DE3842459A1 - Vorrichtung zum erzeugen einer druckdifferenz in einem hauptmembrangehaeuse eines bremskraftverstaerkers fuer die verwendung in einem fahrzeug mit dieselmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz im Hauptmembrangehäuse eines Premskraftverstärkers für die Verwendung in einem Fahrzeug mit Dieselmotor (Kompressionszündermotor).

Ein solcher Bremskraftverstärker ist zwischen einem Brems­ pedal und einer auf die Räder des Fahrzeugs wirkenden Bremsanlage angeordnet. Für die Verstärkung der Bremskraft wird in einem Hauptmembrangehäuse des Bremskraftverstärkers eine Druckdifferenz zwischen einer Hochdruckkammer und einer Niederdruckkammer erzeugt, um den für die Betätigung des Bremspedals notwendigen Kraftaufwand zu verringern. Im Falle eines Fahrzeugs mit Ottomotor entsteht im Ansaug­ krümmer des Motors ein gewisser Unterdruck, welcher dazu verwendet werden kann, einen entsprechenden Unterdruck in der Niederdruckkammer des Hauptmembrangehäuses zu erzeugen. Dadurch ergibt sich die für die Bremskraftverstärkung not­ wendige Druckdifferenz zwischen der unter atmosphärischem Druck stehenden Hochdruckkammer und der am Ansaugkrümmer angeschlossenen Niederdruckkammer des Membrangehäuses. Dementsprechend ist hier keine zusätzliche Vorrichtung für die Erzeugung der Druckdifferenz notwendig.

Bei einem Dieselmotor ist es demgegenüber nicht möglich, oder wenigstens nicht zweckmäßig, den Ansaug-Unterdruck für die Bremskraftverstärkung zu nutzen, weshalb mit einer eigens dafür vorgesehenen Vorrichtung ein Unterdruck oder ein Überdruck erzeugt werden muß, um zwischen der Hoch­ druckkammer und der Niederdruckkammer des Hauptmembran­ gehäuses die notwendige Druckdifferenz herstellen zu können.

Bei einer in Fig. 3 und 4 der Zeichnung dargestellten bekannten Bremskraftverstärkeranlage für ein von einem Dieselmotor angetriebenes Fahrzeug dient eine direkt oder indirekt vom Dieselmotor angetriebene Luftpumpe 100 dazu, in einer Niederdruckkammer 102 a eines Hauptmembrangehäuses 102 einen Unterdruck zu erzeugen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Dieselmotor mit einer außen daran angebrachten Lichtmaschine 103 versehen, an welcher die Luftpumpe 100 angeflanscht ist, so daß die Wellen der Lichtmaschine 103 und der Luftpumpe 100 miteinander fluchten. Die Antriebsübertragung vom Dieselmotor 101 zur Lichtmaschine 103 erfolgt über einen Keilriemen 105, welcher über eine auf der Kurbelwelle 113 sitzende Keil­ riemenscheibe 104 a und eine auf der Welle der Lichtmaschine 103 sitzende Keilriemenscheibe 104 b geführt ist. Die Welle der Lichtmaschine 103 ist mit der Welle der Luftpumpe 100 verbunden, so daß die Luftpumpe 100 während des Betriebs des Dieselmotors ständig angetrieben ist.

Die als Schieberpumpe ausgebildete Luftpumpe 100 ist über eine Saugleitung 106 mit der Unterdruckkammer 102 a des Hauptmembrangehäuses 102 strömungsverbunden, um die darin enthaltene Luft anzusaugen und somit einen Unterdruck zu erzeugen. Der Auslaß der Luftpumpe 100 ist über eine Auslaßleitung 107 mit dem Innenraum der Ölwanne 108 des Dieselmotors verbunden, so daß die von der Luftpumpe 100 geförderte Luft in die Ölwanne gelangt. Außerdem ist die Luftpumpe 100 über eine Ölleitung 109 mit der Ölwanne 108 verbunden, so daß durch den von der Luftpumpe 100 erzeugten Unterdruck Öl aus der Ölwanne angesaugt wird, um die Luft­ pumpe zu schmieren.

