DE69301610T2 - Unterdruck-bremskraftverstärker mit mitteln zur direkten bremsbetätigung - Google Patents

Description

• Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Unterdruck- Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug, der mit Mitteln zur direkten Steuerung der Bremsung versehen ist, die folgendes aufweisen: ein geschlossenes Gehäuse; eine verformbare Membran, die das Gehäuse in eine erste Kammer und eine zweite Kammer unterteilt, die mit einer ersten Druckquelle verbunden ist, die einen ersten Druck abgibt; ein einen Kolben bildendes Organ, das mit dem zentralen Teil der Membran fest verbunden ist und eine Reaktionsscheibe hält; ein bewegliches Steuerorgan für die Fußbremse; Verbindungsmittel, die von dem den Kolben bildenden Organ gehalten werden und dazu geeignet sind, die erste Kammer gemäß der Position des Steuerorgans für die Fußbremse selektiv in Verbindung mit der ersten Druckquelle oder einer zweiten Druckquelle zu bringen, die einen zweiten Druck abgibt, der höher als der erste Druck ist; Mittel zum Erfassen von Parametern, für die eine direkte Bremsung gesteuert werden soll; Mittel, die eine Trennwand bilden und mit dem den Kolben bildenden Organ fest verbunden sind, um mit diesem eine dritte Kammer zu bilden, wobei die die Trennwand bildenden Mittel die zweite Kammer von den Verbindungsmitteln isolieren; sowie Mittel zum selektiven Verbinden der dritten Kammer mit der ersten oder der zweiten Druckquelle in Reaktion auf ein von den Erfassungsmitteln abgegebenes Signal.
• Die Verwendung eines zwischen dem Bremspedal eines Fahrzeugs und dem Hauptzylinder angeordneten Bremskraftverstärkers, der direkt die Betätigung der Bremsen steuert, ist wohlbekannt und dient dazu, die Kraft deutlich zu verringern, die der Fahrer zum Bremsen auf das Pedal aufbringen muß. Im übrigen ist es unter bestimmten Umständen erwünscht, das Bremssystem mit Mitteln zu versehen, die die Steuerung der Wirkung der Bremsen selbst dann erlauben, wenn der Fahrer nicht auf das Bremspedal tritt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn sich ein Fahrzeug auf einem starken Gefälle bewegt oder unter möglichen anderen Umständen. Diese Systeme weisen einen oder mehrere Detektoren für Funktions- oder Lageparameter des Fahrzeugs auf, die die Wirkung der Bremsen direkt steuern. Diese Systeme sind unter den angelsächsischen Bezeichnungen "Hill Holder" oder "Traction Control" bekannt. Im vorliegenden Text deckt der Ausdruck "Mittel zur direkten Steuerung" diese verschiedenen Systeme ab.
• Systeme dieses Typs sind beispielsweise in den Dokumenten EP-A-0 347 583, EP-A-0 171 585 und EP-A-0 303 470 beschrieben.
• Unabhängig von ihrer Wirksamkeit weisen die in diesen Dokumenten veranschaulichten Lösungen den Nachteil auf, daß sie eine wesentliche Veränderung des Kolbens und insbesondere des Kolbenkörpers gegenüber der herkömmlichen, in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung oder sogar einen ganz speziellen Kolben erfordern, um unter der Wirkung der direkten Steuerung das direkte Aufbringen des Atmosphärendrucks in die hintere Kammer zu ermöglichen.
• Aus dieser Notwendigkeit ergibt sich, daß das System schwer in Serienfahrzeuge einzubauen ist, insbesondere wenn dadurch eine große Zahl von speziellen Teilen zur Herstellung des Bremskraftverstärkers benötigt werden, die außerdem besonders zugelassen werden müssen.
• In diesem Zusammenhang liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Unterdruck-Bremskraftverstärker bereitzustellen, der Mittel zur direkten Steuerung der Bremsen aufweist und bei dem die verschiedenen Teile des herkömmlichen Bremskraftverstärkers beibehalten werden können.
