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Die vorliegende Erfindung betrifft Druckgebereinheiten für hydraulische
Bremskreisläufe, wie sie in Automobilen verwendet werden, und speziell solche, die
aus einem doppelten Bremskraftverstärker, auch Tandembremskraftverstärker
genannt, und einem Hauptzylinder gebildet sind.
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Solche Einheiten sind in der Bremsentechnik gut bekannt. Üblicherweise enthält
der doppelte Bremskraftverstärker in einem äußeren Gehäuse eine feste
Trennwand, die im Inneren dieses Gehäuse ein vorderes Volumen und ein hinteres
Volumen abgrenzt, wobei jedes Volumen durch eine bewegliche Trennwand
luftdicht in eine vordere Kammer und eine hintere Kammer unterteilt wird und
mindestens ein elastisches Mittel versucht, eine bewegliche Trennwand nach hinten
zu verschieben, wobeimindestens ein Durchgang die beiden vorderen Kammern
verbindet und mindestens eine Durchgang die beiden hinteren Kammern verbindet
und eine Druckdifferenz zwischen der vorderen und der hinteren Kammer des
hinteren Volumens durch ein Ventilmittel bei der Betätigung einer Steuerstange
hergestellt wird, die eine Ausgangsstange betätigt. Diese Ausgangsstange
betätigt ihrerseits den Kolben eines Hauptzylinders, was eine Erhöhung des
Drucks in mindestens einem Hydraulik-Bremskreis bewirkt.
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Solche Einheiten sind üblicherweise im Motorraum eines Fahrzeugs angebracht,
wo der zur Verfügung stehende Raum sich mehr und mehr reduziert, da die
Konstrukteure immer mehr Zubehör bei gleichzeitiger Berücksichtigung der
Aerodynamik der Motorhaube unterbringen wollen.
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Die Konstrukteure tendieren daher dazu, verschiedene Systeme zu einem
zusammenzufassen, bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Sicherheitsnormen.
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Es gibt aber auch diverse Situationen, wo es wünschenswert ist, eine Erhöhung
des Drucks im Bremskreis des Fahrzeugs unabhängig vom Willen des Fahrers zu
erzeugen, z. B. zum Verhindern des Durchdrehens der Räder beim Anfahren, als
Antidiebstahlsfunktion, beim Anfahren an Steigungen, etc...
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Die bekannten Systeme zur Verhinderung des Durchdrehens beim Anfahren umfassen
Meßwertgeber für die Geschwindigkeit der angetriebenen Räder, die mit einem
Rechner verbunden sind. Wenn der Rechner eine Neigung zum Durchdrehen der
Räder feststellt, werden entsprechend der bekannten Technik, etwa aus der FR-A-2
513 201, die Bremsen der angetriebenen Räder gesteuert. Diese Lösung führt zu
extrem komplexen, empfindlichen, platzraubenden und aufwendigen Ausführungen.
Zusätzlich wird während den Zeiten der Antischlupffunktion durch die
Betätigung der Bremsen das Bremspedal eingedrückt, was den Autofahrer überraschen
könnte, wenn er während dieser Zeiten zu bremsen wünscht, da sein Fuß das
Bremspedal nicht an seinem gewöhnlichen Platz findet.
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Die bekannten Antidiebstahlsysteme wirken auf diverse Steuer- und
Betätigungsorgane des Fahrzeugs und sind in jedem Fall hinzugefügte Elemente im
Motorraum. Einige betätigen die Bremsen, wenn das Fahrzeug von einem
nichtautorisierten Fahrer besetzt ist, und sind zusätzliche komplexe, platzraubende und
aufwendige Systeme.
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Um eine Bedienungserleichterung zu schaffen, entwickeln die Konstrukteure auch
Systeme zur Unterstützung des Anfahrens an Steigungen. Diese Systeme erhalten
die Betätigung der Bremsen aufrecht, solange das Gaspedal nicht betätigt wird.
Diese Systeme werden den vorhergehenden noch hinzugefügt und weisen die
gleichen Nachteile auf.