Da die Luftpumpe 100 in der beschriebenen Anordnung antriebsübertragend mit dem Dieselmotor 101 verbunden ist, werden auch sehr hohe Drehzahlen des Motors direkt auf die Luftpumpe übertragen. Dementsprechend muß die Luftpumpe ausreichend geschmiert werden, um die hohen Drehzahlen aushalten zu können. Diese Schmierung erfolgt, wie vor­ stehend angedeutet, mit über die Ölleitung 109 aus der Ölwanne 108 des Motors angesaugtem Motoröl. Überschüssiges Schmieröl wird dabei von der Luftpumpe 100 über die Auslaßleitung 107 zurück in die Ölwanne 108 befördert. Es wäre zwar auch möglich, die von der Luftpumpe 100 aus der Niederdruckkammer 102 a angesaugte Luft direkt ins Freie entweichen zu lassen. Dabei würde dann jedoch auch das Öl ins Freie entweichen, was nicht nur zu einem sehr hohen Ölverbrauch, sondern auch zu einer beträchtlichen Verschmutzung des gesamten Motorbereichs führen würde. Aus diesem Grunde muß die Luftpumpe 100 über die Auslaß­ leitung 107 mit der Ölwanne 108 verbunden sein, um das Öl in diese zurückzubefördern.

In der in Fig. 3 und 4 dargestellten Anordnung sind die Lichtmaschine 103 und die Luftpumpe 100 an der Seite des Dieselmotors 101 angeordnet, an welcher der Auspuff­ krümmer 110 angeschlossen ist. Zu der Bremsanlage gehören ferner ein Bremspedal 111, eine Hochdruckkammer 102 b des Hauptmembrangehäuses 102 und ein Hauptbremszylinder 112 für die Erzeugung eines gesteuert variablen hydraulischen Drucks zum Betätigen der Radbremsen. Ferner wird in bekannter Weise zwischen den Kolben und den Zylinder­ wandungen hindurch aus den Verbrennungsräumen in das Kurbelgehäuse des Motors entweichendes Gas G erneut der Ansaugseite des Motors zugeführt, um die unverbrannten Gase zu nutzen und unnötige Luftverschmutzung zu vermeiden. Der vorstehend beschriebene Bremskraftverstärker für die Verwendung in einem von einem Dieselmotor angetriebenen Kraftfahrzeug hat die folgenden Nachteile:

1. Nachteile aufgrund der direkten Antriebsverbindung der Luftpumpe mit dem Motor:

• a) Bei einem Blockieren der Welle der Luftpumpe, etwa durch in die Luftpumpe eingedrungene Fremdkörper oder Beschädigung des Läufers der Luftpumpe 100, kommt auch die Lichtmaschine 103 zum Stillstand, da ihre Welle direkt mit der der Luftpumpe 100 verbunden ist. Dies führt zu einer erhöhten Belastung des Dieselmotors und gegebenenfalls zum Abreißen des Keilriemens 105, so daß der Motor dann still­ gesetzt werden müßte.
• b) Jede Drehzahländerung des Dieselmotors 101 führt zu einer entsprechenden Drehzahländerung der Welle der Luft­ pumpe 100. Eine gleichmäßige Arbeitsweise der Luftpumpe ist daher nicht möglich. Im Stillstand des Motors wird auch die Luftpumpe 100 nicht angetrieben, so daß dann auch keine Bremskraftverstärkung stattfindet.
• c) Da die Luftpumpe 100 unmittelbar vom Dieselmotor 101 angetrieben ist, ergibt sich ein entsprechender Leistungs­ verlust des Motors. So wird die Luftpumpe 100 auch dann angetrieben, wenn überhaupt nicht gebremst werden soll, wodurch sich die vom Motor abgegebene Leistung verringert.

2) Nachteile aufgrund der Schmierung der Luftpumpe mit dem Motoröl:

