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Die
Erfindung betrifft eine Servobremse für ein Kraftfahrzeug, wie z.B.
in der FR-A-2 825 059 beschrieben ist.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere eine Servobremse für ein Kraftfahrzeug,
vom Typ, der einen pneumatischen Servomotor zur Bremsunterstützung aufweist,
welcher einen Hauptzylinder betätigt,
vom Typ, bei dem der Servomotor ein starres Gehäuse aufweist, in dem eine quer
verlaufende Wand beweglich ist, die in dichter Weise eine vordere
Kammer, die einem ersten Druck ausgesetzt ist, und eine hintere Kammer
begrenzt, die einem zweiten Druck ausgesetzt ist, vom Typ, bei dem
der Servomotor einen beweglichen, fest mit der beweglichen Wand
verbundenen Kolben aufweist, der eine vordere Fläche aufweist, die einen Primärkolben
des Hauptzylinders mittels einer Reaktionsscheibe beaufschlagen
kann, welche fest mit einem hinteren Ende des Primärkolbens
verbunden ist, vom Typ, bei dem der Servomotor eine Steuerstange
aufweist, die sich im Kolben selektiv in Abhängigkeit von einer axialen
Eingangskraft verlagert, welche entgegen einer durch eine Rückstellfeder
auf die Stange ausgeübten
Rückstellkraft
nach vorne ausgeübt
wird, vom Typ, bei dem das vordere Ende der Steuerstange mindestens
einen Tauchkolben aufweist, der im Kolben gleitend angebracht ist
und mit mindestens einem ringförmigen Sitz
eines Ventilelements verbunden ist, das in der hinteren Kammer einen
zweiten Druck aufbauen kann, der größer ist als der erste, in der
vorderen Kammer herrschende Druck, um die Verlagerung der beweglichen
Wand zu bewirken, vom Typ, bei dem der Servomotor einen Taster aufweist,
der am vorderen Ende des Tauchkolbens angeordnet ist und eine Bohrung
durchquert, die aus dem Kolben ausgeht, der in der Ruheposition
der Steuerstange in einer bestimmten Sprungentfernung von der Reaktionsscheibe
angeordnet ist und der mit der Reaktionsscheibe in Kontakt gelangen
kann, wenn die Steuerstange gemäß einer
Eingangskraft betätigt
wird, deren Stärke
größer ist
als eine erste bestimmte Stärke,
so dass dem Tauchkolben und der Steuerstange die Reaktionskraft
des Hauptzylinders übertragen
wird.
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Es
sind zahlreiche Beispiele für
Servobremsen dieser Art bekannt.
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Bei
einer derartigen Servobremse ist die Ausgangskraft des Servomotors,
die auf den Primärkolben
des Hauptzylinders ausgeübt
wird, von der auf die Steuerstange ausgeübten Eingangskraft abhängig.
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Beim
Aufbringen einer Bremskraft mit einer Stärke, die größer ist als eine bestimmte
Stärke,
werden üblicherweise
vier Phasen unterschieden, die von der Ausgangskraft gefolgt werden.
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Bei
einer ersten Phase, die Totgang genannt wird, beträgt die Ausgangskraft
im Wesentlichen null. Dieser Weg entspricht dem Weg der Steuerstange, der
zur Überwindung
der Rückstellfederkraft
erforderlich ist.
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Während einer
zweiten Phase, die Sprungphase genannt wird, steigt bei einem bestimmten Wert
der Eingangskraft die Ausgangskraft dann unabhängig von dem Wert der Eingangskraft
abrupt bis auf einen ersten bestimmten Wert an. Dieser Weg entspricht
der Aufnahme der Sprungentfernung durch den Taster.
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Während einer
dritten, Unterstützungsphase genannten
Phase steigt die Ausgangskraft dann in Abhängigkeit von der Eingangskraft
im Wesentlichen linear ab dem ersten bestimmten Wert bis auf einen zweiten
bestimmten Wert an. Diese Phase entspricht der Unterstützung der
Ausgangskraft durch den Servomotor.
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Während einer
vierten, Sättigungsphase
genannten Phase steigt schließlich
die Ausgangskraft in Abhängigkeit
von der Eingangskraft ab dem zweiten bestimmten Wert im Wesentlichen
linear an. Der Anstieg der Ausgangskraft ist geringer als der Anstieg
während
der Unterstützungsphase,
da die bewegliche Wand des Servomotors ihre Endstellung erreicht
hat und keine Unterstützung
mehr liefert. Jegliche zusätzliche
Bremskraft wird nur von der Steuerstange geliefert.