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Die vorliegende Erfindung hat daher eine Einheit aus einem doppelten
Bremskraftverstärker und einem Hauptzylinder zum Ziel, welche die Ausübung einer
Bremsfunktion erlaubt, ohne daß der Fahrer auf das Bremspedal einwirkt und
ohne Reaktion auf dieses Pedal, die von einfacher, robuster, zuverlässiger und
kompakter Konzeption ist.
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Gemäß dieser Erfindung wird dieses Resultat erhalten mittels einer Einheit,
wie sie weiter oben beschrieben wurde, bei der die vordere und hintere
bewegliche Trennwand unabhängig voneinander sind, und bei der der die beiden
vorderen Kammern verbindende Durchgang in einer zylindrischen Verlängerung des
Kolbens des Hauptzylinders ausgebildet ist. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform sichert die zylindrische Verlängerung die Abdichtung zwischen der
hinteren Kammer des vorderen Volumens und der vorderen Kammer des hinteren
Volumens. Vorteilhafterweise sind Mittel vorgesehen, um einen Druckunterschied
zwischen der hinteren Kammer des vorderen Volumens und der hinteren Kammer des
hinteren Volumens aufzubauen. Vorzugsweise sind diese Mittel durch ein
Magnetventil gebildet, welches in dem die beiden hinteren Kammern verbindenden
Durchgang angebracht ist.
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Durch diese Bauweise können die Drücke in den hinteren Kammern unterschiedlich
sein, und daher können die beweglichen Trennwände verschiedene Bewegungen
aufweisen, wobei die Bewegung der beweglichen vorderen Trennwand allein keine
Bewegung der Steuerstange des Bremskrafrverstärkers impliziert. Zusätzlich
wird die Verbindung zwischen den vorderen Kammern und die Dichtigkeit zwischen
den beiden Volumen durch die zylindrische Verlängerung des Kolbens des
Hauptzylinders sichergestellt, wobei es diese Anordnung erlaubt, die Einheit von
Bremskraftverstärker und Hauptzylinder kompakt zu halten.
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Die Erfindung kann besser verstanden werden und ihre anderen Ziele, Vorteile
und Kennzeichen ergeben sich klarer durch das Lesen der folgenden Beschreibung
einer als nicht einschränkend es Beispiel angegebenen Ausführungsform mit
Bezug auf die Zeichnung, bei der die einzige Figur im Halbschnitt schematisch
die Einheit eines doppelten Bremskraftverstärkers und eines Hauptzylinders
zeigt, die entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.
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Mit Bezug auf die einzige Figur umfaßt die dargestellte Einheit einen
Bremskraftverstärker I, der mit einem Hauptzylinder II verbunden ist.
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Der doppelte Bremskraftverstärker I hat in üblicher Weise üblicherweise ein
äußeres Gehäuse 10, dessen Inneres durch eine feste Trennwand 11 in ein
vorderes Volumen A und ein hinteres Volumen B geteilt ist.
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Gemäß Konvention bezeichnet man mit "vorne" die Richtung, in die sich die
Teile bewegen, wenn sie betätigt werden, und mit "hinten" die Richtung, in die
sich die Teile bewegen, um wieder ihre Ruhestellung einzunehmen. Also ist
vorne in der Zeichnung links und hinten liegt rechts.
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Das vordere Volumen A ist in eine vordere Kammer 12 und eine hintere Kammer 14
durch eine bewegliche Trennwand 16 unterteilt. In gleicher Weise ist das
hintere Volumen B in eine vordere Kammer 18 und eine hintere Kammer 20 durch
eine bewegliche Trennwand 22 unterteilt. Jede bewegliche Trennwand 16 bzw. 22
ist mit einer Membran 24 bzw. 26 versehen, deren äußere Umfänge luftdicht an
dem äußeren Gehäuse 10 befestigt sind, um die vorderen Kammern 12, 18 von den
hinteren Kammern 14, 20 jedes Volumens luftdicht abzutrennen.
