DE19954478A1 - Pneumatischer Bremskraftverstärker mit Notbremshilfe - Google Patents

Abstract

Ein pneumatischer Bremskraftverstärker üblicher Bauart hat ein Verstärkergehäuse, dessen Innenraum durch zumindest eine bewegliche Wand in eine Unterdruckkammer und eine Regelkammer unterteilt ist. DOLLAR A Der in der Steuereinheit befindliche Übersetzungskolben ist mehrteilig ausgeführt und besitzt zwei axial voneinander beabstandete Wirkflächen, die konzentrisch auf das elastische Reaktionselement wirken. DOLLAR A Der äußere Teil ist nahezu über die gesamte Länge des axialen Abstandes der beiden Wirkflächen über eine dünnwandige, radial nachgiebige Hülse auf dem inneren Teil geführt und vom Reaktionselement umgeben. DOLLAR A Bei normaler Betätigungsgeschwindigkeit wird nahezu gleichzeitig mit der Öffnung des Steuerventils durch die Belüftung der hinteren Kammer proportional zur Eingangskraft über die bewegliche Wand Hilfskraft aufgebaut. DOLLAR A Dadurch erhöht sich auch der Druck im Reaktionselement, wodurch der äußere Teil des Übersetzungskolben über die Hülse reibschlüssig fest mit dem inneren Teil verbunden wird. Die übersetzungswirksamen Flächen beider Bauteile bilden so gemeinsam die Grundübersetzung des Bremskraftverstärkers. DOLLAR A Bei sehr schneller Betätigung eilt die durch den Fahrer hervorgerufene Eingangskraft der sich erst erst durch die Belüftung der hinteren Kammer aufbauenden Hilfskraft voraus. DOLLAR A Der in Betätigungsrichtung formschlüssig mit dem Steuerkolben gekoppelte innere Teil des Übersetzungskolbens wird nun durch den äußeren Teil hindurch in die Reaktionsscheibe hineingeschoben ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker, im nachfolgen­ den kurz BKV genannt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche BKV sind beispielsweise aus der DE 197 43 843 A1 bzw. DE 197 50 514 A1 bekannt.

Oben genannte BKV sind üblicherweise nur mechanisch betätigbar, beispielsweise durch Tritt auf ein mit der Betätigungsstange des BKV gekoppeltem Bremspedal. Gegenüber einfachen BKV besitzen diese Ausführungen zusätzliche Einrichtungen um bei sehr schnellen Bremsbetätigungen, wie sie bei panikartigen Notbremsungen auftreten, die maximal mögliche Hilfskraft zur Verfügung zu stellen.

Diese zusätzlichen Einrichtungen bestehen im wesentlichen aus Verriegelungs- oder Halteme­ chanismen, welche bei einer Notbremsung entweder direkt das Eingangsventil der BKV offen­ halten, oder aber auf eine höhere Übersetzung des BKV umschalten, sodaß das Eingangsventil bei einer relativ geringen Betätigungskraft ebenfalls offengehalten wird.

Die aus diesen Schriften bekannten Verriegelungs- oder Haltemechanismen sind allsamt relativ kompliziert, verschleiß- und damit störanfällig sowie in in ihrer Herstellung sehr teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen BKV mit Notbrems­ hilfe bereitzustellen dessen Schaltmechanismus einfach, robust sowie kostengünstig herzustel­ len ist.

Diese Aufgabe ist ausgehend von einem pneumatischen BKV der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Übersetzungskolben mehrteilig ausgeführt ist und zwei Wirkflächen besitzt, die um ein bestimmtes Maß F axial voneinander beabstandet sind. Der äußere Teil dieses Übersetzungskolbens ist im wesentlichen über die Länge F mit Hilfe einer radial elastisch ausgebildeten und vollständig vom elastischen Reaktionselement umgebe­ nen Hülse konzentrisch, und unter bestimmten Bedingungen axial beweglich, auf dem zylindri­ schen inneren Teil geführt.

Das zweiteilig ausgeführte Reaktionselement besteht aus einer vorderen Reaktionsscheibe und einem hinteren Reaktionsring.

Wirkt, wie z. B. in Lösestellung des BKV, keine nennenswerte Hilfskraft über das Ventilge­ häuse auf das Reaktionselement, so ist die radial elastische Hülse des äußeren Teils des Übesetzungskolbens relativ lose, also axial verschiebbar auf dem inneren Teil geführt und wird von einer Rückholfeder sicher in dieser Position gehalten.

Wird der BKV relativ langsam betätigt, und das zur Atmosphäre hin dichtende Ventil geöffnet, so führt die sich aufbauende Hilfskraft zusammen mit der Eingangskraft von der einen Seite, und die Reaktionskraft des Hauptbremszylinders über den Reaktionskolben von der anderen Seite, unmittelbar zu einer Druckerhöhung im Reaktionselement. Durch diese Druckerhöhung wird die radial elastische Hülse mit ihrer inneren Mantelfläche auf den zylindrischen inneren Teil gepresst und mit diesem reibschlüssig fest zu einer einzigen übersetzungsbestimmenden Funktionseinheit verbunden.

