DE4227286C2 - Pneumatischer Bremskraftverstärker, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Pneumatischer Bremskraftverstärker, insbesondere für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Bremskraftverstärkern dieser Gattung, die beispielsweise
aus DE 39 43 002 A1 sowie aus DE 92 02 154 U1 bekannt sind, ist das
erste gesteuerte Ventil üblicherweise über ein mechanisches Be
tätigungsglied mit dem Bremspedal eines Kraftfahrzeugs verbun
den, so daß dessen Fahrer das erste Ventil willkürlich betätigen
kann. Zum Betätigen des zweiten gesteuerten Ventils ist ein
Elektromagnet vorgesehen, der von einem Rechner abhängig ist,
welcher Signale mindestens eines Sensors auswertet. Ein solcher
Sensor kann beispielsweise die Drehverzögerung eines abgebrems
ten Rades beobachten oder den Beladungszustand des Fahrzeugs
oder, gemäß DE 40 28 290 C1, die Geschwindigkeit, mit der das
Bremspedal betätigt wird. In all diesen Fällen wird angestrebt,
den Bremsweg in kritischen Fahrsituationen dadurch zu verrin
gern, daß der Bremsanlage eine ausreichend starke Betätigungs
kraft auch dann zur Verfügung gestellt wird, wenn der Fahrer
das Bremspedal zu wenig kräftig betätigt. Dem liegt die Beob
achtung zugrunde, daß durchschnittlich geübte Fahrer in kriti
schen Fahrsituationen dazu neigen, das Bremspedal zwar plötz
lich, also mit großer Geschwindigkeit, dann aber nicht so kräf
tig zu betätigen, daß eine Bremsanlage, die mit einem Anti
blockiersystem (ABS) ausgerüstet ist, eine optimale Bremsung
ausführen kann.
Um dem abzuhelfen, begnügt man sich bei Bremskraftverstärkern
der genannten Gattung in kritischen Fahrsituationen nicht mit
der Ansteuerung durch das erste, vom Fahrer betätigte Ventil,
sondern man sorgt mit dem zweiten gesteuerten Ventil dafür, daß
bei Bedarf zwischen den beiden Kammern ein Druckunterschied
entsteht, der sich dem vom ersten Ventil bewirkten Druckunter
schied überlagert. Beispielsweise wird ein Signal, das von ei
nem am Bremspedal oder -gestänge angeordneten Sensor bei einem
vom Fahrer hervorgerufenen plötzlichen Bremsbetätigung abgege
ben wird, als Anzeichen dafür verstanden, daß eine Vollbremsung
auch dann notwendig ist, wenn der Fahrer eine dafür nicht aus
reichende Betätigungskraft zur Verfügung stellt. In solchen
Fällen wird über das vom Rechner gesteuerte zweite Ventil
Druckluft in den Druckraum eingeleitet, die von dort aus über
das erste Rückschlagventil in die erste Kammer gelangt, so daß
die bewegliche Wand verschoben wird und über ein Kraftabgabe
glied eine Bremsbetätigungskraft abgibt, in der Regel an einen
hydraulischen Hauptbremszylinder.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die in den
Druckraum einströmende Druckluft bei bestimmten Betriebszu
ständen das erste, normalerweise vom Fahrer gesteuerte Ventil
aufdrücken kann mit der Folge, daß ein Teil der Druckluft aus
der ersten Kammer des Bremskraftverstärkers entweicht, ohne
dort die gewünschte Arbeit verrichtet zu haben. Dieses uner
wünschte Öffnen des ersten gesteuerten Ventils läßt sich zwar
verhindern, indem man eine ohnehin vorhandene, dieses Ventil
normalerweise geschlossen haltende Feder entsprechend ver
stärkt. Mit einer solchen Verstärkung ist aber eine normaler
weise unerwünschte Veränderung des Regelverhaltens des Brems
kraftverstärkers verbunden.
