DE69709116T2

DE69709116T2 - Bremskraftverstärker mit hydraulischer reaktion und mit grösserer sicherheit

Info

Publication number: DE69709116T2
Application number: DE69709116T
Authority: DE
Inventors: Juan Simon Bacardit
Original assignee: Bosch Sistemas de Frenado SL
Current assignee: Bosch Sistemas de Frenado SL
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2017-06-05
Also published as: WO1998006613A1; US5941071A; FR2752210A1; ES2168642T3; KR20000029871A; JP2001501886A; FR2752210B1; DE69709116D1; EP0915791A1; EP0915791B1; JP4061603B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bremskraftverstärker für Motorfahrzeuge, die einen Hauptzylinder aufweist, der den hydraulischen Druck in dem mit den Bremsen des Fahrzeugs verbundenen Bremskreis steuert, wobei dieser Hauptzylinder mit Hilfe eines pneumatischen Hilfs-Servomotors betätigt werden kann, wenn der Fahrer des Fahrzeugs auf das Bremspedal tritt.
Der Hauptzylinder ist in herkömmlicher Weise mit einer Bremsflüssigkeit gefüllt und mit einem ersten Kolben ausgestattet, der dazu dient, eine Betätigungskraft aufzunehmen, die sich aus einer Eingangskraft und einer Hilfskraft zusammensetzt, wobei beide entlang einer axialen Richtung wirken, um eine Druckerhöhung in einem ersten Hydraulikkreis zu erzeugen, und mit einem zweiten hydraulischen Kolben ausgestattet ist, der dem hydraulischen Druck in dem ersten Hydraulikkreis ausgesetzt ist und eine Druckerhöhung in einem zweiten Hydraulikkreis erzeugt.
Andererseits kann der pneumatische Bremskraftverstärker in herkömmlicher Weise durch die auf eine Steuerstange wirkenden Eingangskraft gesteuert werden, die die Öffnung eines Ventils steuert, um die Betätigungskraft auf den ersten Kolben des Hauptzylinders auszuüben, wobei der Bremskraftverstärker ein starres Gehäuse aufweist, das in dichter Weise mit Hilfe von wenigstens einer beweglichen Trennwand in zwei Kammern geteilt ist, die durch das Öffnen des Ventils mit einem Druckunterschied zwischen den beiden Kammern beaufschlagt werden und einen pneumatischen Kolben mitnehmen kann, der bezüglich des Gehäuses beweglich ist, das das Ventil trägt, wobei die Eingangskraft über eine Reaktionsscheibe übertragen wird, auf der sich auch der pneumatische Kolben abstützt, um ihm wenigstens einen Teil der Hilfskraft zu übertragen.
Eine Vorrichtung dieser Art ist im Stand der Technik wohlbekannt und ist z. B. in der Druckschrift US-A-4 491 058 beschrieben.
Parallel dazu wurden Bremskraftverstärker entwickelt, in denen die auf die Steuerstange ausgeübte Reaktion nicht mehr mechanisch durch eine Reaktionsscheibe erzeugt wird, sondern durch den hydraulischen Druck, der im Hauptzylinder herrscht.
In diesen Vorrichtungen weist der hydraulische Hauptkolben des Hauptzylinders selbst einen beweglichen Hohlzylinder auf, der mit dem Hauptzylinder verbunden ist, wenigstens einen Teil der Hilfskraft aufnimmt und in dessen Innerem auf dichte Weise und entlang einer axialen Richtung ein zweiter Hydraulikkolben gleitet, der wenigstens die Eingangskraft aufnehmen kann, wobei elastische Mittel eine elastische Kraft zwischen dem zweiten Hydraulikkolben und dem beweglichen Zylinder ausüben und den zweiten Hydraulikkolben in Richtung des Hauptzylinders beaufschlagen, wobei wenigstens eine Öffnung in dem beweglichen Zylinder ausgebildet ist, um dessen Innenraum mit dem Innenraum des Hauptzylinders zu verbinden.
Eine solche Vorrichtung ist z. B. in der Druckschrift FR-A-2 658 466 beschrieben.
Diese Vorrichtungen mit hydraulischer Wirkung weisen als Hauptvorteil auf, daß ihre charakteristische Kennlinie, d. h. die Kennlinie, die den Druck in dem Hauptzylinder als Funktion der Stärke der Eingangskraft des Bremskraftverstärkers angibt, unabhängig von der Intensität der Bremsbetätigung und der Geschwindigkeit, mit der die Eingangskraft wirkt, unverändert bleibt. Indessen kann sich im Falle eines Defekts in dem Hydraulikkreis zwischen dem Hauptzylinder und den Radbremsen der Druck im Inneren des ersten oder zweiten Hydraulikkreises nicht aufbauen. In beiden Fällen resultiert daraus eine Vergrößerung des Weges des Bremspedals, um eine Erhöhung des hydraulischen Drucks im funktionierenden Kreis zu erhalten. Wenn hingegen dieser Defekt den ersten Hydraulikkreis beeinträchtigt, hat dies darüber hinaus ein vollständiges Fehlen der durch den Fahrer an dem Bremspedal wahrgenommenen Wirkung zur Folge, der die Bremskraft somit nicht mehr dosieren kann, sondern nur noch den Weg des Bremspedals, der selbst schon gestört ist.