• a) Bei einem Auftreten von Undichtigkeiten an der Unter­ druckseite, z.B. am Hauptmembrangehäuse 102 oder in der Saugleitung 106, kann Außenluft in die Anlage eindringen, so daß die Luftpumpe 100 eine übermäßig große Luftmenge zu verarbeiten hat, welche dann über die Auslaßleitung 107 in die Ölwanne 108 gefördert wird. Wie vorstehend bereits ausgeführt, wird das aus den Zylindern in Kurbelgehäuse entweichende Gas G zur Ansaugseite des Motors zurückgeführt. Zusammen damit wird auch die von der Luftpumpe 100 geför­ derte Luft zur Ansaugseite zurückgeführt. Bei einer über­ mäßig starken Luftförderung der Luftpumpe kann dann die Menge des zurückgeführten Gas-Luftgemischs ein vorgege­ benes Maß übersteigen, was zu einer verringerten Motor­ leistung führt.
  Um diesem Mangel abzuhelfen, wurde bereits erwogen, die in die Ölwanne geförderte Luft von dort aus ins Freie ent­ weichen zu lassen. Dabei würde dann jedoch auch das Leckgas G ins Freie entweichen und eine zusätzliche Luftverschmut­ zung verursachen.
  Würde andererseits die von der Luftpumpe angesaugte Luft direkt ins Freie abgeführt, dann würde dies zu der oben bereits erwähnten Vergeudung des Schmieröls führen.
• b) Im Stillstand des Motors bzw. der Luftpumpe 100 besteht die Möglichkeit, daß das von der Luftpumpe angesaugte Motoröl über die Saugleitung 106 in das Hauptmembrangehäuse 102 gelangt und dieses verunreinigt, so daß notwendige Wartungsarbeiten erschwert sind. Darüber hinaus kann das in das Hauptmembrangehäuse eindringende Motoröl gewisse Fremdkörper enthalten, z.B. Abriebteilchen vom Läufer der Luftpumpe. Solche Fremdkörper können zu einer Beschädigung des Hauptmembrangehäuses führen, so daß dieses undicht wird und seine Aufgabe nicht mehr erfüllen kann.

Ein Ziel der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz in einem Hauptmembrangehäuse eines Bremskraftverstärkers für die Verwendung in einem von einem Dieselmotor angetriebenen Fahrzeug, insbesondere einer Vorrichtung der genannten Art, bei welcher die vorstehend erläuterten Mängel einer der­ artigen Anlage beseitigt sind.

Bei einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz in einem Hauptmembrangehäuse eines Bremskraftverstärkers für die Verwendung in einem von einem Dieselmotor angetriebenen und eine elektrische Stromquelle aufweisenden Fahrzeug, in welchem die Vorrichtung bzw. der Bremskraftverstärker zur Verringerung des für die Betätigung der Radbremsen notwen­ digen Kraftaufwands zwischen einem Bremspedal und einer auf wenigstens ein Rad wirkenden Bremsanlage angeordnet ist, ist das vorstehend genannte Ziel erreicht durch eine mit dem Dieselmotor nicht antriebsübertragend verbundene Pumpe, durch einen antriebsübertragend mit der Pumpe ver­ bundenen und wahlweise von der elektrischen Stromquelle gespeisten Motor, durch eine die Pumpe mit einer Hochdruck­ kammer oder einer Niederdruckkammer des Hauptmembrangehäuses verbindende Strömungsleitung, durch einen zur Erzeugung eines Schaltsignals auf einen vorbestimmten Fluiddruck ansprechenden Druckfühler und durch eine mit dem Motor und der elektrischen Stromquelle sowie mit dem Druckfühler verbundene Steuerschaltung zum selektiven Unterbrechen der elektrischen Stromspeisung des Motors bei Auftreten des Schaltsignals.

Durch den vom Betriebszustand des Dieselmotors unabhängigen Antrieb der Pumpe wird der Innendruck der jeweils mit der Pumpe verbundenen Kammer des Hauptmembrangehäuses erhöht oder gesenkt, so daß sich gegenüber der jeweils anderen Kammer die notwendige Druckdifferenz ergibt, welche zu der gewünschten Verringerung des zum Betätigen der Bremsen erforderlichen Kraftaufwands am Bremspedal führt.

Die Pumpe wird also unabhängig vom Dieselmotor von einem eigenen Motor angetrieben. Der Druckfühler überwacht den von der Pumpe in der Strömungsleitung und in der mit dieser verbundenen Kammer des Hauptmembrangehäuses erzeugten Über- oder Unterdruck und erzeugt bei Erreichen des vorbestimmten Fluiddrucks das Schaltsignal, welches der Steuerschaltung zugeleitet wird. In Abhängigkeit von dem Schaltsignal steuert die Steuerschaltung die Stromspeisung des Motors, um die Pumpe in Gang zu setzen und anzuhalten. Die Strömungsleitung ist vorzugsweise mit einem zusätz­ lichen Ausgleichs-Luftbehälter verbunden, welcher nach Art eines Puffers dazu dient, plötzliche Druckschwankungen auszugleichen.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz in einem Haupt­ membrangehäuse eines Bremskraftverstärkers für die Verwendung in einem Fahrzeug mit Dieselmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Vorderansicht einer bekannten Vorrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz in antriebsüber­ tragender Verbindung mit einem Dieselmotor und

Fig. 4 eine schematisierte Darstellung des bekannten Bremskraftverstärkers für ein Fahrzeug mit Diesel­ motor.