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Diese
Ausgestaltung führt
zu einem Progressionsproblem. Während
der zweiten Phase steigt nämlich
die Ausgangskraft bei einem bestimmten Wert der auf die Steuerstange
ausgeübten
Kraft abrupt an. Die sich daraus ergebende Reaktionskraft steigt
auch abrupt an, was am Pedal zu einer Empfindung führt, die
für den
Fahrzeugfahrer unangenehm ist.
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Der Übergang
zwischen der zweiten und der dritten Phase erfolgt darüber hinaus
auch auf abrupte Weise und bewirkt eine abrupte Verlangsamung des Anstiegs
der Ausgangskraft, was sich zum Zeitpunkt dieses Übergangs
durch das Gefühl
einer ungenauen Reaktionskraft äußert, das
zum Pedal übertragen und
vom Fahrer gefühlt
wird.
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Um
diese Nachteile zu beseitigen, schlägt die Erfindung eine Servobremse
mit einem neuartigen Taster vor, mit dem eine Progression zwischen der
Ausgangskraft und der Eingangskraft während mindestens einer der
zweiten und dritten Phase gewährleistet
werden kann.
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Dazu
schlägt
die Erfindung eine Servobremse der oben genannten Art vor, die dadurch
gekennzeichnet ist, dass das vordere Ende des Tasters mindestens
eine Nase aufweist, die parallel zur Axialrichtung hervorsteht und
es dem Taster ermöglichen
soll, während
mindestens eines Teils einer Sprungphase, in der er sich über die
Sprungentfernung bewegt, bevor er vollständig mit der Reaktionsscheibe
in Kontakt gelangt, eine Proportionalität zwischen der Kraft, die ihm
von dem Tauchkolben übertragen
wird, und der auf den Primärkolben
des Hauptzylinders ausgeübten
Kraft zu gewährleisten.
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Gemäß weiteren
Merkmalen der Erfindung:
- – weist das vordere Ende des
Tasters eine einzige Nase auf, die koaxial zum Taster verläuft,
- – ist
die Nase im Wesentlichen zylindrisch, und ihr Durchmesser ist kleiner
als der Durchmesser des Tasters,
- – entspricht
der Durchmesser der Nase dem Durchmesser des Tasters,
- – besteht
das Ende der Nase aus einer ebenen, quer verlaufenden Fläche,
- – besteht
das Ende der Nase aus einer ebenen, quer verlaufenden Fläche, in
die ein Hohlraum mündet,
- – besitzt
der Hohlraum eine kegelstumpfartige Form,
- – besitzt
das Ende der Nase eine kegelstumpfartige Form.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich beim Lesen der
nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung, zu deren Verständnis
auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen wird. Darin zeigen:
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1 eine
Axialschnittansicht einer erfindungsgemäßen Servobremse, die in der
Ruheposition dargestellt ist,
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2 eine
Detailansicht im Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Servobremse,
die zu Beginn der Bremsung in der Phase des Totgangs und in der Sprungphase
dargestellt ist,
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3 eine
Detailansicht im Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Servobremse,
die während
der Bremsung in der Unterstützungsphase
dargestellt ist,
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4 eine
Detailansicht im Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Servobremse,
die während
der Bremsung in der Sättigungsphase
dargestellt ist,
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5 eine
Detailansicht im Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Servobremse,
die beim Lösen der
Bremse dargestellt ist,
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6 eine
Axialschnittansicht, die einen herkömmlichen Taster darstellt,
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7 bis 11 Axialschnittansichten,
die verschiedene Ausführungsformen
eines Tasters für eine
erfindungsgemäße Servobremse
darstellen,
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12 bis 16 Kurven,
die die Ausgangskraft in Abhängigkeit
von der Eingangskraft darstellen und den Tastern aus den 6 bzw. 8 bis 11 zugeordnet
sind.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung bezeichnen identische Bezugszeichen
identische Teile oder Teile mit ähnlichen
Funktionen.
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Es
wird festgelegt, dass die Begriffe "vordere, vorderer, vorderes", "hintere, hinterer,
hinteres", "obere, oberer, oberes", "untere, unterer,
unteres" Elemente
bzw. Positionen bezeichnen, die zum linken, zum rechten, zum oberen
bzw. zum unteren Teil der 1 bis 16 ausgerichtet
sind.
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In 1 ist
eine Servobremse 10 für
ein Kraftfahrzeug als Ganzes dargestellt.
