vorspannung das Eingangsglied in die Ausgangsstellung zurück. In konstruktiv vorteilhafter Weise wird diese federnde Vorspannung des Eingangsgliedes während seiner Rückkehrbewegung in die Ausgangsstellung auch dazu benutzt, den Anker vom Permanentmagneten zu lösen, bei­ spielsweise mittels des zuvor genannten Riegels, der in eine Ausnehmung des mit dem Anker gekoppelten Fortsatzes eingreift.

Um Anschlaggeräusche zu vermindern oder zu eliminieren, zu denen es durch die nach einem Lösen des Ankers von dem Perma­ nentmagneten erfolgende Rückhubbewegung des Ankers kommen kann, ist bei allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Unter­ druckbremskraftverstärkers diese Rückhubbewegung vorzugsweise durch ein Elastomerelement gedämpft, das zwischen dem Anker und der Anschlagfläche angeordnet ist, auf die der Anker sich bei seiner Rückhubbewegung zubewegt. In einer einfachen und dennoch wirkungsvollen Ausführungsform ist das Elastomerelement ein O-Ring.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers ist der Permanentmagnet im Steuerventilgehäuse verschiebbar geführt und vorzugsweise darüber hinaus entgegen der Betätigungsrichtung federnd gegen einen Anschlag vorgespannt. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, daß dann, wenn der Anker im Rahmen einer schnell erfolgenden Betätigung des Bremskraftverstärkers den vorab festgelegten, zweiten Abstand zum Permanentmagneten unter­ schritten hat und demzufolge in Anlage an den Permanentmagneten gezogen worden ist, und die auf das Eingangsglied ausgeübte Betätigungskraft weiter erhöht wird, diese Betätigungskraft nicht vom Eingangsglied über die Einheit aus Anker und Perma­ nentmagnet auf das Steuerventilgehäuse und von dort auf einen dem Unterdruckbremskraftverstärker nachgeschalteten Hauptzylin­ der übertragen wird, sondern daß eine auf das Eingangsglied ausgeübte, erhöhte Betätigungskraft direkt vom Eingangsglied auf den nachgeschalteten Hauptzylinder übertragen wird. Die Magneteinrichtung, insbesondere der Anker, der Permanentmagnet und die letzteren aufnehmenden Bauteile, können daher weniger stabil ausgeführt sein. Wenn für alle vorstellbaren Betäti­ gungsfälle vermieden sein soll, daß die Magneteinrichtung in einen kraftübertragenden Zustand gerät, dann muß der Permanent­ magnet in Betätigungsrichtung relativ zum Steuerventilgehäuse um eine Strecke verschiebbar sein, die größer als der maximal mögliche Betätigungshub des Eingangsgliedes abzüglich des genannten ersten Abstandes ist.

Um zu vermeiden, daß beim Vorhandensein eines Anschlags für den Permanentmagneten aufgrund von Fertigungstoleranzen eine Schiefstellung der Kontaktfläche des Permanentmagneten bezüg­ lich der Kontaktfläche des Ankers auftritt, die möglicherweise zu einem Verkanten und daraus resultierend eventuell zu einem Verklemmen des Ankers und/oder des Permanentmagneten führen kann, ist bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Anschlag für den Permanentmagneten und/oder die am Permanentmagnet (oder dessen Halterung) ausgebildete, mit dem vorgenannten Anschlag zusammenwirkende Kontaktfläche ballig ausgeformt. Des weiteren besteht zwischen dem Permanentmagnet bzw. dessen Halterung und dem Steuerventilgehäuse ein radiales Spiel. Auf diese Weise kann sich der Permanentmagnet immer korrekt zum Anker ausrich­ ten. Alternativ kann der Anker selbst so ausgestaltet sein, daß seiner Kontaktfläche eine gewisse Schwenkung zum Ausgleich der erwähnten Schiefstellung erlaubt ist.