JP 54-117874 A zeigt einen Bremskraftverstärker mit einer ersten
Kammer, einer von dieser durch eine bewegliche Wand getrennten
und mit einer Unterdruckquelle verbundenen zweiten Kammer und
einem gesteuerten Ventil, das bei Betätigung die erste Kammer
mit einem Druckraum verbindet. Der Druckraum ist über ein Rück
schlagventil mit der Umgebungsluft verbunden. Bei fortgesetztem
Bremsen nähert sich der Druck in der ersten Kammer dem Atmosphä
rendruck an, wodurch ein Steuerventil betätigt wird, das den
Druckraum mit einer Druckluftquelle verbindet.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Bremskraftverstär
ker der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß
vom zweiten gesteuerten Ventil in den Druckraum eingeleitete
Druckluft am vorzeitigen Entweichen gehindert wird, ohne daß
die Funktion des ersten gesteuerten Ventils beeinträchtigt
wird.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit dem Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker braucht das
erste gesteuerte Ventil im Vergleich zum Stand der Technik
nicht geändert zu werden. Es wird in Kauf genommen, daß dieses
Ventil unter bestimmten Betriebsbedingungen von der in den
Druckraum einströmenden Druckluft unbeabsichtigt geöffnet wird.
Die dann durch das erste gesteuerte Ventil hindurchströmende
Druckluft geht aber im wesentlichen nicht verloren, denn sie
füllt nur einen verhältnismäßig kleinen Sicherheitsraum zwi
schen dem ersten gesteuerten Ventil und dem erfindungsgemäßen
Rückschlagventil und hält dieses umso sicherer in seiner
Schließstellung, je stärker der Druck in dem Sicherheitsraum
ansteigt. Das zweite Rückschlagventil kann deshalb ohne eigene
Schließfeder ausgeführt sein, so daß es sich bei normaler,
mechanischer, Betätigung des ersten gesteuerten Ventils leicht
öffnet, um Luft aus der Umgebung ohne nennenswerten Widerstand
einströmen zu lassen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand
schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen pneumatischen Bremskraftverstärker samt zuge
hörigen Ventilen in einem axialen Längsschnitt und
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1.
Der dargestellte Bremskraftverstärker ist in bezug auf eine
Achse A im wesentlichen rotationssymmetrisch und hat ein Ver
stärkergehäuse 10, in dem eine erste, hintere Kammer 12 sowie
eine zweite, vordere Kammer 14 angeordnet und durch eine be
wegliche Wand 16 voneinander getrennt sind. Durch das Verstär
kergehäuse 10 erstrecken sich zwei achsparallele Zuganker 18,
von denen nur einer dargestellt ist. Mit den beiden Zugankern
18 läßt sich der Bremskraftverstärker beispielsweise an der
Spritzwand eines Kraftfahrzeugs befestigen.
Zum Bremskraftverstärker gehört ein erstes steuerbares Ventil
20, das in einem in bezug auf die Achse A im wesentlichen rota
tionssymmetrischen Ventilgehäuse 22 angeordnet ist. Das Ventil
gehäuse 22 ist mit der beweglichen Wand 16 zu gemeinsamer
axialer Relativbewegung in bezug auf das Verstärkergehäuse 10
verbunden und weist an seiner Innenwand einen ringförmigen
äußeren Ventilsitz 24 auf. Dieser Ventilsitz 24 wirkt mit einem
Dichtkörper 26 zusammen, dem zusätzlich ein Ventilkörper 28 mit
einem ebenfalls ringförmigen inneren Ventilsitz zugeordnet ist.
Der Ventilkörper 28 ist am vorderen Ende eines stangenförmigen
Betätigungsgliedes 30 befestigt, das im Einbauzustand mit dem
Bremspedal eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. Am Betätigungs
glied 30 stützt sich eine Feder 32 ab, die den Dichtkörper 26
in Richtung auf den äußeren Ventilsitz 24 und den Ventilkörper
28 vorspannt. Am Ventilkörper 28 ist ein klammerartiger An
schlagkörper 34 befestigt, der sich im wesentlichen radial, mit
axialem Spiel, durch eine Öffnung des Ventilgehäuses 22 nach
außen erstreckt und in der abgebildeten Ruhestellung an einer
Schulter 36 des Ventilgehäuses 10 anliegt.