Man hat schon, z. B. in den Druckschriften FR-A-1 475 049 oder US-A- 3 470 695, versucht, dieses Problem zu lösen. Diese Druckschriften sehen vor, den Hydraulikdruck des zweiten Kreises, der als funktionsfähig angenommen wird, zu verwenden, um die gewünschte Reaktion auf das Bremspedal zu erzeugen. Abgesehen davon, daß sie komplizierte Ausführungen zur Folge haben, erfordern sie einen dritten Kolben, der auf dichte Weise in dem zweiten Kolben gleitet. Eine solche Anordnung ist durch die derzeitigen Vorschriften verboten, da sie die Gefahr von Undichtigkeiten zwischen dem ersten und dem zweiten Kreis mit sich bringt, die unter den normalen Betriebsbedingungen, d. h. ohne Defekt, nicht festzustellen sind, d. h. unter Bedingungen, die meist erfüllt sind. Darüber hinaus weisen die bremskraftverstärkenden Systeme dieser Druckschriften nicht das Merkmal des "Sprungs" am Anfang der Bremsbetätigung auf, ein Merkmal, das jetzt von den Automobilherstellern gefordert wird, um das von dem Fahrer wahrgenommene Gefühl beim Betätigen der Bremsvorrichtung zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung ist in diesem Umfeld angesiedelt und hat zur Aufgabe, einen Bremskraftverstärker mit hydraulischer Reaktion vorzuschlagen, bei dem der Fahrer in allen Betätigungssituationen eine Reaktion auf das Bremspedal spürt, selbst im Falle eines Ausfalls des ersten Hydraulikkreises, ohne eine komplizierte Vorrichtung zu benötigen, und die somit kostengünstig ist und dabei unter allen Bedingungen zuverlässig funktioniert, wobei die Dichtheit zwischen dem ersten und dem zweiten Kreis den Vorschriften genügt.
Zu diesem Ziel schlägt die vorliegende Erfindung einen Bremskraftverstärker für Motorfahrzeuge vor, der einerseits einen Hauptzylinder aufweist, der mit einer Bremsflüssigkeit gefüllt und mit einem ersten Bremskolben ausgestattet ist, der dazu dient, eine Betätigungskraft aufzunehmen, die sich aus einer Eingangskraft und einer Hilfskraft zusammensetzt, wobei beide entlang einer axialen Richtung wirken, um eine Druckerhöhung in einem ersten Hydraulikkreis zu erzeugen, und mit einem zweiten hydraulischen Kolben ausgestattet ist, der dem hydraulischen Druck in dem ersten Hydraulikkreis ausgesetzt ist und eine Druckerhöhung in einem zweiten Hydraulikkreis erzeugt, und der andererseits einen pneumatischen Bremskraftverstärker aufweist, der durch die auf eine Steuerstange wirkende Eingangskraft betätigt werden kann, wobei die Steuerstange mit einem Tauchkolben fest verbunden ist, der die Öffnung eines Dreiwegeventils steuert, um die Betätigungskraft auf den ersten Kolben auszuüben, wobei der Bremskraftverstärker ein starres Gehäuse aufweist, das in dichter Weise in wenigstens zwei Kammern mit Hilfe von wenigstens einer beweglichen Trennwand geteilt ist, die durch das Öffnen des Dreiwege-Ventils mit einem Druckunterschied zwischen den beiden Kammern beaufschlagt werden und einen pneumatischen Kolben mitnehmen kann, der bezüglich des Gehäuses beweglich ist, das das Dreiwege-Ventil trägt und wenigstens zur Übertragung der Hilfskraft beiträgt, wobei der erste Kolben des Hauptzylinders selbst einen beweglichen Hohlzylinder umfaßt, der mit dem ersten Hydraulikkreis des Hauptzylinders verbunden ist, wenigstens einen Teil der Hilfskraft aufnimmt und in dessen Innerem auf dichte Weise und entlang einer axialen Richtung, ein Reaktionskolben gleitet, der wenigstens die Eingangskraft aufnehmen kann, wobei erste elastische Mittel eine erste elastische Kraft zwischen dem Reaktionskolben und dem beweglichen Zylinder ausüben und den Reaktionskolben in Richtung des Hauptzylinders beaufschlagen, wobei wenigstens eine Öffnung in dem beweglichen Zylinder ausgebildet ist, um dessen Innenraum mit dem ersten Hydraulikkreis zu verbinden.