Obwohl der Permanentmagnet auf jegliche Art und Weise federnd gegen den Anschlag vorgespannt sein kann, wird bevorzugt ein mehrere federnde Kreisringsegmente aufweisendes, insgesamt ringförmiges Federelement zum Vorspannen des Permanentmagneten entgegen der Betätigungsrichtung verwendet. Ein solches Feder­ element hat eine sehr geringe axiale Länge und vermindert deshalb die gesamte Baulänge des mit einer Magneteinrichtung gemäß der Erfindung ausgestatteten Steuerventils.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers mit einem verschiebbaren Perma­ nentmagneten besteht der Anker aus einer Basis und einer damit verbundenen, dem Permanentmagneten zugewandten Magnetplatte. Auf diese Weise braucht nur die Magnetplatte aus einem Material zu bestehen, das vom Permanentmagneten angezogen wird, während die Basis des Ankers aus nicht magnetischem Material, bei­ spielsweise aus einem Kunststoff, gefertigt sein kann. Ist der Anker hohlzylindrisch, dann ist die Magnetplatte vorzugsweise ringförmig.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers wird im folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den hier interessierenden Steuerventilbereich eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers in seiner Ruhestellung,

Fig. 2 die Ansicht gemäß Fig. 1 in einer Betätigungsstellung, bei der die sog. Bremsassistentfunktion eingeschaltet ist, und

Fig. 3 die Ansicht gemäß Fig. 1 unmittelbar nach dem Abschal­ ten der Bremsassistentfunktion.

In Fig. 1 ist ein Bremskraftverstärker 10 mit einem aus Blech­ schalen 12 gebildeten Gehäuse 14 gezeigt, dessen Innenraum durch eine bewegliche Wand 16 in eine Unterdruckkammer 18 und eine Arbeitskammer 20 unterteilt ist.

Die Unterdruckkammer 18 steht im Betrieb des Bremskraftverstär­ kers 10 ständig mit einer Unterdruckquelle in Verbindung, beispielsweise mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors oder mit einer Unterdruckpumpe. Ein Steuerventil 22 mit einem Gehäuse 24 ist dazu vorgesehen, wahlweise entweder eine Verbin­ dung der Arbeitskammer 20 mit der Unterdruckkammer 18 herzu­ stellen, damit die Arbeitskammer 20 evakuiert werden kann, oder eine Verbindung zwischen der evakuierten Arbeitskammer 20 und der Umgebungsatmosphäre, d. h. dem Umgebungsdruck herzustellen. Die bewegliche Wand 16 ist kraftübertragend mit dem Steuerven­ tilgehäuse 24 gekoppelt.

Der Bremskraftverstärker 10 wird mittels eines stangenförmigen, federnd in seine Ausgangsstellung vorgespannten Eingangsgliedes 26 betätigt, das längs einer Achse A in das Steuerventilgehäuse 24 ragt und mit seinem einen, kugelig ausgeführten Ende 28 in einem Übertragungskolben 30 befestigt ist.

Mit dem Übertragungskolben 30 starr verbunden ist ein Riegel 32, der sich rechtwinklig zur Achse A von dem Übertragungskol­ ben 30 weg und durch einen im Steuerventilgehäuse 24 ausgebil­ deten Kanal 34 erstreckt. In der in Fig. 1 gezeigten Position liegt der Riegel 32 an einem Anschlag 36 des Bremskraftverstär­ kergehäuses 14 an, der die Ruhestellung des Steuerventils 22 definiert, d. h. die Stellung aller Bauteile des Steuerventils 22 zueinander, die diese bei unbetätigtem Bremskraftverstärker 10 einnehmen. Die Seitenwände des Kanals 34 begrenzen die Bewegungsmöglichkeit des Riegels 32 längs der Achse A, d. h. der maximale Hub des Riegels 32 längs der Achse A ist durch den Abstand gegeben, den die Seitenwände des Kanals 34 voneinander haben.