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Die
Servobremse 10 weist in einer bekannten Weise einen pneumatischen
Servomotor 12 zur Bremsunterstützung auf, der einen Hauptzylinder 14 betätigt. Der
Servomotor 12 weist ein starres Gehäuse 16 auf, in dem
eine quer verlaufende Wand 18 beweglich ist, die in dichter
Weise eine vordere Kammer 20, die einem ersten Druck "P1" ausgesetzt ist,
und eine hintere Kammer 22 begrenzt, die einem zweiten Druck "P2" ausgesetzt ist.
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In
dem Gehäuse 16 weist
der Servomotor 12 einen beweglichen, fest mit der beweglichen
Wand 18 verbundenen Kolben 24 auf, der eine vordere
Fläche 26 aufweist,
die einen Primärkolben 30 des Hauptzylinders 14 mittels
einer Reaktionsscheibe 28 beaufschlagen kann, welche fest
mit einem hinteren Ende des Primärkolbens 30 verbunden
ist. Die Reaktionsscheibe 28 ist insbesondere in einem
Halter 32 aufgenommen, der fest mit einer Stange 34 verbunden
ist, die im Primärkolben 30 des
Hauptzylinders 14 aufgenommen ist.
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Der
Servomotor 12 weist eine Steuerstange 36 auf,
die sich im Kolben 24 selektiv in Abhängigkeit von einer axialen
Eingangskraft verlagert, welche entgegen einer durch eine Rückstellfeder 38 auf
die Stange 36 ausgeübten
Rückstellkraft
nach vorne ausgeübt
wird.
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Das
vordere Ende der Steuerstange 36 weist in bekannter Weise
mindestens einen Tauchkolben 40 auf, der im Kolben 24 gleitend
angebracht ist und mit mindestens einem ringförmigen Sitz eines Ventilelements 42 verbunden
ist, das in der hinteren Kammer 22 einen zweiten Druck "P2" aufbauen kann, der größer ist
als der erste, in der vorderen Kammer 20 herrschende Druck "P1", um die Verlagerung
der beweglichen Wand 18 zu bewirken. Die hintere Kammer 22 kann
beispielsweise mit der Außenumgebung verbunden
werden, die dem außerhalb
der Servobremse 10 herrschenden Atmosphärendruck "Pa" ausgesetzt ist.
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Der
Servomotor 12 weist einen Taster 44 auf, der am
vorderen Ende des Tauchkolbens 40 angeordnet ist und eine
Bohrung 46 durchquert, die aus dem Kolben 24 ausgeht,
der in der Ruheposition der Steuerstange 36 in einer bestimmten
Sprungentfernung von der Reaktionsscheibe 28 angeordnet
ist und der mit der Reaktionsscheibe 28 in Kontakt gelangen
kann, wenn die Steuerstange 36 gemäß einer Eingangskraft betätigt wird,
deren Stärke
größer ist als
eine erste bestimmte Stärke,
so dass dem Tauchkolben 40 und der Steuerstange 36 die
Reaktionskraft des Hauptzylinders 14 übertragen wird, wie in den 2 bis 4 dargestellt.
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Beim
Aufbringen einer Bremskraft, deren Stärke größer ist als eine bestimmte
Stärke,
auf die Steuerstange 36, werden üblicherweise vier Phasen unterschieden,
die von der auf den Primärkolben 30 ausgeübten Ausgangskraft
gefolgt sind.
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Diese
Phasen wurden in 12 dargestellt, bei der als
Ordinate die Ausgangskraft, in Bar ausgedrückt, auftragen ist, welche
in Abhängigkeit
von der auf die Steuerstange 36 ausgeübten Kraft auf den Primärkolben 30 aufgebracht
wird und als Abszisse, in Newton ausgedrückt, aufgetragen ist.
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Bei
einer ersten Phase "PCM", die Totgang genannt
wird, beträgt
die Ausgangskraft im Wesentlichen null. Dieser Weg entspricht dem
Weg der Steuerstange 36, der zur Überwindung der Kraft ihrer Rückstellfeder 38 erforderlich
ist.
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Während einer
zweiten Phase "PS", die Sprungphase
genannt wird, steigt bei einem bestimmten Wert der Eingangskraft
die Ausgangskraft dann unabhängig
von dem Wert der Eingangskraft abrupt bis auf einen ersten bestimmten
Wert "S1" an. Dieser Weg entspricht
der Aufnahme der Sprungentfernung durch den Taster 44.
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Während einer
dritten Phase "PA", die Unterstützungsphase
genannt wird, steigt die Ausgangskraft dann in Abhängigkeit
von der Eingangskraft im Wesentlichen linear ab dem ersten bestimmten
Wert "S1" bis auf einen zweiten
bestimmten Wert "S2" an.