Für diesen Betriebszustand "Normalbetätigung" ist die Länge der Hülse und die übersetzungs­ wirksame Fläche des äußeren Teils so auszulegen, daß die Klemmkraft der Hülse plus die Vorspannkraft der Rückholfeder, also der Widerstand gegen eine relative axiale Verschiebung zum inneren zylindrischen Teil, stets größer ist als die Axialkraft über der übersetzungswirksa­ men Fläche dieses äußeren Teils.

Die Verstärkerübersetzung, d. h. das Verhältnis von Ausgangskraft zu Eingangskraft, errechnet sich bekannterweise aus dem Wirkdurchmesser des Reaktionskolbens, hier auf der linken Seite des Reaktionselements, dividiert durch den gesamten von der Eingangskraft beaufschlag­ ten Wirkdurchmesser, hier auf der rechten Seite des Reaktionselements. Das Reaktionselement wird bei dieser Rechnung als rein hydraulisch angenommen.

Bei konstantem Wirkdurchmesser des Reaktionskolbens erhöht sich damit die Verstärkerüber­ setzung, wenn der von der Eingangskraft beaufschlagte Wirkdurchmesser verkleinert wird.

Zum Aufbau einer Hilfskraft muß durch das mit der Betätigung des BKV geöffnete Ventil die hintere Kammer des BKV belüftet werden. Diese Belüftung kann einer Erhöhung der Betäti­ gungsgeschwindigkeit in einem weiten Bereich folgen, sodaß bis zu relativ hohen Betätigungs­ geschwindigkeiten einer Erhöhung der Eingangskraft unmittelbar auch eine Erhöhung der Hilfskraft folgt.

Wird die Betätigungsgeschwindigkeit jedoch wie bei panikartigen Notbremsungen sehr groß, so kann die Belüftung der hinteren Kammer, und damit die Aufbaugeschwindigkeit der Hilfs­ kraft, der Aufbaugeschwindigkeit der Eingangskraft nicht mehr folgen.

Damit eilt aber auch der Druckaufbau im Reaktionselement der Aufbaugeschwindigkeit der Eingangskraft nach.

Dies führt dazu, daß der innere zylindrische Teil des Übersetzungskolbens vom Steuerkolben durch den äußeren Teil hindurch in den vorderen Teil des Reaktionselements, der sogenannten Reaktionscheibe, hineingedrückt wird.

Die sich unmittelbar anschließend aufbauende Hilfskraft führt zu einem schnellen Druckanstieg im Reaktionselement, wodurch der äußere Teil des Übersetzungskolbens über die radial elasti­ sche Hülse reibschlüssig fest mit dem inneren Teil verbunden wird.

In diesem Betriebszustand ist aber in erster Linie nur noch der wesentlich kleinere Durchmes­ ser des inneren Teils übersetzungsbestimmend, d. h. die Reaktionskraft wirkt hauptsächlich über diesen kleineren Durchmesser auf die Eingangskraft zurück, woraus letztlich bei gleicher Eingangskraft eine deutlich erhöhte Ausgangskraft resultiert.

Je nach Ausführung bestimmter Aalmaße im Bereich des Übersetzungskolbens kann beim Rückhub aus einer Notbremsung der Abbau der Ausgangskraft entweder kontinuierlich mit etwas vergrößerter Hysterese, im wesentlichen auf der Linie der erhöhten Verstärkerüberset­ zung, oder aber erst nach nahezu vollständigem Zurücknehmen der Eingangskraft, mit sehr großer Hysterese und nur noch bedingt dosierbar erfolgen.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen BKV ist die übersetzungswirk­ same Fläche des äußeren Teils des Übersetzungskolbens nicht direkt mit der radial elastischen Hülse verbunden.

Vielmehr wird diese äußere übersetzungswirksame Fläche durch eine Feder auf der radial elastischen Hülse gegen eine Axialverschiebung durch das Reaktionselement vorgespannt. Mit dieser Maßnahme wird eine erhöhte Verstärkerübersetzung nicht nur bei sehr schneller Betätigung, sondern auch stets ab einer bestimmten Betätigungskraft des BKV wirksam. Dadurch läßt sich auf recht einfache Weise eine von der Betätigungsgeschwindigkeit abhängi­ ge mit einer von der Betätigungskraft abhängigen Änderung des Übersetzungsverhältnisses kombinieren.

Die Funktion des erfindungsgemäßen BKV wird im folgenden anhand der Fig. 1 bis 12 näher erläutert.

In den Figuren ist folgendes dargestellt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen BKV,

Fig. 2 eine Ausschnittsvergrößerung der Steuereinheit im unbetätigten Zustand,

Fig. 3 eine nochmalige Ausschnittsvergrößerung des Schaltbereiches mit wichtigen Funktionsmaßen,

Fig. 4 eine Ausschnittsvergrößerung der Steuereinheit im Betriebszustand einer Notbremsung,

Fig. 5 u. 6 eine Ausführungsform eines äußeren Übersetzungskolbens,

Fig. 7 u. 8 eine weitere Ausführungsform eines äußeren Übersetzungskolbens,

Fig. 9 ein Ausschnitt aus dem Schaltbereich mit einem im vorderen Bereich geschlos­ senen Übersetzungskolben,

Fig. 10 u. 11 Ausführungsform eines im vorderen Bereich geschlossenen Übersetzungs­ kolbens,

Fig. 12 Kombination einer geschwindigkeitsabhängigen mit einer kraftabhängigen Übersetzungsänderung,

Fig. 13 schematische Funktionskurven Ausgangskraft über Eingangskraft.