Dem ersten steuerbaren Ventil 20 ist im hinteren Bereich des
Ventilgehäuses 22 ein Einlaß 38 für Umgebungsluft zugeordnet,
der einen nicht dargestellten Filter enthalten kann. Zwischen
dem radial äußeren Ventilsitz 24 und dem Ventilkörper 28 ist
ein Ringraum ausgebildet, der in ständiger Verbindung mit der
hinteren Kammer 12 des Bremskraftverstärkers steht. Die hintere
Kammer 12 ist ferner durch ein erstes Rückschlagventil 40 mit
einem zentralen Druckraum 42 derart verbunden, daß Luft aus
diesem Druckraum 42 in die hintere Kammer 12 strömen kann,
jedoch nicht umgekehrt. Der zentrale Druckraum 42 ist durch
einen Kanal 44 ständig mit einem im Ventilgehäuse 22 radial
außerhalb des äußeren Ventilsitzes 24 ausgebildeten äußeren
Ringraum verbunden. Ferner ist der zentrale Druckraum 42 mit
einem im Gehäuse 10 ausgebildeten Einlaß 46 zum Einleiten von
Druckluft verbunden. Zu diesem Zweck ist das Ventilgehäuse 22
in einer ortsfesten vorderen Zwischenwand 47 des Verstärker
gehäuses 10 teleskopartig verschiebbar geführt. Der vorderen
Kammer 14 ist ein ebenfalls im Ventilgehäuse 10 ausgebildeter
Anschluß 48 zum Absaugen von Luft zugeordnet.
An den Einlaß 46 und den Anschluß 48 ist ein zweites steuer
bares Ventil 50 angeschlossen, das im dargestellten Beispiel
unmittelbar an der Vorderseite des Verstärkergehäuses 10 an
geordnet und ähnlich wie das erste steuerbare Ventil 20 ge
staltet ist. Das zweite steuerbare Ventil 50 hat ein Ventil
gehäuse 52, an dem ein ringförmiger äußerer Ventilsitz 54 aus
gebildet ist; diesem ist ein hülsenförmiger Dichtkörper 56 zu
geordnet, der außerdem mit einem ebenfalls hülsenförmigen Ven
tilkörper 58 zusammenwirkt.
Das Ventil 50 ist gesteuert von einem an das Ventilgehäuse 52
angebauten Elektromagneten 60, der bei Erregung den Ventilkör
per 58 aus seiner abgebildeten Ruhestellung gegen den Wider
stand zweier Federn 62 nach oben verschiebt. In der Ruhestel
lung hat der Ventilkörper 58 einen Abstand vom Dichtkörper 56,
während dieser unter der Wirkung einer ihn nach unten vorspan
nenden Feder 64 am äußeren Ventilsitz 54 anliegt. Dabei ist ein
am Ventilgehäuse 52 befestigter Stutzen 66, der im Einlaß 46
des Verstärkergehäuses 10 steckt, mit einem ebenfalls am Ven
tilgehäuse 52 befestigten Stutzen 68 verbunden, der im Anschluß
48 des Verstärkergehäuses 10 steckt.
Somit ist im abgebildeten Ruhezustand des zweiten Ventils 50
die vordere Kammer 14 mit dem zentralen Druckraum 42 verbunden.
Am Ventilgehäuse 52 ist ferner ein Stutzen 70 befestigt, der an
eine nicht dargestellte Druckluftquelle anschließbar ist. In
der abgebildeten Ruhestellung verhindert der Dichtkörper 56,
daß über das zweite Ventil 50 Druckluft in das Verstärkerge
häuse 10 gelangt. Am Ventilgehäuse 52 ist schließlich ein Stut
zen 72 befestigt, der in ständiger Verbindung mit dem Stutzen
68, also auch mit der vorderen Kammer 14, steht und sich an
eine Vakuumquelle, beispielsweise eine Ansaugleitung eines Ver
brennungsmotors, anschließen läßt.
Innerhalb des zentralen Druckraums 42 ist ein Kraftabgabeglied
74 angeordnet, das sich am Ventilgehäuse 22 des ersten steuer
baren Ventils 20 abstützt. Das Ventilgehäuse 22 und somit auch
die bewegliche Wand 16 ist durch eine Rückstellfeder 76 in
Richtung nach hinten vorgespannt. Das Kraftabgabeglied 74 ist
zur Betätigung eines Hauptbremszylinders 78 vorgesehen, der
mittels der Zuganker 18 an der Vorderseite des Verstärkerge
häuses 10 angebaut ist und in den zentralen Druckraum 42
hineinragt.
Die beiden Kammern 12 und 14 sind miteinander durch ein Sicher
heitsventil 80 verbunden, das dem Rückschlagventil 40 diametral
gegenüber in das Ventilgehäuse 22 des ersten steuerbaren Ven
tils 20 eingebaut und vom Anschlagkörper 34 gesteuert ist. Das
Sicherheitsventil 80 öffnet sich dann und nur dann, wenn die
bewegliche Wand 16, und mit ihr das Ventilgehäuse 22 des ersten
steuerbaren Ventils 20, sich um eine Strecke, die größer als
ein vorgegebener Grenzwert ist, vom Anschlagkörper 34 und somit
vom Betätigungsglied 30 wegbewegt hat.