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In der üblichen Weise sind die Kammern jedes vorderen Volumens miteinander
verbunden und an eine Unterdruckquelle angeschlossen. In ebenfalls üblicher
Weise weist die feste Trennwand 11 eine zylindrische Verlängerung 13 auf, die
es erlaubt, mit dem äußeren Gehäuse 10 eine Umfangs-Ringkammer 15 zu
definieren, die die beiden hinteren Kammern 14 und 20 mittels Einschnitten oder
Öffnungen verbindet, die am äußeren Umfangswulst der Membrane 26 angebracht
sind, so daß die hintere Kammer 14 mit der Ringkammer 15 in Verbindung steht.
Bei der Betätigung der mit einem nicht dargestellten Bremspedal verbundenen
Eingangsstange 27 unterbrechen Ventilmittel 35 die Verbindung zwischen den
vorderen Kammern und den hinteren Kammern und lassen in die hinteren Kammern
14 und 20 Luft eindringen, die unter Atmosphärendruck steht, was eine
Druckdifferenz zwischen den beweglichen Trennwänden 16 und 22 herstellt, die sich
nun gegen die Kraft der Rückstellfeder 31 bewegen und die gesuchte
Unterstützung bei der Betätigung des Hauptzylinders II bieten.
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Wenn es wünschenswert ist, die Bremsen des Fahrzeugs zu betätigen, ohne daß
diese Betätigung von der Eindrückung des Bremspedals herrührt, und ohne daß
diese Betätigung die Eindrückung des Bremspedals nach sich zieht, um z. B.
eine Antischlupffunktion beim Anfahren, eine Antidiebstahlfunktion oder eine
Anfahrhilfe an Steigungen zu bieten, ist es gemäß der Erfindung vorgesehen,
die vordere bewegliche Trennwand 16 und die hintere bewegliche Trennwand 22
unabhängig voneinander zu machen.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform enthält die feste
Trennwand 11 eine zentrale Öffnung 28, in der luftdicht durch eine Dichtung 29
eine zylindrische Verlängerung 30 des Kolbens 32 des Hauptzylinders II
gleitet. Die bewegliche Trennwand 16 ist luftdicht an der Verlängerung 30 mit zwei
Spannringen 34, 37 und einer Dichtung 36 befestigt. Aufgrund des luftdichten
Gleitens der Verlängerung 30 in der festen Trennwand 11 und aufgrund der
Tatsache, daß die bewegliche Trennwand des vorderen Volumens A mit der
zylindrischen Verlängerung 30 des Kolbens 32 fest verbunden ist, sichert die
Verlängerung 30 auch die Trennung zwischen der hinteren Kammer 14 des vorderen
Volumens A und der vorderen Kammer 18 des hinteren Volumens B. Dadurch wird in
vorteilhafter Weise durch die Erfindung der Durchgang, der die beiden vorderen
Kammern 12 und 18 verbindet, in sehr einfacher Form durch eine Öffnung 38
realisiert, die in der zylindrischen Verlängerung 30 ausgebildet ist und die die
Kammer 12 mit dem Inneren der Verlängerung 30 verbindet, die ihrerseits in die
Kammer 18 mündet.
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Die bewegliche Trennwand 22 des hinteren Volumens ist von üblicher Bauweise
und bildet die Mantelfläche des Kolbens 40, der von dem Ventilmittel 35
betätigt wird und der eine Ausgangsstange 42 mittels einer Druckscheibe 44
betätigt. Die Ausgangsstange 42 ist mit Spiel in die zylindrische Verlängerung 30
eingesetzt und stützt sich in der gezeigten Ruhestellung am Boden 46 der
Verlängerung 30 ab.
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Die hintere bewegliche Trennwand 22 wird in ihre Ruheposition zurückgestellt
durch eine Feder 33, die sich auf der hinteren Fläche der festen Trennwand 11
abstützt. Dank der Erfindung ist es vorteilhafterweise nicht nötig, eine
Rückstellfeder für die vordere bewegliche Trennwand 16 vorzusehen, weil sie fest
mit der hinteren zylindrischen Verlängerung 30 des Kolbens 32 des
Hauptzylinders II verbunden ist und daher durch die Rückstellfeder 31 des Kolbens 32 in
ihre Ruheposition zurückgestellt wird.