Zur Begriffsdefinition sei noch auf folgendes hingewiesen:

• - Mit "vorne" sei in dieser Beschreibung, bezogen auf ein in den Figuren dargestelltes Bauteil, stets die linke Seite und mit "hinten" stets die rechte Seite gemeint.
• - Unter "Reaktionselement" wird ein gummielastisches Bauteil verstanden, welches allseits umkammert, und bei hinreichend kleinen Wegen der auf dieses Element einwirkenden Kolben, sich nahezu hydraulisch verhält.
• - Die Wirkfläche des Reaktionskolbens 10 über dem Durchmesser C ist für alle Be­ trachtungen als konstant anzusehen. Daher werden im Zusammenhang mit dem Begriff "übersetzungsbestimmend" stets nur die auf der gegenüberliegenden Seite des Reaktionskolbens 10 wirkenden Kolben 30, 31 betrachtet.
  Selbstverständlich wird die Verstärkerübersetzung wie schon erwähnt auch von Wirkfläche des Reaktionskolbens 10 bestimmt!
• - Die Aussteuerpunkte W, V, T eines BKV sind die Betriebspunkte, an dem die Regel­ kammer bei ansteigender Betätigungskraft voll belüftet ist, d. h. unter Atmosphären­ druck steht. Von diesem Punkt an kann die Hilfskraft, bei weiter ansteigender Betäti­ gungskraft, nicht mehr dem Übersetzungsverhältnis entsprechend anteilig erhöht werden. Der Anstieg der Ausgangskraft ist gleich dem Anstieg der Eingangskraft.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen BKV und Ausschnitte aus einem solchen BKV mit einem Verstärkergehäuse, welches aus der vorderen Gehäusehälfte 1 und der hinteren Gehäusehälfte 2 gebildet wird.

Die beiden Gehäusehälften 1 und 2 bilden die äußere Hülle eines Raumes welcher durch eine bewegliche Wand 3 in eine Unterdruckkammer 4 und eine Regelkammer 5 unterteilt wird. Die bewegliche Wand 3 und ein Ventilgehäuse 6 bilden gemeinsam einen pneumatischen Kolben, der durch eine Rollmembran 7 und eine Dichtung 8 beweglich und dichtend im Verstärkergehäuse geführt wird.

Den vorderen Abschluß des BKV bildet der hier nur andeutungsweise dargestellte Haupt­ bremszylinder 9, der die vom Reaktionskolben 10 auf den Primärkolben 11 übertragene Ausgangskraft, bestehend aus Betätigungskraft und Hilfskraft, in einen hydraulischen Druck zur Beaufschlagung der daran angeschlossenen hier nicht dargestellten Bremsen umwandelt. Eine Druckfeder 12 hält den pneumatischen Kolben im unbetätigten Zustand des BKV in Lösestellung.

Das Ventilgehäuse 6 nimmt die zum Steuern des BKV notwendigen Einzelteile auf. Die Betätigungskraft wird über die Betätigungsstange 13 zunächst auf den Steuerkolben 14 übertragen. Beide Teile sind an der Stelle 15 gelenkig miteinander verbunden.

Der Steuerkolben 14 ist an den Stellen 16 und 17 im Ventilgehäuse 6 axial beweglich geführt, und besitzt an seinem hinteren Ende eine Dichtkante 18, welche als Atmosphären-Dichtkante in Verbindung mit dem Steuerventil 21, den Zustrom von unter Atmosphärendruck stehender Luft in die Regelkammer 5 steuert.

In einer Nut nimmt der Steuerkolben 14 das Anschlagglied 19 auf, welches in Verbindung mit einem entsprechenden Absatz 20 im hinteren Gehäuseteil 2 die Lösestellung des unbetätigten BKV definiert.

Das Ventilgehäuse 6 besitzt eine Vakuumdichtkante 22, welche in Verbindung mit dem Steuerventil 21 und dem Steuerkolben 14 das Absaugen der zuvor bei einer Betätigung in die Regelkammer 5 eingeströmten Luft steuert.

Zur Erhöhung der Dichtheit wird das Steuerventil 21 von einer Druckfeder 23 auf die Dicht­ kanten 18 und 22 gedrückt.

Das Steuerventil 21 wird von einem Dichtbalg 25 im Ventilgehäuse 6 geführt, welcher zwischen Federsitzring 27 und Anschlagring 28 dichtend eingespannt ist, und die Vakuum­ kammer 4 gegen die unter Atmosphärendruck stehende Umgebung 26 abdichtet.

Die Druckfeder 24 verhindert eine wegen der über dem Steuerkolben wirkenden Druckdiffe­ renz mögliche Selbstansteuerung des BKV und sorgt für eine hinreichende Rückdrückkraft an der Betätigungsstange.

Der Steuerkolben 14 liegt mit seinem vorderen Ende 29 am hinteren Teil des inneren Überset­ zungskolbens 30 an. Je nach Einstellung der Kennlinie eines BKV kann in Lösestellung an dieser Stelle zwischen Steuerkolben 14 und Übersetzungskolben 30 jedoch auch ein geringer Spalt eingestellt sein.