• Um dieses Ziel zu erreichen, ist der Unterdruck-Bremskraftverstärker nach der Definition des Oberbegriffs im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das den Kolben bildende Organ eine Schürze und einen zentralen Teil aufweist, der die Verbindungsmittel aufweist, und daß die die Trennwand bildenden Mittel ein Teil aufweisen, dessen Umfang dicht an der Schürze befestigt ist, wobei die dritte Kammer zwischen dem Teil einerseits und der Schürze und dem zentralen Teil andererseits ausgebildet ist.
• Damit ist zu verstehen, daß man erfindungsgemäß von einer Struktur eines Bremskraftverstärkers des herkömmlichen Typs ausgeht, dem eine Trennwand beigefügt wird, die mit dem Kolben der verformbaren Membran fest verbunden ist, um die dritte Kammer zu realisieren.
• Die die Trennwand bildenden Mittel weisen bevorzugt einen zylindrischen zentralen Teil auf, der die Reaktionsscheibe umgibt und die Dichtigkeit zwischen der zweiten und der dritten Kammer gewährleistet.
• Ebenso weisen die Verbindungsmittel eine Leitung mit verformbarer Wand auf, die die zweite Kammer durchsetzt, von der ein erstes Ende an das die Trennwand bildende Teil angeschlossen ist und von der das andere Ende außerhalb des Gehäuses mündet.
• Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der Lektüre der folgenen Beschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung, die als nicht einschränkende Beispiele gegeben sind. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Figuren; darin zeigen:
• - Fig. 1 einen vertikalen Schnitt eines bekannten Unterdruck-Bremskraftverstärkers;
• - Fig. 2a und 2b einen Teil des Bremskraftverstärkers von Fig. 1 in der Brems- bzw. Ruhephase;
• - Fig. 3 eine Schnittansicht eines mit Mitteln zur direkten Steuerung der Bremsung versehenen Unterdruck-Bremskraftverstärkers nach der Erfindung; und
• - Fig. 4 perspektivisch und im Teilschnitt die Mittel, die zur Herstellung der dritten Kammer verwendet werden, die zur direkten Bremssteuerung dienen.
• Zum besseren Verständnis der Probleme, die sich aus dem Einbau solcher Systeme zur direkten Bremssteuerung in einer herkömmlichen Bremskraftverstärkeranlage ergeben, wird unter Bezug auf Fig. 1, 2a, 2b ein herkömmlicher Bremskraftverstärker beschrieben.
• Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, weist der Bremskraftverstärker ein Gehäuse 10 auf, das durch eine verformbare Membran 16 in eine hintere Kammer 12 und eine vordere Kammer 14 unterteilt ist. Der mit 16a bezeichnete Außenumfang der Membran 16 ist mit dem Gehäuse fest verbunden, während der Innenumfang 16b mit einer den Kolben 18 bildenden Einheit fest verbunden ist. Der Kolben 18 weist einen Körper 20 und eine Umfangsschürze 22 auf, an der die verformbare Membran 16 teilweise anliegt. In die Vorderkammer 14 wird durch die Mittel 23 ständig ein auf Höhe des Motors abgenommener Unterdruck eingelassen. In der Vorderkammer 14 ist entweder der auf Höhe des Motors durch die Verbindung zwischen der hinteren und der vorderen Kammer 12, 14 abgenommene Unterdruck oder aber, durch Unterbrechung der Verbindung zwischen den beiden Kammern und der Verbindung der hinteren Kammer 12 mit einer Zone 24, die ständig auf Atmosphärendruck liegt, der Atmosphärendruck zu finden. Natürlich ist zu verstehen, daß dann, wenn die hintere Kammer 12 auf Unterdruck steht, keine Bremsung stattfindet, da die beiden Seiten der Membran dem gleichen Druck unterworfen sind. Wird dagegen die hintere Kammer 12 unter Atmosphärendruck gesetzt, dann ruft die auf die verformbare Membran und die den Kolben 18 bildende Einheit wirkende Druckdifferenz die Verschiebung dieser Einheit und insbesondere der mit dem Kolben 18 fest verbundenen Schubstange 26 hervor. Die Verschiebung der Schubstange 26 steuert den Druckanstieg der Bremsflüssigkeit in dem (in den Figuren nicht dargestellten) Hauptzylinder, wodurch wiederum die Betätigung der Bremsen hervorgerufen wird.