Ein solcher Bremskraftverstärker ist z. B. aus der Druckschrift EP-B-0 662 894 bekannt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der bewegliche Zylinder ein Reaktionsteil auf, auf dem sich ein Endteil des Reaktionskolbens abstützen kann, um von diesem Reaktionsteil eine Kraft aufzunehmen, die proportional ist zu der Kraft, die von dem hydraulischen Druck des zweiten Hydraulikkreises erzeugt und bei einem Ausfall des ersten Hydraulikkreises auf den zweiten Kolben ausgeübt wird, wobei die Kraft, die bei einem Ausfall des ersten Hydraulikkreises durch den hydraulischen Druck erzeugt wird, über den zweiten Kolben mechanisch auf das Reaktionsteil übertragen wird.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform klar ersichtlich, die nur als Beispiel und nicht einschränkend angegeben ist, wobei Bezug auf die begefügten Zeichnungen genommen wird, in denen:
Fig. 1 eine Schnittansicht des Bremskraftverstärkers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt ist, und
- Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht des mittleren Teils des Bremskraftverstärkers der Fig. 1 ist.
Da die Erfindung lediglich eine Verbesserung gegenüber pneumatischen Bremssystemen betrifft und da deren allgemeiner Aufbau und Funktionsweise dem Fachmann wohlbekannt sind, werden diese Systeme an dieser Stelle nur kurz ins Gedächtnis gerufen, um ein Gesamtverständnis der Verbesserung zu ermöglichen, die die Erfindung bietet.
Schematisch umfaßt ein System dieser Art einen Bremkraftverstärker 100 und einen Hauptzylinder 200.
Der Bremskraftverstärker 100 ist vorgesehen, um in herkömmlicher Weise an einer Spritzwand (nicht dargestellt) zwischen einem Motorraum eines Fahrzeugs und dem Fahrzeuginnenraum dieses Fahrzeugs befestigt zu werden und um durch ein Bremspedal (nicht dargestellt) betätigt zu werden, das sich in diesem Fahrzeuginnenraum befindet. Der Hauptzylinder 200, der den hydraulischen Bremskreis des Fahrzeugs steuert, ist an der vorderen Wand des Bremskraftverstärkers 100 befestigt.
Aus Konvention nennt man "vorn" bei der Baugruppe Bremskraftverstärker/Hauptzylinder den Teil, der dem Hauptzylinder 200 zugewandt ist, und "hinten" bei dieser Baugruppe den Teil, der dem Bremspedal zugewandt ist. In den Figuren ist somit vorn links und hinten rechts.
Der Bremskraftverstärker 100 umfaßt selbst ein starres Gehäuse 10, dessen inneres Volumen in dichter Weise durch eine beweglichen Trennwand 16 in eine vordere Kammer 12 und eine hintere Kammer 14 geteilt ist, die eine Membran 18 und eine starre Schürze 20 umfaßt und einen pneumatischen Kolben 22 mitnehmen kann, der im Inneren des Gehäuses 10 beweglich ist.
Die vordere Kammer 12, deren vordere Seite in dichter Weise durch den Hauptzylinder 200 abgeschlossen ist, ist über einen Anschluß 15 stets mit einer Unterdruckquelle (nicht dargestellt) verbunden. Der Druck in der hinteren Kammer 14 wird durch ein Dreiwegeventil 24 gesteuert, das durch eine Steuerstange 26 betätigt wird, die mit dem Bremspedal verbunden und mit einem Tauchkolben 28 fest verbunden ist.
Befindet sich die Steuerstange 26 in Ruhestellung, d. h. nach rechts gezogen, stellt das Ventil 24 eine Verbindung zwischen den beiden Kammern 12 und 14 des Bremskraftverstärkers her. Indem somit die hintere Kammer 14 dem gleichen Druck wie die vordere Kammer 12 ausgesetzt ist, wird der Kolben 22 durch eine Feder 25 in der Ruhestellung nach rechts zurückgedrückt.
Die Betätigung die Steuerstange 26 nach links hat zur Folge, daß in einem ersten Schritt das Ventil 24 so verschoben wird, das es die Kammern 12 und 14 voneinander isoliert und dann, in einem zweiten Schritt, das Ventil so verschoben wird, daß es die hintere Kammer 14 zum Atmosphärendruck öffnet.
Der Druckunterschied zwischen den beiden Kammern 12 und 14, der dann von der Membran 18 registriert wird, übt auf die bewegliche Trennwand 16 einen Druck aus, der sie nach links verschieben möchte und es ihr ermöglicht, den Kolben 22 mitzunehmen, der sich seinerseits verschiebt, wobei die Feder 25 zusammengedrückt wird.
Die auf die Steuerstange 26 ausgeübte Bremskraft oder "Eingangskraft" sowie die Hilfsbremskraft oder "Hilfskraft", die sich aus dem Druck der beweglichen Trennwand 16 ergibt, wirken somit gemeinsam entlang der Achse X-X' des Bremskraftverstärkers 100 in Richtung des Hauptzylinders 200 und addieren sich, um dessen Betätigungskraft zu bilden.
Genauer gesagt wirkt die Betätigungskraft auf den ersten Kolben 30 des Hauptzylinders und ruft seine Verschiebung nach links (in den Figuren) hervor, was ein Druckanstieg der in dem ersten Kreis I des Hauptzylinders 200 vorhandenen Bremsflüssigkeit sowie eine Betätigung der mit diesem verbundenen Bremse (nicht dargestellt) zur Folge hat. Der Druck in dem ersten Kreis I beaufschlagt seinerseits den zweiten Kolben 31 des Hauptzylinders nach links, was einen Druckanstieg der in dem zweiten Kreis II des Hauptzylinders vorhandenen Bremsflüssigkeit und eine Betätigung der mit diesem verbundenen Bremse bewirkt.