Der Übertragungskolben 30 durchsetzt einen konzentrisch zu ihm angeordneten, hohlzylindrischen Anker 38 und einen ebenfalls konzentrisch zu ihm angeordneten, ringförmigen Permanentmagne­ ten 40, die beide in einer entsprechenden Bohrung des Steuer­ ventilgehäuses 24 geführt sind.

Der mit dem Permanentmagneten 40 zusammenwirkende Anker 38 ist längs der Achse A verschiebbar. Eine radial zwischen dem Perma­ nentmagneten 40 bzw. dem Anker 38 und dem Übertragungskolben 30 angeordnete Druckfeder 42, deren eines Ende sich an einer Ringscheibe 44 abstützt, die in einer Ringnut 46 des Übertra­ gungskolbens 30 axial verschieblich geführt ist, und deren anderes Ende sich am Anker 38 abstützt, spannt den Anker 38 federnd entgegen der Betätigungsrichtung und gegen einen am Übertragungskolben 30 ausgebildeten Ringbund 48 vor. Die Druck­ feder 42 sorgt dafür, daß zwischen dem Anker 38 und dem Perma­ nentmagneten 40 in der Ruhestellung des Steuerventils 22 ein axialer Luftspalt existiert, d. h. daß der Anker 38 in einem definierten ersten Abstand von dem Permanentmagneten 40 gehal­ ten wird.

Der Permanentmagnet 40 selbst ist in einem Führungskörper 50 aufgenommen, der von einem ringförmigen Federelement 52, das sich an einem Deckel 54 des Steuerventilgehäuses 24 abstützt, federnd entgegen der Betätigungsrichtung vorgespannt ist. Das Federelement 52 besteht aus mehreren zungenförmigen, miteinan­ der verbundenen, federnden Kreisringsegmenten 56 und hat auf diese Weise eine sehr geringe axiale Baulänge.

Zur Positionierung des Permanentmagneten 40 bezüglich des Ankers 38 ist der Führungskörper 50 mit einem radial nach außen stehenden Kragen 58 versehen, der mit einer entsprechenden Stufe 60 im Steuerventilgehäuse 24 zusammenwirkt. Das Federele­ ment 52 drückt den Kragen 58 gegen die Stufe 60. Um eine durch Fertigungstoleranzen hervorgerufene Schiefstellung des Perma­ nentmagneten 40 relativ zum Anker 38 zu vermeiden, ist wenig­ stens eine der zusammenwirkenden Kontaktflächen des Kragens 58 und der Gehäusestufe 60 ballig ausgebildet, des weiteren ist zwischen dem Führungskörper 50 und dem Steuerventilgehäuse 24 ein geringes radiales Spiel vorhanden, das es dem Führungskör­ per 50 aufgrund der balligen Gestalt der Kontaktfläche(n) ermöglicht, sich bezüglich des Ankers 38 immer so auszurichten, daß die gegenseitigen Berührflächen des Ankers 38 und des Permanentmagneten 40 planparallel zueinander sind.

An der dem Eingangsglied 26 zugewandten Seite des Ankers 38 ist mit letzterem ein hülsenförmiger Fortsatz 62 starr verbunden, an dessem freien Ende ein erster ringförmiger Ventilsitz 64 des Steuerventils 22 ausgebildet ist. Der erste Ventilsitz 64 wirkt mit einem federnd gegen ihn vorgespannten, ebenfalls ringförmi­ gen Ventildichtglied 66 zusammen und kann die Verbindung zwi­ schen der Umgebungsatmosphäre und der Arbeitskammer 20 des Bremskraftverstärkers 10 steuern.

Radial außerhalb des ersten Ventilsitzes 48 und konzentrisch zu diesem ist innen am Steuerventilgehäuse 24 ein zweiter ringför­ miger Ventilsitz 68 des Steuerventils 22 ausgebildet, der ebenfalls mit dem Ventildichtglied 66 zusammenwirkt und der die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 18 und der Arbeitskam­ mer 20 des Bremskraftverstärkers 10 steuern kann.