• Unter Bezug auf Fig. 2a und 2b wird nun im einzelnen beschrieben, auf welche Weise bei den bekannten Systemen die vordere und die hintere Kammer in den Ruhephasen des Bremskraftverstärkers in Verbindung gesetzt werden und wie die hintere Kammer 12 auf Atmosphärendruck gesetzt wird, wenn eine Bremsung gesteuert werden soll.
• Die Bremssteuerung wird durch Einwirkung auf das nicht dargestellte Bremspedal durchgeführt, das seine Verschiebung auf eine Steuerstange 30 überträgt. Ihr Ende ist mit einem Kolbenverteiler 32 fest verbunden. Außerdem trennt ein Ringventil 34, das die Steuerstange 30 umgibt, die Zone 24 auf Atmosphärendruck dicht von einer vorderen Zone 36. Dieses Ventil 34 ist der Wirkung einer Rückstellfeder 38 unterworfen, die dazu neigt, das Ventil 34 von der Kammer 24 zu entfernen. Wie dies in Fig. 2a und 2b gezeigt ist, bildet der Kolbenkörper 20 im Inneren eine erste Anlagefläche 40, die mit dem Ventil 34 zusammenwirken kann. Genauso bildet der Verteilerkolben eine ringförmige, zu der ringförmigen Anlagefläche 40 konzentrische Anlagefläche 42, die ebenfalls mit dem Ventil 34 zusammenwirken kann. In dem Kolbenkörper 18 sind auch Durchgänge 44 und 46 vorgesehen.
• Befindet sich der Bremskraftverstärker in der Ruhestellung, d.h., wenn auf die Steuerstange 30 keine Wirkung ausgeübt wird, dann liegt das Ventil 34 an der Anlagefläche 42 an, wodurch die Kammer 24 auf Atmosphärendruck von der hinteren Kammer 12 isoliert wird. Gleichzeitig befindet sich das Ventil 34 nicht mit der ringförmigen Anlagefläche 40 in Kontakt, wodurch die hintere Kammer 12 über die Durchgänge 44 und 46 mit der vorderen Kammer 14 in Verbindung gebracht werden kann. Dies ist in Fig. 2a gezeigt.
• Wird auf die Steuerstange 30 eingewirkt (Fig. 2b), dann wird der Verteilerkolben 32 zurückgedrückt, während das Ventil 34 unter der Wirkung der Rückstellfeder 38 in Anlage an der ringförmigen Anlagefläche 40 gelangt, aber nicht mehr in Kontakt mit der ringförmigen Anlagefläche 42 steht. In dieser Position ist die Kammer 24 auf Atmosphärendruck mit der hinteren Kammer 12 des Gehäuses 10 des Bremskraftverstärkers in Verbindung gebracht, wodurch die hintere Kammer auf Atmosphärendruck gebracht ist und sich die Verschiebung des Kolbens 18 und der Steuerstange des Hauptzylinders nach hinten ergibt.
• Wird dem Bremskraftverstärker also eine Einrichtung zur direkten Bremssteuerung zugeordnet, dann bedeutet dies, daß dem oben beschriebenen System Mittel zum Einlaß des Atmosphärendrucks in die hintere Kammer 12 des Gehäuses 10 hinzugefügt werden, wenn die Steuerstange 30 nicht durch eine freiwillige Aktion des Fahrers vorgespannt ist.
• Unter Bezug auf Fig. 3 wird zunächst die Einheit aus dem Bremskraftverstärker und den Mitteln zur direkten Bremssteuerung beschrieben. Oben wurde bereits angedeutet daß nach einem Merkmal der Erfindung von einem Bremskraftverstärker eines herkömmlichen Typs ausgegangen wird, dem bestimmte Bauteile hinzugefügt werden, um die Durchführung der direkten Bremssteuerfunktion zu ermöglichen. In Fig. 3 sind demnach wieder die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 und 2a, 2b verwendet, um die verschiedenen Teile des eigentlichen Bremskraftverstärkers zu bezeichnen. In der folgenden Beschreibung werden nur die zusätzlichen Teile erläutert, die der Durchführung der direkten Bremssteuerung entsprechen.