Wie in Fig. 2 deutlicher zu sehen ist, ist der Kolben 30 tatsächlich zusammengesetzt und weist einerseits einen beweglichen Hohlzylinder 32 und andererseits einen Reaktionskolben 34 auf.
Das innere Volumen 35 des beweglichen Hohlzylinders 32 ist über Öffnungen wie 36, die in dem beweglichen Zylinder entlang einer axialen Richtung angeordnet sind, mit dem inneren Volumen I des ersten Kreises des Hauptzylinders verbunden.
Neben dem Durchfluß von Flüssigkeit, den diese Öffnungen 36 zwischen dem inneren Volumen I des ersten Kreises des Hauptzylinders 200 und dem inneren Volumen 35 des beweglichen Zylinders 32 ermöglichen, gleitet dieser bewegliche Zylinder 32 in dichter Weise in den Körper des Hauptzylinders 200, wobei die Dichtheit wenigstens durch eine ringförmige Lippendichtung 37 erreicht wird.
Was den Reaktionskolben 34 betrifft, so gleitet er im Inneren des beweglichen Zylinders 32, den er in dichter Weise durch eine ringförmige Dichtung 38 verschließt.
Der bewegliche Zylinder 32 ist über einen Ring 40 mit der starren Schürze 20 verbunden, so daß er wenigstens einen Teil der durch diese starre Schürze 20 ausgeübten Hilfskraft aufnimmt.
Der Reaktionskolben 34 ist axial gegenüber dem Tauchkolben 28 angeordnet, der wenigstens die Eingangskraft auf ihn übertragen kann, die auf die Steuerstange 26 ausgeübt wird, die wiederum fest mit dem Tauchkolben 28 verbunden ist.
Im folgenden wird die Funktionsweise der bisher beschriebenen Vorrichtung erläutert.
In Ruhestellung nehmen die verschiedenen beweglichen Teile die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Stellung ein, und insbesondere der Reaktionskolben 34 liegt unter der Wirkung einer Feder 46 vorn an einer ringförmigen Abstufung 44 des beweglichen Zylinders 32 an. Das Ventil 24 erlaubt die Verbindung zwischen den beiden Kammern 12 und 14, die sich dann unter demselben reduzierten Druck befinden, der durch den Anschluß 15 bereitgestellt wird.
Eine erste Kraft auf das Bremspedal dient dazu, die Vorspannung der Feder der Steuerstange 26 zu überwinden und das Ventil 24 in eine Stellung zu bringen, in der es die beiden Kammern 12 und 14 voneinander isoliert. Diese Erhöhung des Druckes auf das Bremspedal erzeugt daher keine Druckerhöhung im Hauptzylinder.
Nach diesem vorbestimmten Hub des Steuerkolbens 26 öffnet das Ventil 24 die hintere Kammer 14 des Servomotors 100 zur Atmosphäre, und zwischen den beiden Kammern 12 und 14 des Bremskraftverstärkers baut sich ein Druckunterschied auf. Dieser Druckunterschied erzeugt eine Hilfskraft, die die starre Schürze 20 und den beweglichen Zylinder 32 nach vorn bewegt.
Der hydraulische Druck in dem ersten Kreis I des Hauptzylinders 200 erhöht sich somit und baut sich durch Zirkulation der hydraulischen Flüssigkeit über die Öffnungen 36 in dem inneren Volumen 35 des beweglichen Zylinders 32 auf und wirkt auf die Querschnittsfläche S des Reaktionskolbens 34 ein.
In einem ersten Schritt übersteigt die Kraft, die durch diesen auf diese Querschnittsfläche S ausgeübten Druck erzeugt wird, nicht die Vorspannung der Feder 46 in Ruhestellung, so daß der Reaktionskolben 34 unbewegt und in einem Abstand zu dem Druckkolben 42 bleibt, so daß folglich keine Reaktion an dem Bremspedal wahrgenommen wird.
Anschließend steigt der Druck in den Volumina I und 35 und erreicht einen vorbestimmten Wert, der, einwirkend auf die Querschnittsfläche S. ausreicht, um die Vorspannung der Feder 46 in Ruhestellung zu überwinden. Der Reaktionskolben 34 verschiebt sich somit nach hinten und kommt in Kontakt mit dem Tauchkolben 28. Vorteilhafterweise kann hinten an dem Reaktionskolben 34 und/oder vorn an dem Tauchkolben 28 ein Anschlagteil aus Gummi oder einem anderen elastomeren Material vorgesehen werden, um den sich ergebenden Stoß sowie das resultierende Geräusch dieses Kontaktes zu dämpfen.
Diese erste Ablaufphase wird der "Sprung" des Bremskraftverstärkers genannt.
Der Sprung des Bremskraftverstärkers kann auf jeden gewünschten Wert reguliert werden, indem die Vorspannung der Feder 46 in Ruhestellung eingestellt wird. Man kann z. B., wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, vorsehen, daß der Ring 40 mit einem Außengewinde versehen und in den beweglichen Zylinder 32 eingeschraubt ist, auf den er wenigstens einen Teil der Hilfskraft überträgt, die auf die Schürze 20 wirkt, die sich gegen ihm abstützt.