In der folgenden Beschreibung sind anhand von Fig. 3 und 4 bereits Erläuterten entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und brauchen deshalb nicht erneut im einzelnen beschrieben zu werden.

In der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung ist eine dauergeschmierte oder sonstwie ohne Schmierung arbeitende Luftpumpe 1 mit einem Motor 2 ver­ bunden, welcher über eine Steuerschaltung 3 an einer elektrischen Stromquelle, z.B. einer herkömmlichen Fahrzeugbatterie 4 angeschlossen ist. Gemäß der Erfindung ist die Luftpumpe 1 also nicht vom Fahrzeugmotor angetrie­ ben, sondern von einem eigenen Motor 2. Deshalb werden erhöhte Drehzahlen des Fahrzeugmotors nicht auf die Luft­ pumpe 1 übertragen, so daß eine ohne Schmierung arbeitende Luftpumpe verwendet werden kann.

Die Luftpumpe 1 ist über eine Fluidleitung, insbesondere eine Saugleitung 6 mit einer Niederdruck(Unterdruck-)kammer 102 a strömungsverbunden. Ferner hat die Luftpumpe 1 einen Auslaß 10, über welchen die angesaugte Luft ins Freie entweichen kann.

Ein mit der Saugleitung 6 strömungsverbundener Ausgleichs­ behälter 5 ist nach Art eines Puffers wirksam, um plötz­ liche Druckänderungen auszugleichen.

Ein an der Saugleitung 6 angeschlossener Druckfühler, z.B. ein Druckschalter 7, dient der Überwachung des in der Leitung herrschenden Unterdrucks und ist mit der Steuerschaltung 3 des Motors 2 verbunden.

Ein in einem Hauptbremszylinder 112 erzeugter hydraulischer Druck dient der Betätigung wenigstens einer Bremse 8 an einem Rad 9.

Bis zum Ansprechen des Druckfühlers 7 auf einen vorbestimm­ ten Unterdruck bleibt die Verbindung des Motors 2 über die Steuerschaltung 3 mit der Batterie 4 bestehen, so daß die Luftpumpe 1 angetrieben wird, um Luft aus der Unterdruck­ kammer 102 a anzusaugen und sie über den Auslaß 10 ins Freie entweichen zu lassen.

Bei Erreichen des vorbestimmten Unterdrucks erzeugt der Druckfühler 7 ein diesen Zustand anzeigendes Signal, welches der Steuerschaltung 3 zugeleitet wird, um die Verbindung des Motors 2 mit der Batterie 4 zu unterbrechen. Dadurch kommt die Luftpumpe 1 zum Stillstand.

In der beschriebenen ersten Ausführungsform kann anstelle der ohne Schmierung arbeitenden Luftpumpe 1 auch eine Luftpumpe mit Ölschmierung verwendet werden. In diesem Falle müßte dann am Auslaß 10 ein Ölabscheider vorhanden sein, um entweichendes Öl aufzufangen und es in die Pumpe zurückzuführen.

In der in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsform ist eine Hochdruck(Überdruck-)kammer 102 b des Hauptmembran­ gehäuses 102 mit der Pumpe 1′ strömungsverbunden. Bei der Pumpe 1′ handelt es sich in diesem Falle um einen ohne Schmierung arbeitenden Kompressor, welcher die Hochdruck­ kammer 102 b mit einem Überdruck speist, so daß gegenüber der Niederdruckkammer 102 a eine für die Bremskraftverstär­ kung notwendige Druckdifferenz entsteht. Die Pumpe 1′ bzw. der Kompressor hat einen Einlaß 11 mit einem daran angebrachten Luftfilter 12, so daß der Kompressor 1′ über den Einlaß 11 und das Luftfilter 12 nur gereinigte Luft ansaugt.