Axial hinter dem ersten steuerbaren Ventil 20 ist innerhalb des
Ventilgehäuses 22 ein zweites Rückschlagventil 82 angeordnet,
das einen ringförmigen Ventilsitz 84 und einen ebenfalls ring
förmigen Dichtkörper 86 aufweist. Der Ventilsitz 84 ist am
Betätigungsglied 30 ausgebildet; der Dichtkörper 86 ist durch
eine elastische Manschette 88 mit einem Klemmring 90 verbunden.
Der Klemmring 90 ist in bezug auf eine zur Achse A normale Mit
telebene B symmetrisch und weist einen radial nach außen ragen
den mittleren Steg 92 auf, der von hinten her an einem ringför
migen Anschlag im Ventilgehäuse 22 anliegt und die Manschette
88 von einer Manschette 94 des Dichtkörpers 26 trennt. Die
beiden Manschetten 88 und 94 sind durch den Klemmring 90 dicht
mit der Innenwand des Ventilgehäuses 22 verbunden.
Der Klemmring 90 ist in seiner Anschlagstellung durch eine
Hülse 96 festgehalten, die von hinten her in das Ventilgehäuse
22 eingeschoben ist. Zwischen der Hülse 96 und dem Betätigungs
glied 30 ist eine Druckfeder 98 mit Vorspannung derart angeord
net, daß sie bestrebt ist, das Betätigungsglied 30 nach hinten,
und die Hülse 96 nach vorne, zu drücken. Dem Dichtkörper 86 ist
- im Gegensatz zum Dichtkörper 26 - keine Ventilfeder zugeord
net; die Manschette 88 hat jedoch eine kleine eigene Rückstell
kraft, die im allgemeinen genügt, um den Dichtkörper 86 am
Ventilsitz 84 anliegend zu halten. Somit bildet das zweite
Rückschlagventil 82 in der abgebildeten Ruhestellung die hinte
re Begrenzung eines Sicherheitsraumes 100, dessen vordere Be
grenzung vom ersten gesteuerten Ventil 20 gebildet wird.
In dem abgebildeten Ruhezustand, bei abgeschalteter Vakuum
quelle, herrscht in beiden Kammern 12 und 14 Atmosphärendruck.
Bei eingeschalteter Vakuumquelle, also beispielsweise bei lau
fendem Motor, mit dessen Ansaugrohr der Stutzen 72 verbunden
ist, entsteht in der vorderen Kammer 14 ein Unterdruck, so daß
die bewegliche Wand 16, und mit ihr das Ventilgehäuse 22, ge
ringfügig nach vorne verschoben wird, bis der radial äußere
Ventilsitz 24 sich geringfügig vom Dichtkörper 26 abhebt, wo
durch sich ein erneutes Druckgleichgewicht zwischen den beiden
Kammern 12 und 14 einstellt. Von dieser Bereitschaftsstellung
aus ist eine verlustwegfreie Betätigung des Bremskraftverstär
kers gewährleistet.
Bei einer normalen Bremsbetätigung durch den Fahrer arbeitet
der Bremskraftverstärker in üblicher Weise, indem der vom Be
tätigungsglied 30 vorwärtsgeschobene Ventilkörper 28 sich vom
Dichtkörper 26 abhebt, so daß dieser sich wieder an den äußeren
Ventilsitz 24 anlegt, wodurch die Verbindung zwischen den bei
den Kammern 12 und 14 über das erste steuerbare Ventil 20 un
terbrochen wird und Umgebungsluft durch den Einlaß 38 und das
zweite Rückschlagventil 82 hindurch sowie am Ventilkörper 28
vorbei in die hintere Kammer 12 strömt. Infolgedessen steht nun
eine durch den Bremskraftverstärker verstärkte Betätigungskraft
am Kraftabgabeglied 74 zur Verfügung. Dies gilt auch dann, wenn
der Elektromagnet 60 spannungslos und somit das zweite steuer
bare Ventil 50 in seiner Ruhestellung geblieben ist, so daß im
zentralen Druckraum 42 weiterhin - ebenso wie in der vorderen
Kammer 14 - Unterdruck herrscht.