Das Einschrauben des Ringes 40 in den beweglichen Zylinder 32 hat somit ein Zusammendrücken der Feder 46 und somit eine Erhöhung der Vorspannung zur Folge, die diese gegen den Reaktionskolben 34 in Richtung des Hauptzylinders ausübt, d. h. eine weitere Erhöung des Wertes des Sprungs.
Um die Reduzierung der Länge auszugleichen, die aus der Schraubverbindung des Ringes 40 in den beweglichen Zylinder 32 resultiert, ist dieser Ring beispielsweise in zwei Teilen ausgeführt, die so ineinander verschraubt sind, daß sie eine einstellbare Gesamtlänge aufweisen.
Man kann ebenso die Ausführung eines weiteren Teils aus zwei Einzelteilen vorsehen, die so ineinander geschraubt sind, daß sie eine einstellbare Gesamtlänge aufweisen, wobei die Einstellung dieser Länge schließlich insbesondere erlaubt, die Öffnung des Ventils bei Eintreten des Sprungs zu verändern, unabhängig von dessen Wert, welcher durch Einschrauben des Ringes 40 in den beweglichen Zylinder 32 gegeben ist.
Nach diesem Phänomen des Sprungs übt der Reaktionskolben 34 auf den Tauchkolben 28 und somit auf das Bremspedal eine Reaktionskraft aus, die von der Hilfskraft abhängt, der Eingangskraft entgegenwirkt und somit die Steuerung der ersten Kraft durch die zweite ermöglicht. Der Reaktionskolben 34 ist somit einem hydraulischen Druck ausgesetzt, der in der Reaktionskammer herrscht, die durch das innere Volumen 35 des beweglichen Zylinders 32 gebildet ist.
Der Verstärkungsfaktor des Bremskraftverstärkers ist gleich dem Verhältnis der Querschnittsfläche S&sub1; des beweglichen Zylinders 32 zu der Querschnittsfläche S des Reaktionskolbens 34.
Die Hilfskraft erreicht ihr Maximum, wenn der Druck in der hinteren Kammer des Bremskraftverstärkers Atmosphärendruck erreicht, und kann sich folglich nicht weiter erhöhen. Man erhält somit das unter dem Namen Sättigung bekannte Phänomen.
Man sieht, daß der auf diese Weise in dem ersten Kreis I erzeugte hydraulische Druck in allen Ablaufphasen auf den zweiten Kolben 31 wirkt, der seinerseits eine Erhöhung des hydraulischen Drucks in dem zweiten Kreis hervorruft.
Wenn in diesem letzteren Kreis ein plötzlich Defekt auftritt, kann der zweite Kolben 31 den Druck in diesem nicht mehr aufrecht erhalten und stützt sich ab am Eioden des Hauptzylinders, während der erste Kolben 30, wie es weiter oben erläutert wurde, weiter den Druck in dem ersten Kreis erhöht, auf Kosten einer Verlängerung des Hubes des Steuerkolbens 26 und des Bremspedals. Natürlich muß ein akustischer und/oder visueller Alarm am Armaturenbrett dem Fahrer den Ausfall des Bremskreises signalisieren, so daß er durch diesen verlängerten Hub nicht zu sehr überrascht sein wird.
Tritt hingegen ein plötzlicher Defekt in dem ersten Kreis ein, stützt sich der erste Kolben an dem zweiten Kolben ab, der dann eine Druckerhöhung in dem zweiten Kreis hervorruft, mit einer entsprechenden Verlängerung des Hubes des Steuerkolbens 26 und des Bremspedals. Unter dieser letzten Annahme, wonach sich der Druck in dem ersten Kreis nicht erhöhen kann, übt der Reaktionskolben 34 keine Kraft auf den Tauchkolben 28 aus, so daß der Fahrer keinen Widerstand am Bremspedal wahrnimmt, dessen Hub verlängert ist, und er mit großen Anstrengungen versucht, seine Bremsbetätigung unter diesen Bedingungen zu dosieren.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, dieses Resultat zu erreichen, d. h. eine Bremswirkung im Falle eines Ausfalles des ersten Kreises zu erreichen, indem auf den Fahrer eine Reaktion übertragen wird, die ihm unter diesen schlechten Bedingungen eine optimale Kontrolle der Bremsen erlaubt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung und wie man in der Fig. 2 deutlicher zu sehen ist, ist der Reaktionskolben 24 selbst zusammengesetzt. Er weist ein erstes Teil 50 auf, das in Ruhestellung unter der Wirkung der Feder 46 gegen den beweglichen Zylinder 32 im Anschlag ist. Er weist gleichfalls ein zweites Teil 52 auf, das im Inneren des ersten Teils 50 gleiten kann.
Das zweite Teil 52 ist in seiner Ruhestellung unter der Wirkung der Vorspannung einer zweiten Feder 54, die zwischen den Abstufungen des beweglichen Zylinders 32 und diesem zweiten Teil 52 angeordnet ist, nach hinten gegen den ersten Teil 50 beaufschlagt. Die zweite Feder 54 hat in ihrer Ruhestellung eine Vorspannung, die kleiner ist als die der Feder 46.