Wie dargestellt, ragt der Riegel 32 durch eine Ausnehmung 70 des hülsenförmigen Fortsatzes 62. In dieser Ausnehmung 70 hat der Riegel 32 in Richtung der Achse A ein Spiel, das kleiner als der maximal mögliche Hub des Riegels 32 in dem Kanal 34 ist.

Anhand der Fig. 1 bis 3 wird nun die Funktion des Brems­ kraftverstärkers 10 näher erläutert. Eine Betätigung des Brems­ kraftverstärkers 10 verschiebt das Eingangsglied 26 in den Bremskraftverstärker 10 bzw. das Steuerventil 22 hinein, d. h. in den Figuren nach links. Diese Verschiebung des Eingangsglie­ des 26 wird auf den Übertragungskolben 30 und von diesem, über seinen Ringbund 48, auf den Anker 38 übertragen.

Die Verschiebung des Ankers 38 bewirkt, daß der am hohlzylin­ drischen Fortsatz 62 ausgebildete, erste Ventilsitz 64 von dem Ventildichtglied 66 abgehoben wird, wodurch Umgebungsluft durch einen das Eingangsglied 26 umgebenden Kanal 72 und vorbei am geöffneten Ventilsitz 64 durch den im Steuerventilgehäuse 24 ausgebildeten Kanal 34 in die Arbeitskammer 20 gelangen kann. An der beweglichen Wand 16 entsteht daraufhin eine Druckdiffe­ renz und die daraus resultierende Kraft wird von der bewegli­ chen Wand 16 auf das Steuerventilgehäuse 24 übertragen, welches diese Kraft mittels eines Kraftausgangstößels 74 an einen hier nicht dargestellten Hauptzylinder abgibt.

Der erste Ventilsitz 64 des Steuerventils 22 wird also in Abhängigkeit der Verschiebung des Eingangsgliedes 26 relativ zum Steuerventilgehäuse 24 mehr oder weniger weit geöffnet, wodurch sich eine entsprechend ansteigende Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers 10 ergibt, die aus der jeweils an der beweglichen Wand 16 wirkenden Druckdifferenz resultiert.

Bei üblichen Betriebsbremsungen, die hier als Normalbremsungen bezeichnet werden, wird das Eingangsglied 26 und damit auch der Anker 38 nur relativ wenig in Betätigungsrichtung verschoben. Die Feder 42 ist so ausgelegt, daß die von ihr auf den Anker 38 ausgeübte Rückstellkraft während solcher Normalbremsungen größer als die Kraft des Permanentmagneten 40 ist, die den Anker 38 in Betätigungsrichtung, d. h. in den Figuren nach links zu ziehen versucht. Auf diese Weise ist der erste Ventilsitz 64 während einer Normalbremsung mit dem Eingangsglied 26 nicht nur in Betätigungsrichtung (über den Übertragungskolben 30, dessen Ringbund 48 sowie den Anker 38 und dessen hülsenförmigen Fort­ satz 62), sondern auch entgegen der Betätigungsrichtung starr gekoppelt (über den mit dem Anker 38 verbundenen hülsenförmigen Fortsatz 62, den von der Feder 42 gegen den Ringbund 48 ge­ drückten Anker 38 sowie den Übertragungskolben 30). Jede Ver­ schiebung des Eingangsgliedes 26 wird demnach verzögerungsfrei auf den ersten Ventilsitz 64 übertragen.

Wird eine im Rahmen einer Normalbremsung zunächst auf das Eingangsglied 26 aufgebrachte Betätigungskraft nicht erhöht, kommt das Ventildichtglied 66 im Zuge der Verschiebung des Steuerventilgehäuses 24 wieder mit dem ersten Ventilsitz 64 in Berührung, so daß die Luftzufuhr in die Arbeitskammer 20 unter­ brochen wird (Gleichgewichtsstellung, beide Ventilsitze 64 und 68 geschlossen).