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Diese
Phase "PA" entspricht der Unterstützung der
Ausgangskraft durch den Servomotor.
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Während einer
vierten, Sättigungsphase
genannten Phase "PSAT" steigt schließlich die
Ausgangskraft in Abhängigkeit
von der Eingangskraft ab dem zweiten bestimmten Wert "S2" im Wesentlichen linear
an. Der Anstieg der Ausgangskraft ist geringer als der Anstieg während der
Unterstützungsphase, da
die bewegliche Wand 18 des Servomotors ihre Endstellung
erreicht hat und keine Unterstützung mehr
liefert. Jegliche zusätzliche
Bremskraft wird nur von der Steuerstange 36 geliefert.
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Wie
in 12 zu sehen ist, die einem Tauchkolben 40 zugeordnet
ist, der einen dem in 6 dargestellten Taster ähnlichen
Taster 44 mit einem ebenen Ende 48 aufweist, führt diese
Ausgestaltung zu einem Progressionsproblem. Während der zweiten Phase "PS" steigt nämlich die
Ausgangskraft bei einem bestimmten Wert der auf die Steuerstange 36 ausgeübten Kraft
abrupt an. Die sich daraus ergebende Reaktionskraft steigt auch
abrupt an, was am Pedal zu einer Empfindung führt, die für den Fahrzeugfahrer unangenehm
ist.
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Der Übergang
zwischen der zweiten und der dritten Phase "PS" und "PA" erfolgt darüber hinaus auch
auf abrupte Weise, d.h. dass er sich auf der Kurve durch eine deutliche
Neigungsveränderung äußert, und
bewirkt eine abrupte Verlangsamung des Anstiegs der Ausgangskraft,
was sich zum Zeitpunkt dieses Übergangs
durch das Gefühl
einer ungenauen Reaktionskraft äußert, die
zum Pedal übertragen und
vom Fahrer gefühlt
wird.
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Um
diese Nachteile zu beseitigen, schlägt die Erfindung eine Servobremse
mit einem neuartigen Taster 44 vor, mit dem eine Progression
zwischen der Ausgangskraft und der Eingangskraft während mindestens
einer der beiden vorgenannten Phasen "PS" und "PA" gewährleistet
werden kann.
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Dazu
schlägt
die Erfindung eine Servobremse der oben genannten Art vor, die dadurch
gekennzeichnet ist, dass das vordere Ende 48 des Tasters 44 mindestens
eine Nase 50 aufweist, die parallel zur Axialrichtung hervorsteht
und es dem Taster 44 ermöglichen soll, während mindestens
eines Teils der Sprungphase "PS", in der er sich über die
Sprungentfernung bewegt, bevor er vollständig mit der Reaktionsscheibe 28 in
Kontakt gelangt, eine Proportionalität zwischen der Kraft, die ihm
von dem Tauchkolben 40 übertragen
wird, und der auf den Primärkolben 30 des
Hauptzylinders 14 ausgeübten
Kraft zu gewährleisten.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist das vordere Ende 48 des Tasters 44 eine
einzige Nase 50 auf, die koaxial zum Taster 44 verläuft.
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Diese
Ausgestaltung schränkt
die Erfindung nicht ein, und das vordere Ende 48 des Tasters 44 könnte mehrere
axiale Nasen 50 mit einer bestimmten Form aufweisen, die
winkelmäßig um die
Achse des Tasters 44 angeordnet sind.
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Gemäß einer
ersten, zweiten und dritten Ausführungsform,
die in den 8 bis 10 dargestellt
sind, ist die Nase 50 im Wesentlichen zylindrisch, und
ihr Durchmesser ist kleiner als der Durchmesser des Tasters 44.
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Bei
der ersten Ausführungsform
der Erfindung, die in 8 dargestellt ist, besteht das
Ende 48 der Nase 50 insbesondere aus einer ebenen,
quer verlaufenden Fläche.
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Wie
in 1 veranschaulicht, ist der Taster 44 gemäß dieser
Ausgestaltung ursprünglich
in einer bestimmten Sprungentfernung von der Reaktionsscheibe 28 angeordnet.
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Wie
in 2 veranschaulicht, dringt am Ende der Totgangphase "PCM" die Nase 50 in
die Reaktionsscheibe ein, während
selbst der Taster 44 noch nicht vollständig in die Reaktionsscheibe 28 eingedrungen
ist, und sie überträgt einen
Teil der Eingangskraft der Steuerstange 36. Diese Anordnung besteht
während
des gesamten Sprungwegs "PS" und ermöglicht es,
eine Progression der Ausgangskraft in Abhängigkeit von der Eingangskraft
für den Taster 44 der
Art, wie er in den 1 bis 4 dargestellt
ist, zu erhalten.