Der äußere Übersetzungskolben 31 ist als radial elastische Hülse ausgebildet und ist axial verschiebbar auf dem inneren Übersetzungskolben 30 geführt.

Eine axiale Verschiebung relativ zum inneren Übersetzungskolben 30 ist jedoch nur nach rechts, also in Richtung der Feder 32 möglich, da der äußere Übersetzungskolben 31 in der anderen Richtung mit seinem inneren Bund 33 am äußeren Bund 34 des inneren Übersetzungs­ kolbens 30 anliegt.

Äußerer Übersetzungskolben 31 und innerer Übersetzungskolben 30 bilden somit gemeinsam die übersetzungsbestimmende Einheit des BKV und sind über die Feder 32 gegeneinander vorgespannt.

Beide Übersetzungskolben 30 und 31 sind in ihrem vorderen Bereich vom elastischen Reak­ tionselement bestehend aus Reaktionsring 35 und Reaktionsscheibe 36 umgeben.

Das Reaktionselement wird außerdem im hinteren Bereich und am Außendurchmesser vom Ventilgehäuse 6 eingefaßt, während sich auf der gesamten vorderen Seite der Reaktionskolben 10 abstützt.

Bei einer normalen, also relativ langsamen Betätigung, wird der Steuerkolben 14 durch die über die Betätigungsstange 13 eingeleitete Bewegung, nach überschreiten der Ansprechkraft, samt den beiden Übersetzungskolben 30 und 31 etwas nach links verschoben.

Damit hebt die Dichtkante 18 vom Steuerventil 21 etwas ab und die beiden Übersetzungs­ kolben 30 und 31 werden entsprechend etwas in das Reaktionselement hineingedrückt. Mit dem Abheben der Steuerkante 18 wird die Regelkammer 5 belüftet, und damit aufgrund der sich aufbauenden Druckdifferenz über der beweglichen Wand 3 unmittelbar Hilfskraft aufgebaut.

Die Hilfskraft wird über die Stirnfläche 37 des Ventilgehäuses 6 auf die Reaktionselemente 35 und 36 übertragen und führt dort zu einer Druckerhöhung.

Diese Druckerhöhung im Reaktionselement 35 wirkt natürlich nicht nur axial in Richtung des Reaktionskolbens 10 zur Übertragung einer Ausgangskraft auf den Primärkolben 11 des Hauptbremszylinders 9, sondern auch radial auf die in dieser Richtung elastischen Hülse des äußeren Übersetzungskolbens 31. Dadurch wird der äußere Übersetzungskolben 31, entspre­ chend dem eingeleiteten Kraftniveau, mit seiner inneren Mantelfläche 54 über die Länge F fest auf die entsprechende äußere Mantelfläche 55 des inneren Übersetzungskolbens 30 gepresst, und mit diesem reibschlüssig fest zu einer gemeinsam wirkenden Einheit verbunden.

Die Grundübersetzung dieses BKV errechnet sich somit aus der wirksamen Fläche über dem Durchmesser C, dividiert durch die gesamte wirksame Fläche über dem Durchmesser D.

Im nachfolgenden ist mit dem Begriff "Kennlinie" der Verlauf der Ausgangskraft über der Eingangskraft gemeint, deren schematische Verläufe in Fig. 13 dargestellt sind.

Wurde eine Betätigungskraft unterhalb des Aussteuerpunktes T eingeleitet, so werden die Übersetzungskolben 30 und 31 zusammen mit dem Steuerkolben 14 durch den ansteigenden Druck in den Reaktionselementen 35 und 36 wieder nach hinten gedrückt.

Die wieder auf das Steuerventil 21 aufsetzende Dichtkante 18 verhindert eine weitere Belüf­ tung der Regelkammer 5, wodurch der BKV eine Halteposition erreicht.

Wird die Betätigungskraft anschließend verringert, so wird der Steuerkolben 14 mit seiner Dichtkante 18 von den Reaktionselementen 35 und 36 über die Übersetzungskolben 30 und 31 weiter auf das Steuerventil 21 gedrückt, wodurch dieses von der Vakuumdichtkante 22 des Ventilgehäuses 6 abgehoben, und damit der Druck in der Regelkammer 5 entsprechend der Rücknahme der Betätigungskraft reduziert wird, bis der BKV bei weiterer Zurücknahme der Betätigungskraft mit der Anlage des Anschlaggliedes 19 am Absatz 20 des hinteren Gehäuse­ teiles 2 wieder seine Lösestellung erreicht.

Wird jedoch auch bei einer Normalbetätigung die Betätigungskraft bis über den Aussteuer­ punkt T hinaus erhöht, so steigt die Hilfskraft mit Erreichen des Aussteuerpunktes und damit auch der Druck in den Reaktionselementen 35 und 36 nicht mehr proportional zur Eingangs­ kraft an. Dadurch wird aber auch die Klemmkraft zwischen den beiden Übersetzungskolben 30 und 31 nicht mehr weiter erhöht.