Das zweite Teil 52 gleitet, wie weiter oben beschrieben ist, aufgrund der ringförmigen Dichtung 38 auf dichte Weise in dem beweglichen Zylinder 32. Das zweite Teil 52 ist an seinem vorderen Ende mit einer axialen Verlängerung 58 versehen, die mit Spiel in einer axialen Bohrung 59 des beweglichen Zylinders 32 gleitet und einer transversalen Querschnittsfläche S2 aufweist. Man wird z. B. vorsehen können, die axiale Verlängerung 58 und/oder die Bohrung 59 mit axialen Rillen oder Nuten auszubilden, wodurch eine ungehinderte Verbindung zwischen der Aufnahme 60 und der Reaktionskammer 35 möglich ist.
Das vordere Ende des beweglichen Zylinders 32 ist mit einer Aufnahme 60 ausgebildet, in der, z. B. mit Hilfe eines Sicherungsrings 64, ein Zwischenstück 62 umschlossen in axialer Richtung gehalten wird. Das Zwischenstück 62 ist z. B. durch eine Schraubverbindung fest mit einem Kolben 66 verbunden, der sich nach vorn erstreckt, wobei das vordere Ende des Kolbens 66 mit einem Kopf 68 (Fig. 1) ausgebildet ist, der von einer Kapsel 70 umschlossen gehalten wird, die von dem ersten Kolben durch eine Druckfeder 72 beabstandet gehalten wird.
Der Kolben 66 und die Kapsel 70 bestimmen somit die maximale Länge der Feder 72 und ebenfalls den maximalen Abstand zwischen dem ersten Kolben 30 und dem zweiten Kolben 31, wobei eine Feder 73 zwischen dem Boden des Hauptzylinders und dem zweiten Kolben 31 angeordnet ist, um den letzteren gegen die Kapsel 70 zu beaufschlagen, wobei der Einstellung der Feder 72 größer ist als der der Feder 73.
Die Wirkung der Feder 72 besteht auch darin, das Zwischenstück 62 nach vorn in Anlage am Sicherungsring 64 zu beaufschlagen. Man wird, wie es dargestellt wurde, vorteilhafterweise vorsehen, daß der Sicherungsring 64 durch die Feder 72 selbst festgelegt wird, oder unter Zwischenfügung einer Unterlegscheibe 74, die ebenfalls zum Halt der Dichtung 37 beiträgt.
Das Zwischenstück 62 ist an seiner hinteren Seite mit einer axialen, zylindrischen Aufnahme ausgebildet, in der eine Scheibe 76 aus Gummi oder einem anderen elastomeren Material mit transversaler Querschnittsfläche 53 angeordnet ist.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers ist aus den vorangegangenen Erklärungen leicht verständlich. Bei einer Bremsung unter normalen Bedingungen, d. h. ohne Ausfall, wird der in dem inneren Volumen I des ersten Kreises des Hauptzylinders herrschende Druck über die Öffnung 36 in die Reaktionskammer 35 übertragen, um auf die Querschnittsfläche S des zweiten Teils 52 des Reaktionskolbens zu wirken und es gleichzeitig mit dem ersten Teil 50 zurückzuschieben, um so die gewünschte Wirkung auf den Tauchkolben 28 und somit auf den Steuerkolben 26 und das Bremspedal herbeizuführen.
Wenn in dem zweiten Kreis II plötzlich ein Defekt eintritt, kann der zweite Kolben 31 in diesem Kreis II der Druck nicht mehr aufrecht erhalten und kommt in Anlage am Boden des Hauptzylinders. Der erste Kolben 30 erhöht weiter den Druck in dem ersten Kreis I, wobei der in diesem Kreis vorhandene Druck auf die Querschnittsfläche S des Reaktionskolbens wirkt, wie es weiter oben erläutert wurde. Man erreicht somit allein mit dem ersten Kreis I eine Bremswirkung, wobei der Hub des Steuerkolbens 26 und der Weg des Bremspedals um den Hub verlängert ist, der notwendig ist, damit der zweite Kolben in Anschlag am Boden des Hauptzylinders kommt, wobei die Bremsung durch den Fahrer gegen eine Reaktionskraft ausgeübt wird, die proportional zur Stärke der Bremsung ist.
Fällt der erste Kreis I aus, kann sich bei einer Bremsbetätigung darin kein Druck aufbauen. Wenn der Fahrer auf das Pedal tritt, betätigt der Tauchkolben 28 das Ventil 24, das die hintere Kammer 14 des Bremskraftverstärkers mit der Atmosphäre verbindet. Die bewegliche Trennwand 16, die einem Druckunterschied ausgesetzt ist, bewegt sich somit in Richtung des Hauptzylinders, wobei sie den beweglichen Zylinder 32 mit sich nimmt.