Bei einer schnell und mit relativ großem Hub erfolgenden Betä­ tigung des Eingangsgliedes 26, wie sie typisch für eine Panik­ bremsung (Notbremsung) ist, nähert sich jedoch der Anker 38 dem Permanentmagneten 40 stärker an, so daß ab Unterschreitung eines zweiten Abstandes zwischen dem Anker 38 und dem Perma­ nentmagneten 40, der kleiner als der zuvor genannte erste Abstand ist, die Kraft der Feder 42 nicht mehr dazu ausreicht, den Anker 38 vom Permanentmagneten 40 fernzuhalten. Statt dessen überwiegt dann die vom Permanentmagneten 40 auf den Anker 38 ausgeübte Kraft und letzterer gerät in Anlage mit dem Permanentmagneten 40 (Bremsassistentfunktion, siehe Fig. 2). Damit ist der maximal mögliche Öffnungsquerschnitt des ersten Ventilsitzes 64 erreicht und es strömt Umgebungsluft in die Arbeitskammer 20 ein, bis der maximal mögliche Differenzdruck und damit die maximal mögliche Verstärkungskraft des Brems­ kraftverstärkers 10 erreicht ist (sog. Aussteuerpunkt des Bremskraftverstärkers).

Zwischen der vom Eingangsglied 26 abgewandten Stirnfläche des Führungskörpers 50 und dem Boden des Deckels 54 besteht ein axialer Abstand. Der im Führungskörper 50 aufgenommene Perma­ nentmagnet 40 kann also aus der in Fig. 1 dargestellten Positi­ on gegen die Kraft des Federelementes 52 in Betätigungsrichtung verschoben werden. Der zuvor genannte Abstand ist so gewählt, daß der Führungskörper 50 auch bei einer schnell und mit großer Kraft erfolgenden Betätigung des Eingangsgliedes 26 nicht im Kontakt mit dem Boden des Deckels 54 gerät. Der Führungskörper 50 und der in ihm fixierte Permanentmagnet 40 brauchen daher keine Kräfte vom Eingangsglied 26 auf das Steuerventilgehäuse 24 zu übertragen.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß letzt­ lich die Feder 42 die Auslöseschwelle der Bremsassistentfunkti­ on festlegt. Diese Auslöseschwelle darf nicht zu niedrig gewählt werden, da es sonst zu ungewollten Vollbremsungen kommen könnte, sie darf andererseits aber auch nicht zu hoch gewählt werden, damit es auch bei einem nicht so kräftigen Fahrer im Rahmen einer Notbremsung zur gewünschten Auslösung der Bremsassistentfunktion kommt.

Da sich im Rahmen der Bremsassistentfunktion der Anker 38 durch das Inanlagekommen mit dem Permanentmagneten 40 von dem Ring­ bund 48 des Übertragungskolbens 30 gelöst hat, ist der erste Ventilsitz 64 vom Eingangsglied 26 entkoppelt und bleibt des­ halb selbst dann geöffnet, wenn ein den Bremskraftverstärker 10 bedienender Fahrer im weiteren Verlauf der Notbremsung die notwendige Eingangskraft nicht mehr vollständig aufbringen kann. Mit anderen Worten, selbst wenn das Eingangsglied 26 sich im weiteren Verlauf der Notbremsung aufgrund der sich dann einstellenden, hohen Rückwirkkräfte etwas entgegen der Betäti­ gungsrichtung verschiebt, führt dies nicht zum Schließen des ersten Ventilsitzes 64, da diese Rückstellbewegung des Ein­ gangsgliedes 26 nicht auf den ersten Ventilsitz 64 übertragen wird.

Erst wenn der Rückhub des Eingangsgliedes 26 so groß ist, daß der Riegel 32 in Kontakt mit dem in den Figuren rechten Rand der Ausnehmung 70 des hülsenförmigen Fortsatzes 62 gerät, wird auch auf den Anker 38 die auf das Eingangsglied 26 wirkende Rückstellkraft übertragen, die dazu ausreicht, den Anker 38 vom Permanentmagneten 40 wieder zu lösen. Der erste Ventilsitz 64 kommt daraufhin mit dem Ventildichtglied 66 in Berührung und verschiebt dieses entgegen der Betätigungsrichtung, wodurch der zweite Ventilsitz 68 geöffnet und eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer 20 und der Unterdruckkammer 18 hergestellt wird (siehe Fig. 3). Die Arbeitskammer 20 wird somit evakuiert und es stellt sich wieder der in Fig. 1 gezeigte Ausgangszustand ein.