• Zur Bildung der dritten Kammer, die in Fig. 3 mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet ist, wird an dem Kolben 18 eine Trennwand 52 befestigt, die bevorzugt aus tiefgezogenem Blech hergestellt ist. Die Trennwand 52 weist einen Umfangsteil 54, der für ihre dichte Befestigung an der Schürze 22 des Kolbens dient, sowie einen zentralen Teil 56 auf, der eine offene zylindrische Schürze bildet. Der Rand der Schürze 56 dringt in eine ringförmige Nut 58 ein, die in der Vorderseite des zentralen Teils 20 des Kolbens 18 vorgesehen ist. Die Trennwand 52 weist einen gefalzten Zwischenabschnit 60 auf, der sich an den Umfang 20a anpaßt und dabei an ihn anschmiegt. So wird zwischen dem Kolben 18, der durch seinen zentralen Teil und seine Schürze 52 gebildet ist, die dritte Kammer 50 gebildet, die damit gegen die vordere Kammer 14 isoliert ist und mit der hinteren Kammer 12 über bereits beschriebene Verbindungsmittel in Verbindung steht, die ihrerseits durch die Steuerstange 30 kontrolliert werden. Die Trennwand 52 weist ferner an einem Abschnitt ihres Zwischenteils 60 eine zylindrische Muffe 62 auf, die zum dichten Anschluß eines ersten Endes 64 einer Leitung 66 mit verformbarer Wand dient. Die Leitung 66 durchquert die vordere Kammer 14, und ihr zweites Ende 68 ist dicht an der Wand des Gehäuses 10 befestigt. Die Leitung 66 mit verformbarer Wand, die bevorzugt durch einen Balg gebildet ist, ermöglicht also die Verbindung der dritten Kammer 50 mit verschiedenen Fluidquellen, was im folgenden erläutert wird.
• Die verformbare Leitung 66 oder, genauer, ihr Ende 68 ist durch eine externe Leitung 70 an ein Dreiwege-Elektroventil 72 angeschlossen, dessen Position durch das Signal gesteuert wird, das von einer Detektoreinheit 74 für die Funktions- oder Lageparameter des Fahrzeugs abgegeben wird, die die direkte Bremssteuerung nach sich ziehen. Die verschiedenen Möglichkeiten und verschiedenen Typen von Sensoren sind im einzelnen in der bereits erwähnten europäischen Patentschrift beschrieben. Es sei hier nur bemerkt, daß dann, wenn die Direktbremsung gesteuert werden soll, das Ventil 72 die Leitung 66 mit Atmosphärendruck 76 in Verbindung bringt, während das Elektroventil 72 in allen anderen Betriebsphasen die Leitung 66 mit dem auf Höhe des Motors abgenommenen Unterdruck 78 in Verbindung bringt.
• Die Betriebsweise der gesamten Vorrichtung ergibt sich leicht aus der vorhergehenden Beschreibung. In den normalen Betriebsphasen, d.h., wenn die direkte Bremssteuerung nicht aktiv ist, wird die dritte Kammer 50 auf Unterdruck gehalten. Die hintere Kammer 12 des Bremskraftverstärkers wird also über die zweiten, oben beschriebenen Verbindungsmittel ebenfalls auf Unterdruck gehalten, solange der Fahrer nicht das Bremspedal betätigt, d.h. auf die Steuerstange 30 einwirkt. Diese Verbindung wird genauer durch die Durchgänge 44 und 46 in dem Kolbenkörper 20 und den freien Raum zwischen der Anlagefläche 40 und dem Ventil 34 erreicht. Bei gewollten Bremsoperationen liegt der einzige Unterschied zu einem herkömmlichen Bremskraftverstärker darin, daß die zweiten Verbindungsmittel die hintere Kammer 12 mit der dritten Kammer 50 und nicht die hintere Kammer 12 mit der vorderen Kammer 14 verbinden. Soll dagegen die Bremssteuerung betätigt werden, dann wird die dritte Kammer 50 auf Atmosphärendruck gesetzt. Diese dritte Kammer steht mit der hinteren Kammer 12 in Verbindung, wenn der Fahrer nicht selbst eine Bremsung beabsichtigt. Diese Verbindung wird wie oben beschrieben aufgebaut Wollte er dies, dann besteht diese Verbindung nicht, aber die gewollte Bremssteuerung hat bereits die hintere Kammer 12 mit der selbständigen Quelle 24 verbunden, die auf Atmosphärendruck steht.