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Wenn die Ausgangsstange 42 sich gegen den Boden 46 der Verlängerung 30 abstützt,
führt die Betätigung des Bremskraftverstärkers I durch die Eingangsstange 27
zu einer gleichzeitigen Bewegung der beweglichen Trennwände 22 und 16 und zu
einer Betätigung des Hauptzylinders II in gleicher Weise wie bei einem
üblichen doppelten Bremskraftverstärker.
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Wenn man dagegen eine Betätigung der Bremsen erreichen möchte, ohne daß es
eine Einwirkung über die Eingangsstange 27 gibt, erlaubt dank des zwischen der
Stange 42 und dem zylindrischen Teil 30 bestehenden Spiels das Vorschieben der
vorderen beweglichen Trennwand 16 eine Betätigung des Kolbens 32 des
Hauptzylinders, ohne daß die Bewegung auf die Stange 42 und folglich auf die Stange
27 übertragen wird.
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Gemäß der Erfindung wird das alleinige Vorschieben der vorderen beweglichen
Trennwand 16 in der folgenden Weise realisiert. Der äußere Umfangswulst der
Membran 26 ist fortlaufend ausgebildet, d. h., daß er frei ist von allen
üblichen Öffnungen und Einschnitten. Unter diesen Umständen stehen die hinteren
Kammern 14 und 20 nicht mehr mittels der Ringkammer 15 in Verbindung. Gemäß
der Erfindung wird der die beiden hinteren Kammern verbindende Durchgang durch
eine Verbindung 53 erhalten, die zwischen einer Öffnung 52, die in dem äußeren
Gehäuse 10 angebracht ist und in die mit der hinteren Kammer 14 in Verbindung
stehende Ringkammer 15 mündet, und einer Öffnung 54 ausgebildet ist, die
ebenfalls in dem äußeren Gehäuse10 angebracht ist und die in die hintere
Kammer 20 mündet.
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In die Verbindung 53 zwischen den Öffnungen 52 und 54 ist ein
Dreiwege-Magnetventil 56 mit zwei Positionen zwischengeschaltet. In der gezeigten
Ruhestellung erlaubt das Magnetventil 56 die Verbindung zwischen den beiden hinteren
Kammern 14 und 20 und daher eine übliche Funktionsweise des
Bremskraftverstärkers, wie oben beschrieben.
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Wenn dagegen eine Betätigung der Bremsen unabhängig vom Willen des Fahrers
gewünscht wird, schaltet ein nicht dargestellter Rechner den Durchgang des
Magnetventils 56 in seine zweite Position, in der die Verbindung zwischen den
hinteren Kammern 14 und 20 unterbrochen ist und in der die hintere Kammer 14
des vorderen Volumens mit einer Quelle 58 von unter Atmosphärendruck stehender
Luft verbunden ist. Da in der vorderen Kammer 12 permanent ein reduzierter
Druck herrscht, wird die bewegliche Trennwand 16 einer Druckdifferenz
unterworfen, die sie ebenso wie den Kolben 32 des Hauptzylinders vorschiebt, was
die geforderte Bremsbetätigung verursacht, während das existierende Spiel
zwischen der zylindrischen Verlängerung 30 und der Stange 42 erlaubt, daß
letztere ebenso wie die Stange 27 nicht bei dieser Bewegung mitgenommen
werden.
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Man hat also in einfacher Weise eine aus einem doppelten Bremskraftverstärker
und einem Hauptzylinder bestehende Einheit ausgebildet, die in der Lage ist,
eine Betätigung der Bremsen unabhängig von einem Druck auf das Bremspedal und
ohne Mitnahme dieses Bremspedals zu bewirken, und die für verschiedene
Funktionen wie Antischlupffunktion beim Anfahren, Antidiebstahlfunktionund als
Anfahrhilfe an Steigungen verwendet werden kann.
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Darüber hinaus kann man anstelle des Atmosphärendrucks Druckluft oder ein
anderes unter Druck stehendes Gas verwenden. Ebenso können die vorderen und
hinteren Volumen verschiedene Durchmesser besitzen.