Zur Dämpfung der Rückkehrbewegung des Ankers 38 nach einem Abreißen vom Permanentmagneten 40 ist im Steuerventilgehäuse 24 ein O-Ring 76 aus Elastomermaterial angeordnet. Um des weiteren zu verhindern, daß im Verlaufe der Rückkehrbewegung des Ein­ gangsgliedes 26 der Riegel 32 hart und entsprechend laut an dem in den Figuren rechten Rand des Kanals 34 anschlägt, ist die Position und Axialerstreckung s der Ringnut 46 im Übertragungs­ kolben 30 so gewählt, daß der linke Rand der Ringnut 46 auf die sich im Normalfall an dem Deckel 54 abstützende Ringscheibe 44 aufläuft, bevor der Riegel 32 den rechten Rand des Kanals 34 erreicht hat. Die weitere Rückkehrbewegung des Eingangsgliedes 26 bzw. des mit ihm gekoppelten Übertragungskolbens 30 wird nun durch die sich zusammendrückende Feder 42 gedämpft, wodurch ein harter Anschlag des Riegels 32 an der Wand des Kanals 34 ver­ mieden ist.

Damit auch beim Auflaufen des Übertragungskolbens 30 auf die Ringscheibe 44 keine störenden Geräusche entstehen können, ist die dem Deckel 54 zugewandte Seite der Ringscheibe 44 mit einer Elastomerschicht 78 belegt, die stoßdämpfend wirkt.

Die Axialerstreckung s der Ringnut 46 ist so gewählt, daß bei Normalbremsungen der rechte Rand der Ringnut 46 nicht begren­ zend auf den Betätigungshub des Übertragungskolbens 30 wirkt.

Claims (15)

1. Unterdruckbremskraftverstärker (10), mit

• - einer Unterdruckkammer (18) und einer davon durch eine beweg­ liche Wand (16) druckdicht getrennten Arbeitskammer (20), und
• - einem Steuerventil (22), das ein mit der beweglichen Wand (16) kraftübertragend gekoppeltes Steuerventilgehäuse (24) und einen darin angeordneten ersten Ventilsitz (64) aufweist, der zur Erzielung einer Druckdifferenz an der beweglichen Wand (16) die Zufuhr von zumindest Atmosphärendruck zur Arbeitskammer (20) in Abhän­ gigkeit der Verschiebung eines mit dem ersten Ventilsitz (64) gekoppelten Eingangsgliedes (26) des Bremskraftverstärkers (10) zu steuern vermag,
• - einem in dem Steuerventilgehäuse (24) angeordneten Anker (38), der mit einem Permanentmagneten (40) zusammenwirkt und der einerseits mit dem Eingangsglied (26) in Betätigungsrich­ tung und andererseits mit dem ersten Ventilsitz (64) starr gekoppelt ist, wobei
• - eine Feder (42) den Anker (38) entgegen der Betätigungsrich­ tung vorgespannt und in der Ausgangsstellung des Steuerventils (22) in einem ersten Abstand von dem Permanentmagneten (40) hält, und wobei
• - der Anker (38) im Zuge einer Annäherung an den Permanentma­ gneten (40) bei Unterschreitung eines vorab festgelegten, zweiten Abstandes, der kleiner als der erste Abstand ist, von dem Permanentmagneten (40) entgegen der von der Feder (42) auf den Anker (38) ausgeübten Kraft unter Aufhebung seiner in Betätigungsrichtung starren Kopplung mit dem Eingangsglied (26) in Anlage mit dem Permanentmagneten (40) gezogen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die den Anker (38) entgegen der Betätigungsrichtung vorspan­ nende Feder (42) mit dem Eingangsglied (26) mechanisch derart koppelbar ist, daß sie die nach einem Lösen des Ankers (38) von dem Permanentmagneten (40) erfolgende Rückhubbewegung des Eingangsgliedes (26) dämpft, bevor das Eingangsglied (26) seinen relativ zum Steuerventilgehäuse (24) maximal möglichen Rückhub durchlaufen hat, und
• - ein mit dem Eingangsglied (26) starr gekoppelter Übertra­ gungskolben (30) im Bereich seines von dem Eingangsglied (26) abgewandten Endes eine Ringnut (46) mit einer festgelegten Axialerstreckung (s) aufweist, in der eine Ringscheibe (44) axialverschieblich geführt ist, an der sich das vom Anker (38) abgewandte Ende der Feder (42) abstützt, wobei die Ringnut (46) mit ihrer Axialerstreckung (s) so bemessen und positioniert ist, daß die Ringscheibe (44) mit dem vom Eingangsglied (26) entfernten Rand der Ringnut (46) erst nach einem Lösen des Ankers (38) von dem Permanentmagneten (40) in Kontakt kommt.

2. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (44) dann, wenn sie nicht in Kontakt mit dem vom Eingangsglied (26) entfernten Rand der Ringnut (46) ist, von der Feder (42) gegen einen Deckel (54) des Steuerventilgehäuses (24) gedrückt wird.

3. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (44) auf ihrer dem vom Eingangsglied (26) entfernten Rand der Ringnut (46) zuge­ wandten Seite mit einer stoßdämpfenden Elastomerschicht (78) versehen ist.

4. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte zweite Abstand durch die Größe der von der Feder (42) auf den Anker (38) ausgeübten Kraft festgelegt ist.

5. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilsitz (64) über den Anker (38) mit dem Eingangsglied (26) in Betätigungsrichtung starr gekoppelt ist.

6. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilsitz (64) an einem mit dem Anker (38) starr verbundenen, insbesondere hülsenförmi­ gen Fortsatz (62) ausgebildet ist.

7. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Eingangsglied (26) ein Riegel (32) starr verbunden ist, der in eine Ausnehmung (70) des Fortsatzes (62) reicht, an dem der erste Ventilsitz (64) ausgebildet ist, und daß das Spiel des Riegels (32) in dieser Ausnehmung (70) in Verschieberichtung des Eingangsgliedes (26) kleiner als der maximal mögliche Betätigungshub des Eingangs­ gliedes (26) ist.

8. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsglied (26) federnd entgegen der Betätigungsrichtung vorgespannt ist.

9. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nach einem Lösen von dem Perma­ nentmagneten (40) erfolgende Rückhubbewegung des Ankers (38) durch ein Elastomerelement gedämpft ist, insbesondere durch einen O-Ring (76).

10. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (40) im Steuer­ ventilgehäuse (24) verschiebbar geführt ist.

11. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (40) entgegen der Betätigungsrichtung federnd gegen einen Anschlag (60) vorgespannt ist.

12. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (60) und/oder die mit dem Anschlag (60) zusammenwirkende, dem Permanentmagnet (40) zugeordnete Kontaktfläche ballig ausgeformt ist/sind, und daß zwischen dem Permanentmagnet (40) bzw. dessen Halterung und dem Steuerventilgehäuse (24) ein radiales Spiel besteht.

13. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrere federnde Kreisringseg­ mente (56) aufweisendes, insgesamt ringförmiges Federelement (52) den Permanentmagneten (40) entgegen der Betätigungsrich­ tung vorspannt.

14. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (40) in Betäti­ gungsrichtung relativ zum Steuerventilgehäuse (24) um eine Strecke verschiebbar ist, die größer als der maximal mögliche Betätigungshub des Eingangsgliedes (26) abzüglich des genannten ersten Abstandes ist.

15. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (38) aus einer Basis und einer damit verbundenen, dem Permanentmagneten (40) zugewandten Magnetplatte besteht, die insbesondere ringförmig ist.