Wie in der ersten Ausführungsform ist der Motor 2 über die Steuerschaltung 3 mit der Batterie 4 verbunden, bis ein Druckfühler 7′ auf einen vorbestimmten Überdruck anspricht, so daß die Hochdruckkammer 102 b ständig mit komprimierter Luft gespeist wird. Sobald der Druckfühler 7′ dann auf den vorbestimmten Überdruck anspricht, wird die Verbindung des Motors 2 mit der Batterie 4 unterbrochen. Sobald der Druck in dem an der Pumpe 1 bzw. 1′ angeschlos­ senen System wieder ansteigt (erste Ausführungsform) oder absinkt (zweite Ausführungsform), wird der Motor 2 erneut mit der Batterie 4 verbunden, um die Luftpumpe 1 bzw. den Kompressor 1′ wieder in Gang zu setzen.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Erzeugung einer Druckdifferenz im Hauptmembrangehäuse eines Bremskraft­ verstärkers für die Verwendung in einem Fahrzeug mit Dieselmotor die folgenden Vorteile erzielbar sind:

• a) Selbst bei einem Ausfall oder einem Blockieren der Luftpumpe bzw. des Kompressors und damit der Vorrichtung insgesamt ist der Betrieb des Dieselmotors nicht gestört, da die Luftpumpe bzw. der Kompressor nicht antriebsüber­ tragend mit dem Dieselmotor verbunden ist.
• b) Die Luftpumpe bzw. der Kompressor ist mit konstanter Drehzahl von einem eigenen Motor angetrieben, so daß unabhängig von veränderlichen Drehzahlen des Fahrzeug­ motors eine gleichmäßige Pumpenleistung verfügbar ist.
• c) Der Dieselmotor ist durch den Betrieb der Luftpumpe bzw. des Kompressors nicht belastet, so daß eine Leistungs­ einbuße durch den Betrieb der Luftpumpe bzw. des Kompressors vermieden ist.
• d) Selbst bei einem Auftreten von Undichtigkeiten in der Anlage wird die eindringende und von der Luftpumpe ange­ saugte größere Luftmenge Dank der Verwendung einer ohne Schmierung arbeitenden Luftpumpe nicht in die Ölwanne des Dieselmotors gefördert (ein der Auslaßleitung 107 der bekannten Ausführungsform entsprechendes Teil ist hier nicht vorhanden), sondern kann vielmehr ins Freie ent­ weichen. Dabei kommt es auch nicht zu einer Luftver­ schmutzung, da die geförderte Luft stets von den Leckgasen innerhalb des Dieselmotors getrennt bleibt.
• e) Dank der Verwendung einer ohne Schmierung arbeitenden Luftpumpe bzw. eines ohne Schmierung arbeitenden Kompressors dringt auch kein verunreinigtes Öl in das Hauptmembrangehäuse, wodurch die Wartung der Vorrichtung erleichtert und eine verlängerte Standzeit des Haupt­ membrangehäuses erzielbar ist.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz in einem Hauptmembrangehäuse eines Bremskraftverstärkers für die Verwendung in einem von einem Dieselmotor ange­ triebenen und eine elektrische Stromquelle aufweisenden Fahrzeug, in welchem die Vorrichtung zum Verringern des für die Betätigung wenigstens einer Radbremse notwendigen Kraftaufwands an einem Bremspedal zwischen diesem und einer Bremsanlage angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine mit dem Dieselmotor (101) nicht antriebsüber­ tragend verbundene Pumpe (1, 1′),
durch einen antriebsübertragend mit der Pumpe (1, 1′) verbundenen Motor (2), welcher zur Stromspeisung mit der elektrischen Stromquelle (4) verbindbar ist,
durch eine Strömungsleitung (6), über welche die Pumpe mit einer Hochdruckkammer (102 b) oder einer Niederdruckkammer (102 a) des Hauptmembrangehäuses (102) strömungsverbunden ist,
durch einen zur Erzeugung eines Schaltsignals auf einen vorbestimmten Fluiddruck ansprechenden Druckfühler (7, 7′) und
durch eine mit dem Motor (2) und der elektrischen Strom­ quelle (4) sowie mit dem Druckfühler (7, 7′) verbundene Steuerschaltung (3) zum selektiven Unterbrechen der elektrischen Stromspeisung des Motors (2) bei Auftreten des Schaltsignals.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pumpe eine Luftpumpe (1) ist und daß die Strömungsleitung (6) mit der als Unterdruckkammer ausgebildeten Niederdruckkammer (102 a) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pumpe ein Kompressor (1′) ist und daß die Strömungsleitung (6) mit der als Überdruckkammer ausgebildeten Hochdruckkammer (102 b) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich jeweils um eine ohne Schmierung arbeitende Pumpe (1, 1′) handelt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Strömungs­ leitung (6) ein Ausgleichsbehälter (5) angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühler (7) mit dem Innenraum der Strömungsleitung (6) verbunden ist.