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Während der
Unterstützungsphase "PA", die 3 entspricht,
ist dann lediglich die Nase 50 in Kontakt mit der Reaktionsscheibe 28.
Die Ausgangskraft hängt
von der Eingangskraft und von der Unterstützungskraft des Servomotors 12 ab.
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Während der
Sättigungsphase "PSAT", die 4 entspricht,
dringt der Taster 44 schließlich vollständig in
die Reaktionsscheibe 28 ein und überträgt die gesamte Eingangskraft.
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Die
Ausgangskraft erhält
somit keine zusätzliche
Unterstützungskraft
durch den Servomotor 12.
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Wenn
die auf die Steuerstange 36 ausgeübte Eingangskraft verringert
wird, ziehen sich der Taster 44 und die Nase 50 von
der Reaktionsscheibe 28 zurück, wie in 5 dargestellt.
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Wie
in 13 zu sehen, steigt bei dieser Ausgestaltung die
Ausgangskraft während
der zweiten Sprungphase "PS" rasch und proportional
zur Eingangskraft an.
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Der Übergang
zwischen der zweiten und der dritten Phase "PS" und "PA" erfolgt ferner progressiv, wodurch
das am Pedal empfundene Gefühl
eines weichen Nachgebens beseitigt wird.
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Bei
der zweiten und dritten Ausführungsform der
Erfindung, die in den 9 bzw. 10 dargestellt
sind, besteht das Ende 48 der Nase 50 aus einer
ebenen, quer verlaufenden Fläche,
in die ein Hohlraum 52 mündet.
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Der
Hohlraum 52 besitzt vorzugsweise eine kegelstumpfartige
Form, doch diese Ausgestaltung schränkt die Erfindung nicht ein,
der Hohlraum könnte
in Form eines Kugelabschnitts ausgebildet sein.
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Wie
in den 14 und 15 zu
sehen, steigt bei dieser Ausgestaltung die Ausgangskraft während der
zweiten Sprungphase "PS" rasch und proportional
zur Eingangskraft an. Je kleiner der Durchmesser "T1", "T2" der Nase 50,
desto geringer der Wert der Ausgangskraft "S2", die den Übergang zwischen
der zweiten und dritten Phase "PS" und "PA" darstellt, in anderen
Worten, desto früher
tritt die dritte Phase der Unterstützung "PA" ein.
Die Neigung "Ω1" und "Ω2" der Kurve in der Phase "PS" hängt direkt
von dem dazugehörigen
Wert des Durchmessers "T1" und "T2" der dazugehörigen Nase 50 ab.
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Bei
der vierten und fünften
Ausführungsform der
Erfindung, die in den 7 bzw. 11 dargestellt
sind, entspricht der Durchmesser der Nase 50 dem Durchmesser
des Tasters 44.
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Bei
dieser Ausgestaltung besteht die Nase 50 somit aus einer
besonderen Form des Endes des Tasters 44.
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Bei
der vierten Ausführungsform
der Erfindung aus 7 besitzt das Ende 48 der
Nase 50 insbesondere eine kegelstumpfartige Form. Es weist eine
ebene Fläche 54 auf,
deren kegelstumpfartige Auflagefläche 56 mit den Rändern des
Tasters 44 zusammenläuft.
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Diese
Ausgestaltung schränkt
die Erfindung nicht ein, und es ist klar, dass das Ende 48 der
Nase 50 kugelförmig
sein könnte,
ohne den Charakter der Erfindung zu verändern.
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Analog
dazu besteht bei der in 11 dargestellten
fünften
Ausführungsform
der Erfindung das Ende 48 der Nase 50 aus einer
ebenen, quer verlaufenden Fläche
mit dem gleichen Durchmesser wie der Taster 44, in die
ein Hohlraum 52 mündet.
Dieser Hohlraum 52 besitzt vorzugsweise eine kegel stumpfartige
Form, er könnte
jedoch eine andere Form besitzen und beispielsweise kugelförmig sein.
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Wie
in 16 zu sehen, erfolgt bei dieser Ausgestaltung
der Übergang
zwischen der zweiten und der dritten Phase "PS" und "PA" progressiv, wodurch
das am Pedal empfundene Gefühl
eines weichen Nachgebens beseitigt wird.
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Mit
der Erfindung ist es somit möglich,
die von der Steuerstange zum Pedal übertragenen Empfindungen merklich
zu verändern
und eine bessere Bedienbarkeit einer Servobremse 10 zu
gewährleisten.