Dies führt dazu, daß der innere Übersetzungskolben 30 von dem Steuerkolben 14 oberhalb des Aussteuerpunktes durch die Hülse 49 des äußeren Übersetzungskolbens 31 hindurch soweit in das Reaktionselement 36 hineingedrückt werden kann, bis der Abstand B zwischen dem äußeren Übersetzungskolben 31 und dem Steuerkolben 14 zu Null wird.

Dies hat für den Vorhub keine nennenswerten Auswirkungen. Auch bei einem schnellen Rückhub, z. B. bei einer schnellen Zurücknahme der Fußkraft durch den Fahrer, bleibt diese Relativbewegung zwischen den beiden Übersetzungskolben 30 und 31 nahezu unbemerkt.

Beim langsamen, geregelten Rückhub entspricht das Verhalten dann jedoch nicht mehr dem eines üblichen BKV und wird von dem Verhältnis des Abstandes A, zwischen dem Bund 50 des äußeren Übersetzungskolbens 31 und dessen Anschlag 51 im Ventilgehäuse 6, zum Abstand B, zwischen dem Bund 50 des äußeren Übersetzungskolbens 31 und der kreisringför­ migen Stirnfläche 53 des Steuerkolbens 14, bestimmt.

Ist der Abstand B in Lösestellung des BKV wie in Fig. 3 dargestellt größer oder im Grenzfall gleich dem Abstand A und bei einer vorausgegangenen Betätigung oberhalb des Aussteuer­ punktes zu Null geworden, so kommt beim Rückhub der Bund 50 des äußeren Übersetzungs­ kolbens an der Anschlagfläche 51 im Ventilgehäuse 6 zur Anlage (d. h. auch Abstand A wird zu Null) bevor der Steuerkolben 14 das Steuerventil 21 zur langsamen, geregelten Druckab­ senkung in der Regelkammer 5 von der Dichtkante 22 abheben kann. Ein solcher Betriebszu­ stand ist zur Verdeutlichung in Fig. 4 dargestellt.

Da der äußere Übersetzungskolben 31 reibschlüssig fest mit dem inneren Übersetzungskolben 30 verbunden ist, stützt sich nun aber auch die gesamte Reaktionskraft nicht mehr auf dem Steuerkolben 14 sondern auf dem Ventilgehäuse 6 ab.

Beim weiteren Rückhub verläßt der Steuerkolben 14 seine Anlage an den Übersetzungskolben 30, 31 und gelangt mit seiner Dichtkante 18 zur Anlage auf dem Steuerventil 21, und hebt dadurch dieses von der Anlage auf der Dichtkante 22 ab, was schließlich zur Druckabsenkung in der Regelkammer führt.

Wegen der fehlenden Reaktionskraft ist ein dosierter Abbau der Ausgangskraft in diesem Betriebszustand nur noch bedingt möglich.

Für die Kennlinie beim Rückhub bedeutet dies, daß die Eingangskraft vom Punkt U nahezu vollständig bis zum Punkt W zurückgenommen werden muß, damit die Hilfskraft wieder abgebaut werden kann, und der BKV in Punkt R wieder seine Lösestellung erreicht.

Ein Fahrer würde in einem solchen Fall eine ungewöhnlich große Kraft-Hysterese zwischen Auf- und Abbau der Bremswirkung bemerken.

Die Kraft der Feder 32 zwischen den Übersetzungskolben 30 und 31 ist zumindest so hoch auszulegen, daß beide Kolben nach einer Betätigung oberhalb des Aussteuerpunktes, in Lösestellung trotz einer eventuell noch vorhandenen geringen Restklemmkraft wieder sicher in die Ausgangsposition, wie u. a. in Fig. 3 dargestellt, gebracht werden können.

Ist der Abstand B in Lösestellung des BKV jedoch kleiner als der Abstand A, so kann der Steuerkolben 14 beim Rückhub das Steuerventil 21 zur langsamen, geregelten Druckab­ senkung in der Regelkammer 5 von der Dichtkante 22 abheben, bevor der äußere Überset­ zungskolben 31 mit seinem Bund 50 den rückwärtigen Anschlag 51 im Ventilgehäuse 6 erreicht.

Der Abbau der Ausgangskraft erfolgt dann von Punkt U entlang der Aussteuerlinie bis zum Punkt V, dem Aussteuerpunkt der aktuellen höheren Übersetzung, und dann bis hinunter zum Punkt R der Lösestellung des BKV.

Da sich in diesem Fall die über den Übersetzungskolben 30,31 wirkende Reaktionskraft weiterhin über den Steuerkolben 14 auf der Betätigungsstange 13 abstützt, kann der Fahrer die Bremskraft während des Abbaus nahezu wie gewohnt dosieren und würde bis auf eine relativ geringe Vergrößerung der Kraft-Hysterese von der vorangegangenen Relativbewegung der beiden Übersetzungskolben 30 und 31 nichts bemerken.

Wird das Bremspedal durch den Fahrer in einer Notsituation panikartig schnell niedergetreten, so kann der Aufbau der Hilfskraft, welcher durch die schnelle Öffnung der Atmosphärendicht­ kante 18 des Steuerkolbens 14 eingeleitet wurde, dem schnellen Aufbau der Eingangskraft nicht mehr folgen.