Der letztere dringt, ohne einen Widerstand zu erfahren, in den Hauptzylinder ein, da sich der Druck in dem ersten Kreis I nicht aufbauen kann. Das Phänomen des Sprungs, das weiter oben erklärt wurde, kann sich somit nicht einstellen, so daß der Tauchkolben 28 selbst auch keinen Widerstand erfährt und sich seinerseits bezüglich des pneumatischen Kolbens 22 nach vorn bewegt. Bei dieser Bewegung kommt der Tauchkolben 28 in Anlage an dem zweiten Teil 52 des Reaktionskolbens, den er bezüglich des ersten Teils 50 nach vorn schiebt, bis sich die axiale Verlängerung 58 gegen die Wirkung der Feder 54 gegen die Scheibe 76 abstützt.
Gleichzeitig mit der Bewegung des ersten Kolbens 30 nach vorn dringt der Kolben 66 in die Kapsel 70 des zweiten Kolbens 31 ein, wobei der zweite Kreis der Vorwärtsbewegung dieses zweiten Kolbens einen Widerstand entgegensetzt, wenn angenommen wird, daß kein Ausfall eintritt.
Der erste Kolben 30 bewegt sich solange nach vorn, bis der Kolben 66 vollständig in die Kapsel 70 eingedrungen ist, d. h. bis die vordere Seite des Zwischenstücks 62 das hintere Ende der Kapsel 70 berührt. In diesem Moment wird einerseits der zweite Kolben 31 nach vorn beaufschlagt, und dieser erzeugt eine Druckerhöhung in dem zweiten Kreis II, und andererseits schiebt das hintere Ende der Kapsel 70, die gegen das Zwischenstück 62 in Anschlag gelangt, dieses in seine Aufnahme 60 zurück, bis die hintere Seite der Scheibe 76 die vordere Seite der Aufnahme 60 oder genauer gesagt den ringförmigen Teil dieser vorderen Seite um die axiale Bohrung 59 berührt, wodurch die axiale Verlängerung 58 und somit der Reaktionskolben zurückgeschoben wird.
Man hat also erneut eine Situation vor sich, die analog ist zu der eines Bremskraftverstärkers mit einer durch eine Reaktionsscheibe erzeugten mechanischen Wirkung. Die auf den Steuerkolben 26 ausgeübte Eingangskraft wird nämlich über den Tauchkolben 28 auf das zweite Teil 52 des Reaktionskolbens übertragen und wirkt über die axiale Verlängerung 58 auf die Querschnittsfläche 52 der Scheibe 76. Die von der beweglichen Trennwand ausgeübte Hilfskraft wird über den beweglichen Zylinder 32 auf die ringförmige Querschnittsfläche S&sub3;-S&sub2; der Scheibe 76 übertragen. Die Scheibe 76 ist ihrerseits einer Kraft ausgesetzt, die durch den Druck erzeugt wird, der in dem zweiten Kreis II herrscht, auf den zweiten Kolben 31 wirkt und über die Kapsel 70 übertragen wird.
Es ist daher leicht ersichtlich, daß der Fahrer unter diesen Ausfallbedingungen des ersten Kreises I allein mit dem zweiten Kreis II eine Bremswirkung erreicht, wobei der Hub des Steuerkolbens 26 sowie der Weg des Bremspedals um den Hub verlängert ist, der notwendig ist, damit sich der erste Kolben gegen die Kapsel 70 des zweiten Kolbens 31 abstützt, wobei diese Bremsung von dem Fahrer entgegen einer Reaktionskraft ausgeübt wird, die proportional zu dem Druck ist, der in dem zweiten Kreis II herrscht, mit einem Verstärkungsfaktor, der gleich dem Verhältnis der ringförmigen Querschnittsfläche 53 des beweglichen Zylinders 32 zu der Querschnittsfläche 52 des Reaktionskolbens ist, der sich legen den Tauchkolben 28 abstützt.
Man wird diesen Verstärkungsfaktor frei wählen und ihm jeden gewünschten Wert verleihen können, gleich, kleiner oder größer als der Verstärkungsfaktor, den man ohne Ausfall erhält. Man wird den zweiten Verstärkungsfaktor vorzugsweise größer wählen als den Verstärkungsfaktor ohne Ausfall, um den Fahrer in dieser Ausfallsituation zu unterstützen, in der ihm nur von zwei anstatt vier Rädern zur Verfügung stehen, und damit er dieselbe Wahrnehmung hat, wenn er auf das Bremspedal tritt und nur den zweiten Kreis verwendet.
Durch die vorliegende Erfindung wird folglich ein hydraulischer Bremskraftverstärker bereitgestellt, der im Falle eines Ausfalls verbesserte Betriebsdaten aufweist, da der Fahrer, abgesehen von dem verlängerten Pedalweg, seine Bremskraft dosieren kann, wie er es bei funktionierenden Bremsen gewohnt ist. Die Mittel, die eingesetzt werden, um dieses Ergebnis zu erreichen, sind relativ einfach und sind daher kostengünstig und in allen Situationen zuverlässig, sowohl unter normalen Einsatzbedingungen sowie in Situationen, in denen die Hydraulik ausfällt, wobei die Dichtheit des ersten Kreises und des zweiten Kreises den Vorschriften entspricht.