• Fig. 4 zeigt genauer eine bevorzugte Ausfuhrungsform des Teils 52. Der Umfang 54 des Teils 52 ist mit mehreren, regelmäßig verteilten Vorsprüngen 90 versehen. Diese Vorsprünge können in in der Schürze 22 des Kolbens 18 vorgesehene Löcher 92 eindringen. Eine ringförmige Dichtung 94, die zwischen diese beide Teile gesetzt ist, stellt die Umfangsdichtung der dritten Kammer 50 her. Der Mittelteil des Teils 52 weist bevorzugt eine Schulter 96 auf, die einen Teller 98 zum Halten der Reaktionsscheibe 45 aufnehmen kann.
• Genauso ist zu verstehen, daß die zylindrische Schürze 56 des Teils 52 ferner dazu dient, die Reaktionsscheibe 45 der Schubstange 26 zu halten und zu führen; damit ist die Dichtigkeit zwischen der vorderen Kammer 14 und der dritten Kammer 50 durch die Reaktionscheibe 45 gewährleistet.

Claims (4)

1. Unterdruck-Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug, der mit Mitteln zur direkten Steuerung der Bremsung versehen ist, die folgendes aufweisen: ein geschlossenes Gehäuse (10); eine verformbare Membran (16), die das Gehäuse in eine erste Kammer (12) und eine zweite Kammer (14) unterteilt, die mit einer ersten Druckquelle (78) verbunden ist, die einen ersten Druck abgibt; ein einen Kolben (18) bildendes Organ, das mit dem zentralen Teil der Membran fest verbunden ist und eine Reaktionsscheibe hält; ein bewegliches Steuerorgan für die Fußbremse (30, 32, 34); Verbindungsmittel (44, 40, 42, 46), die von dem den Kolben bildenden Organ gehalten werden und dazu geeignet sind, die erste Kammer gemäß der Position des Steuerorgans für die Fußbremse selektiv in Verbindung mit der ersten Druckquelle oder einer zweiten Druckquelle (24) zu bringen, die einen zweiten Druck abgibt, der höher als der erste Druck ist; Mittel (74) zum Erfassen von Parametern, für die eine direkte Bremsung gesteuert werden soll; Mittel, die eine Trennwand (52) bilden und mit dem den Kolben (18) bildenden Organ fest verbunden sind, um mit diesem eine dritte Kammer (50) zu bilden, wobei die die Trennwand bildenden Mittel die zweite Kammer von den Verbindungsmitteln isolieren; sowie Mittel (76, 66, 68) zum selektiven Verbinden der dritten Kammer mit der ersten oder der zweiten Druckquelle in Reaktion auf ein von den Erfassungsmitteln abgegebenes Signal, dadurch gekennzeichnet, daß das den Kolben (18) bildende Organ eine Schürze (22) und einen zentralen Teil (20) aufweist, der die Verbindungsmittel aufweist, und daß die die Trennwand bildenden Mittel ein Teil (52) aufweisen, dessen Umfang (54) dicht an der Schürze befestigt ist, wobei die dritte Kammer (50) zwischen dem Teil einerseits und der Schürze und dem zentralen Teil andererseits ausgebildet ist.

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Trennwand bildenden Mittel einen zylindrischen zentralen Teil (56) aufweisen, der die Reaktionsscheibe umgibt und die Dichtigkeit zwischen der zweiten und der dritten Kammer gewährleistet.

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel eine Leitung (66) mit verformbarer Wand aufweisen, die die zweite Kammer (14) durchsetzt und von der ein erstes Ende (64) an das die Trennwand (52) bildende Teil angeschlossen ist und von der das andere Ende (68) außerhalb des Gehäuses (10) mündet.

4. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Trennwand (52) bildende Teil an der Schürze (22) durch das Zusammenwirken von in einem der Teile vorgesehenen Schlitzen (92) mit in dem anderen Teil vorgesehenen Vorsprüngen (90) befestigt ist.