Da dadurch auch der Aufbau des Druckes in den Reaktionselementen 35 und 36 nacheilt, kann der Steuerkolben mit seiner Stirnfläche 29 den inneren Übersetzungskolben 30, in der Anfangsphase einer solchen schnellen Betätigung, durch den äußeren Übersetzungskolben 31 hindurchdrücken, bis der Abstand B zwischen dem Steuerkolben 14 und dem äußeren Übersetzungskolben 31 zu Null wird.

Unmittelbar im Anschluß daran erhöht sich aber auch die Hilfskraft, welche sich über die Kreisringiläche 37 des Ventilgehäuses 6 auf dem Reaktionselement 35 abstützt, und damit auch der Druck in den Reaktionselementen 35 und 36.

Dies führt dazu, daß der radial elastische äußere Übersetzungskolben 31 in der vorgefahrenen Position des inneren Übersetzungskolben 30 mit diesem reibschlüssig fest zu einer gemeinsa­ men übersetzungsbestimmenden Einheit verbunden wird.

Gleichzeitig wirkt der sich aufbauende Druck in den Reaktionselementen jedoch auch als axiale Reaktionskraft auf die Übersetzungskolben 30 und 31 und somit auf den Steuerkolben 14 zurück, was bei einer Betätigung unterhalb des Aussteuerpunktes zur Folge hat, daß sich die Dichtkante 18 des Steuerkolbens 14 wieder dem Steuerventil 21 nähert.

Hat sich der äußere Übersetzungskolben 31 in diesem Betriebszustand mit seinem Bund 50 nahezu bis an seinen Rückwärtigen Anschlag 51 im Ventilgehäuse 6 zurückgezogen, kann das Reaktionselement 35 dem Bund 50 über dem Durchmesser D nicht mehr folgen und verliert, wie in Fig. 4 andeutungsweise dargestellt, weitestgehend den Kontakt zu der bei Normalbe­ tätigung voll übersetzungswirksamen Fläche 62. Damit wirkt die Reaktionskraft der Reaktion­ selemente 35 und 36 im wesentlichen nur noch über die Stirnfläche 38 des inneren Über­ setzungskolbens 30 über den Steuerkolben 14 auf die Betätigungsstange 13 zurück. Dies führt somit zu einer sprunghaften Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses des BKV und damit zu einer deutlichen Erhöhung der Ausgangskraft bei gleicher Eingangskraft.

Ist in Lösestellung der Abstand B, zwischen Steuerkolben 14 und äußerem Übersetzungskol­ ben 31, wiederum größer als der Abstand A, zwischen äußerem Übersetzungskolben 31 und Ventilgehäuse 6, so nehmen die Einzelteile im Ventilgehäuse in der Haltephase einer Notbrem­ sung eine Position wie in Fig. 4 dargestellt ein.

In dieser Position ist die Dichtkante 18 vom Steuerventil 21 abgehoben, der äußere Überset­ zungskolben 31 ist mit dem inneren Übersetzungskolben 30 reibschlüssig fest verbunden und stützt sich mit seinem Bund 50 an seiner rückwärtigen Anschlagfläche 51 im Ventilgehäuse 6 ab.

Dadurch kann auch mit sehr geringer Eingangskraft die maximale Hilfskraft des BKV aufrechterhalten werden. Ein dosierter Bremskraftabbau ist dann allerdings, wie schon oben beschrieben, wiederum nur bedingt möglich.

Ist dagegen wiederum der Abstand B, zwischen Steuerkolben 14 und äußerem Übersetzungs­ kolben 31, kleiner als der Abstand A, zwischen äußerem Übersetzungskolben 31 und Ventilge­ häuse 6, so stellt sich wegen des Übersetzungssprungs zwar ebenfalls eine deutliche Erhöhung der Ausgangskraft ein, doch muß zur Beibehaltung der vollen Hilfskraft zumindest soviel Eingangskraft aufrechterhalten werden, wie zum Verbleib im Aussteuerpunkt V der erhöhten Verstärkerübersetzung notwendig ist. Wird weniger Eingangskraft aufrechterhalten, so stellt sich eine entsprechend geringere Ausgangskraft auf der Kennlinie R-V der erhöhten Verstär­ kerübersetzung unterhalb des Aussteuerpunktes V ein.

Dies hat jedoch den Vorteil, daß die Bremskraft auch nach einer panikartigen Notbremsung wieder gut dosiert abgebaut werden kann.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen beispielhaft zwei Ausführungsformen eines radial elastischen äußeren Übersetzungskolbens.

In Fig. 5 und 6 hat der Kolben 31 einen einzigen durchgehenden Schlitz 39. In dieser Ausführungsform ist der Kolben radial relativ steif, sodaß diese Ausführung vorzugsweise bei relativ weichem Material wie Aluminium oder Kunststoff eingesetzt werden kann.

In Fig. 7 und 8 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Übersetzungskolben 50 wechselseitig mit jeweils 4 Schlitzen 40 und 41 versehen ist, die nicht ganz bis zum jeweiligen anderen Ende durchgeführt werden.

Durch diese Art der Schlitzung können auch sehr hochfeste Materialien radial sehr weich ausgeführt werden.