Bei einer vom Fahrer hervorgerufenen besonders raschen Vor
wärtsbewegung des Betätigungsgliedes 30 gibt ein diesem zuge
ordneter, nicht dargestellter Sensor ein Signal an einen Rech
ner ab, der dafür sorgt, daß der Elektromagnet 60 erregt wird
und den Ventilkörper 58 nach oben verschiebt. Dadurch legt sich
der Ventilkörper 58 an den Dichtkörper 56 an und hebt diesen
vom Ventilsitz 54 ab mit der Folge, daß die beiden Stutzen 66
und 68 voneinander getrennt werden und Druckluft durch die
Stutzen 70 und 66 in den zentralen Druckraum 42 und weiter
durch das Rückschlagventil 40 in die hintere Kammer 12 strömt.
Der in der hinteren Kammer 12 rasch ansteigende Luftdruck wirkt
auch auf den Dichtkörper 26 und erzeugt an diesem eine nach
hinten gerichtete resultierende Kraft. Unter bestimmten Bedin
gungen kann es vorkommen, daß diese Kraft den Dichtkörper 26
vom Ventilkörper 28 abhebt und dadurch eine Verbindung vom
Druckraum 42 über den Kanal 44 in den Sicherheitsraum 100 öff
net. Dieser hat jedoch ein im Verhältnis zur hinteren Kammer 12
sehr geringes Volumen, so daß er nur eine geringe Menge Druck
luft aufnehmen und somit den in der hinteren Kammer 12 gewoll
ten Druckanstieg nicht nennenswert verzögern oder vermindern
kann. Die im Sicherheitsraum 100 eingeschlossene Druckluft
drückt den Dichtkörper 86 fest gegen den Ventilsitz 84 und kann
somit nicht durch den Einlaß 38 nach außen entweichen. Das un
gewollte vorübergehende Abheben des Dichtkörpers 26 vom Ventil
körper 28 ist somit praktisch unschädlich und braucht deshalb
nicht dadurch verhindert zu werden, daß die Feder 32 verstärkt
wird.
Claims (6)
1. Pneumatischer Bremskraftverstärker, insbesondere für Kraft
fahrzeuge, mit
- - einem Verstärkergehäuse (10), in dem eine erste Kammer (12) und eine zweite Kammer (14) durch eine bewegliche Wand (16) voneinander getrennt sind,
- - einem ständig mit der zweiten Kammer (14) verbundenen An schluß (48) für eine Unterdruckquelle,
- - einem ersten gesteuerten Ventil (20), das in einem Ruhezu stand die beiden Kammern (12, 14) miteinander verbindet und sie von einem Einlaß (38) für Umgebungsluft trennt, bei Betätigung hingegen die beiden Kammern (12, 14) voneinander trennt und die erste Kammer (12) mit dem Einlaß (38) für Umgebungsluft verbin det, und
- - einem Druckraum (42), der einen an ein zweites gesteuertes Ventil (50) angeschlossenen Einlaß (46) für Druckluft aufweist und mit der ersten Kammer (12) zu deren Befüllung mit Druckluft über ein erstes Rückschlagventil (40) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten gesteuerten
Ventil (20) und dem Einlaß (38) für Umgebungsluft ein zweites
Rückschlagventil (82) angeordnet ist, das Umgebungsluft im
wesentlichen unbehindert zum ersten gesteuerten Ventil (20)
strömen läßt, ein Entweichen von Druckluft zur Umgebung hin
jedoch verhindert.
2. pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rückschlag
ventil (82) und das erste gesteuerte Ventil (20) in einem
gemeinsamen Ventilgehäuse (22) angeordnet sind.
3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rückschlag
ventil (82) und das erste gesteuerte Ventil (20) im wesent
lichen symmetrisch zu einer achsnormalen Mittelebene (B)
des Ventilgehäuses (22) gestaltet und angeordnet sind.
4. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rückschlag
ventil (82) einen Ventilsitz (84) aufweist, der an einem
Betätigungsglied (30) zum Betätigen des ersten gesteuerten Ven
tils (20) ausgebildet ist.
5. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rückschlag
ventil (82) und das erste gesteuerte Ventil (20) je einen
Dichtkörper (86 bzw. 26) aufweisen, der über eine Manschette
(88 bzw. 94) mit einem zwischen den beiden Dichtkörpern (86,
26) angeordneten Klemmring (90) und durch diesen mit dem Ven
tilgehäuse (22) dicht verbunden ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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