Claims

1. Bremskraftverstärker für Motorfahrzeuge, der einerseits einen Hauptzylinder (200) aufweist, der mit einer Bremsflüssigkeit gefüllt und mit einem ersten Bremskolben (30) ausgestattet ist, der dazu dient, eine Betätigungskraft aufzunehmen, die sich aus einer Eingangskraft und einer Hilfskraft zusammensetzt, wobei beide entlang einer axialen Richtung wirken, um eine Druckerhöhung in einem ersten Hydraulikkreis (I) zu erzeugen, und mit einem zweiten hydraulischen Kolben (31) ausgestattet ist, der dem hydraulischen Druck in dem ersten Hydraulikkreis (I) ausgesetzt ist und eine Druckerhöhung in einem zweiten Hydraulikkreis (II) erzeugt, und der andererseits einen pneumatischen Bremskraftverstärker (100) aufweist, der durch die auf eine Steuerstange (26) wirkende Eingangskraft betätigt werden kann, wobei die Steuerstange (26) mit einem Tauchkolben (28) fest verbunden ist, der die Öffnung eines Dreiwege-Ventils (24) steuert, um die Betätigungskraft auf den ersten Kolben (30) auszuüben, wobei der Bremskraftverstärker ein starres Gehäuse (10) aufweist, das in dichter Weise in wenigstens zwei Kammern (12, 14) mit Hilfe von wenigstens einer beweglichen Trennwand (16) geteilt ist, die durch das Öffnen des Dreiwege-Ventils (24) mit einem Druckunterschied zwischen den beiden Kammern (12, 14) beaufschlagt werden und einen pneumatische Kolben (22) mitnehmen kann, der bezüglich des Gehäuses (10) beweglich ist, das das Dreiwege-Ventil (24) trägt und wenigstens zur Übertragung der Hilfskraft beiträgt, wobei der erste Kolben (30) des Hauptzylinders (200) selbst einen beweglichen Hohlzylinder (32) umfaßt, der mit dem ersten Hydraulikkreis (I) des Hauptzylinders verbunden ist, wenigstens einen Teil der Hilfskraft aufnimmt und in dessen Inneren auf dichte Weise und entlang einer axialen Richtung ein Reaktionskolben (34) gleitet, der wenigstens die Eingangskraft aufnehmen kann, wobei erste elastische Mittel (46) eine erste elastische Kraft zwischen dem Reaktionskolben (34) und dem beweglichen Zylinder (32) ausüben und den Reaktionskolben (34) in Richtung des Hauptzylinders (200) beaufschlagen, wobei wenigstens eine Öffnung (36) in dem beweglichen Zylinder (32) ausgebildet ist, um dessen Innenraum (35) mit dem ersten Hydraulikkreis (I) zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Zylinder (32) ein Reaktionsteil (76) aufweist, auf dem sich ein Endteil (58) des Reaktionskolbens (34) abstützen kann, um von diesem Reaktionsteil eine Kraft aufzunehmen, die proportional ist zu der Kraft, die von dem hydraulischen Druck des zweiten Hydraulikkreises (II) erzeugt und bei einem Ausfall des ersten Hydraulikkreises (I) auf den zweiten Kolben (31) ausgeübt wird, wobei die Kraft, die bei einem Ausfall des ersten Hydraulikkreises durch den hydraulischen Druck erzeugt wird, über den zweiten Kolben mechanisch auf das Reaktionsteil übertragen wird.

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionskolben (34) zusammengesetzt ist und ein erstes Teil (50) aufweist, das sich in Ruhestellung unter der Wirkung der ersten elastischen Mittel (46) gegen den beweglichen Zylinder (32) abstützt, sowie ein zweites Teil (52), das bezüglich des ersten Teils (50) gleiten kann, wobei zweite elastische Mittel (54) nach hinten eine zweite elastische Kraft auf das zweite Teil (52) ausüben, um es in der Ruhestellung gegen das erste Teil (50) zu beaufschlagen.

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsteil (76) durch ein Zwischenteil (62) des beweglichen Zylinders (32) getragen wird.

4. Bremskraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil (62) in einer Aufnahme (60) des beweglichen Zylinders (32) gehalten wird und in dieser Aufnahme (60) axial beweglich ist.

5. Bremskraftverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Zwischenteil (62) an dem zweiten Kolben (31) abstützen und bei einem Ausfall des ersten Hydraulikkreises (I) in seiner Aufnahme (60) zurückweichen kann.

6. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Endteil (58) des Reaktionskolbens (34) in nicht-dichter Weise in einer Bohrung (59) des beweglichen Zylinders (32) gleitet.

7. Bremskraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Endteil (58) des Reaktionskolbens (34) mit axialen Rillen ausgebildet ist.

8. Bremskraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (59) des beweglichen Zylinders (32) mit axialen Rillen ausgebildet ist.

9. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bohrung (59) des beweglichen Zylinders (32) zwischen der Aufnahme (60) des Reaktionsteils (76) und dem Innenraum (35) des beweglichen Zylinders (32) erstreckt.

10. Bremskraftverstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsteil (76) eine Reaktionsscheibe (76) ist.