Die Kontaktflächen 54, 55 zwischen innerem und äußerem Übersetzungskolben 30, 31 sind vorzugsweise im wesentlichen glatt und eben auszuführen, so daß die notwendige Klemm­ kraft gegen eine axiale Verschiebung der beiden Teile, bei Normalbetätigung des BKV unter­ halb des Aussteuerpunktes, allein durch Reibschluß erreicht wird.

Um die Funktion jedoch nicht nur vom eventuell zu stark schwankenden Reibwert zwischen den beiden Teilen 30, 31 abhängig zu machen, könnte es auch sinnvoll sein, die entsprechen­ den Kontaktflächen 54, 55 von äußerem und innerem Übersetzungskolben 30, 31, z. B. durch konzentrische, ineinandergreifende Rillen oder Absätze im Bereich der Länge F zu versehen. Eine z. B. vom Reaktionsring 35 erzeugte Klemmkraft würde in diesem Fall auch durch einen mehr oder weniger starken Formschluß eine Axialbewegung zwischen den beiden Teilen 30, 31, bei Normalbetätigung des BKV, unter Umständen auch deutlich über den Aussteuerpunkt hinaus verhindern.

Die Feder 32, die den inneren und den äußeren Übersetzungskolben 30 und 31 gegeneinander verspannt, hat in erster Linie die Aufgabe diese beiden Teile, nach einer Notbremsung oder nach einer Betätigung über den Aussteuerpunkt hinaus, in Lösestellung des BKV wieder in ihre Ausgangslage zu bringen. Für diese Aufgabe ist die Kraft dieser Feder mindestens auszulegen.

Es ist jedoch leicht einzusehen, daß eine Erhöhung der Vorspannkraft der Feder 32 auch einen erhöhten Widerstand gegen eine Relativverschiebung zwischen den beiden Übersetzungs­ kolben 30 und 31 bewirkt. Damit wird eine Erhöhung der Vorspannkraft dieser Feder auch sinnvoll, wenn die Ansprechschwelle für das Zuschalten der Notbremsfunktion, also das Umschalten auf eine höhere Verstärkerübersetzung, in Richtung höhere Betätigungsgeschwin­ digkeit verschoben werden soll.

Das Reaktionselement ist hier in den Fig. 1 bis 4 zweiteilig als Reaktionsscheibe 36 und Reaktionsring 35 ausgeführt. Es ist jedoch naheliegend ein solches Reaktionselement, wie in den Fig. 9 und 12 dargestellt, auch als ein einziges Teil 52 herzustellen.

Weiterhin wäre es insbesondere für den Produktionsprozeß des BKV auch sinnvoll den äußeren Übersetzungskolben 31 direkt mit einem Reaktionsring 35 oder einem Reaktionsele­ ment 52 zu umspritzen und mit diesem zu vulkanisieren.

Fig. 9 zeigt wiederum eine Ausschnittsvergrößerung des Schaltbereichs eines erfindungsge­ mäßen BKV mit einem im vorderen Bereich im wesentlichen geschlossenen Übersetzungskol­ ben 56. Die axial beabstandeten übersetzungswirksamen Flächen 57 und 58 befinden sich gemeinsam auf diesem Kolben.

Da der innere Kolben 59 in dieser Ausführung keinen direkten Kontakt mehr zum Reak­ tionselement 52 hat, ist er hier nicht mehr übersetzungswirksam. Er hat bei langsamer Betäti­ gung lediglich noch die Aufgabe eine feste Verbindung mit dem Übersetzungskolben 56 einzu­ gehen und bei sehr schneller Betätigung eine Relativbewegung im Sinne einer Erhöhung der Verstärkerübersetzung zwischen beiden Teilen zuzulassen. Da nun bei langsamer Betätigung die gesamte Eingangskraft über die Klemmverbindung vom inneren Kolben 59 auf den Übersetzungskolben 56 übertragen werden muß, ist die Kraft der Feder 32 sowie die wirk­ same Klemmlänge G dieser erhöhten Axialkraft anzupassen.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine mögliche Ausführungsform des Übersetzungskolbens 56. Von jeder Seite ist dieser Kolben mit jeweils 3 nicht ganz bis zum anderen Ende durchgeführ­ ten Schlitze 59 und 60 versehen.

Eine Funktionserweiterung des erfindungsgemäßen BKV ist in Fig. 12 dargestellt. In dieser Darstellung ist der übersetzungswirksame Bund des äußeren Übersetzungskolbens 31 nicht wie in Fig. 3 dargestellt, einteilig mit der radial elastischen Hülse ausgeführt, sondern als separates Teil 42 ausgebildet, welches mit Hilfe der Feder 43 und dem Nutring 44 gegen den Bund 61 der radial elastische Hülse 45 vorgespannt ist.

In dieser Ausführungsform erfolgt eine Erhöhung der Verstärkerübersetzung nicht nur wie im vorangegangenen beschrieben bei einer panikartigen Notbremsung, sondern immer auch dann, wenn eine bestimmte durch die Vorspannkrafl der Feder 43 definierte Eingangskraft über­ schritten wird.

Beim Überschreiten dieser Eingangskraft weicht der äußere Übersetzungskolben 42 bei weite­ rer Erhöhung der Eingangskraft kontinuierlich nach hinten aus, sodaß dessen übersetzungs­ wirksame Kreisringfläche 46 immer unwirksamer wird.

Mehr und mehr wird die Übersetzung des BKV bei weiterer Steigerung der Eingangskraft allein von der Stirnfläche 47 des inneren Übersetzungskolbens 48 bestimmt und damit natür­ lich auch erhöht.

In Fig. 13 ist die Kennlinie eines solchen BKV schematisch durch den Linienzug R-S-X-V-U dargestellt.

Bei S beginnt sich der Übersetzungskolben 42 gegen die Kraft der Feder 43 nach hinten zu bewegen und erreicht bei bei X die Grundlinie R-V der erhöhten Steigung.

In Fig. 12 ist somit in einfachster Weise die Kombination einer von der Betätigungsge­ schwindigkeit abhängigen mit einer von der Eingangskraft abhängigen Übersetzungsänderung dargestellt.

Claims (12)

1. Pneumatischer Bremskraftverstärker insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Verstärkergehäuse (1 und 2), dessen Innenraum durch mindestens eine bewegliche Wand (3) in eine Unterdruckkammer (4) und eine Regelkammer (5) unterteilt ist, welche kraftübertragend mit einem Ventilgehäuse (6) gekoppelt ist, welches ein Steuerventil (21) zum Steuern einer auf die bewegliche Wand (3) wirkenden pneumati­ schen Druckdifferenz aufweist, und durch eine Betätigungsstange (13) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines die Verstärkung eines Bremskraftver­ stärkers beeinflussende Bauteil (31, 56) mit Mitteln versehen ist, die den bei einer relativ langsamen Betätigung entstehenden hydraulischen Druck in einem elastischen Reaktionselement (35, 52) dazu nutzen, um mit einem in Betätigungsrichtung direkt mit einem Eingangskolben (14) gekoppelten Bauteil (30, 59), welches ebenfalls über­ setzungsbeeinflussend ausgebildet sein kann, dieses zumindest bis zum Aussteuer­ punkt (T) unverrückbar fest mit diesem verbinden, und dadurch die Einhaltung der Grundübersetzung des Bremskraftverstärkers sicherstellen, die bei sehr schneller Betätigung jedoch, den verzögerten Druckaufbau im Reaktionselement (35, 52) nutzend, eine Relativbewegung zwischen beiden Teilen (30, 31) im Sinne einer Erhöhung der Verstärkerübersetzung zulassen.

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verstärkung des Bremskraftverstärkers bestim­ menden Wirkflächen (38, 62) auf zwei Übersetzungskolben (30, 31) verteilt sind, und axial voneinander beabstandet sind, und der äußere Übersetzungskolben (31) im wesentlichen über den axialen Abstand der beiden Wirkflächen (38, 62) als eine radial elastische Hülse ausgebildet ist.

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verstärkung des Bremskraftverstärkers bestim­ menden Wirkflächen (57, 58) axial beabstandet sind, und sich auf einem einzigen Übersetzungskolben (56) befinden, der im wesentlichen über den axialen Abstand der beiden Wirkflächen (38, 62) der als radial elastische Hülse ausgebildet ist.

4. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für eine relativ langsame Betätigung notwendige feste Verbindung zwischen den beiden Übersetzungskolben (30, 31), oder zwischen einem Übersetzungskolben (56) und einem inneren Kolben (59), durch Aufeinanderpressen von im wesentlichen glatten Oberflächen makroskopisch ausschließlich durch Reib­ schluß erfolgt.

5. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen zwischen den beiden Übersetzungs­ kolben (30, 31), oder zwischen einem Übersetzungskolben (56) und einem inneren Kolben (59), z. B. mit konzentrischen ineinandergreifenden Wellen oder Rillen verse­ hen sind, und somit die Verbindung zwischen den jeweiligen Teilen beim Aufeinander­ pressen durch den Druck im Reaktionselement (52) zumindest teilweise auch durch makroskopischen Formschluß erfolgt.

6. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionselement zweiteilig ausgebildet ist und aus einer Reaktionsscheibe (36) und einem Reaktionsring (35) besteht.

7. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionselement (52) als ein einziges Bauteil ausgebildet ist.

8. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungskolben (56) bzw. der äußere Überset­ zungskolben (31) entweder mit dem Reaktionsring (35) oder mit dem Reaktionsele­ ment (52) durch Vulkanisieren verbunden wird.

9. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionsmaß (A) kleiner oder gleich dem Funk­ tionsmaß (B) ist.

10. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionsmaß (A) größer als das Funktionsmaß (B) ist.

11. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechschwelle, d. h. die Anpassung der Über­ setzungsumschaltung bei einer Notbremsung an eine bestimmte Betätigungsgeschwin­ digkeit, mit Hilfe der Vorspannkraft einer Feder (32) zwischen den beiden Über­ setzungskolben (30 und 31) bzw. zwischen einem Übersetzungskolben (56) und einem inneren Kolben (59) erfolgt.

12. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußere übersetzungswirksame Fläche (46) auf einem separaten Bauteil (42) befindet, und dieses Bauteil durch eine Feder (43) gegen eine radial elastische Hülse (45) derart vorgespannt ist, daß eine Erhöhung der Verstärkerübersetzung stets auch beim Überschreiten einer definierten Eingangskraft erfolgt.