DE69713328T2

DE69713328T2 - Bremskraftverstärker mit veränderbarer verstärkungsverhaltung

Info

Publication number: DE69713328T2
Application number: DE69713328T
Authority: DE
Inventors: Jean-Marc Attard; Jean-Pierre Gautier; Stephane Lacroix; Fernando Sacristan; Juan Simon Bacardit; Ulysse Verbo
Original assignee: Bosch Systemes de Freinage SAS
Current assignee: Bosch Systemes de Freinage SAS
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2017-05-15
Also published as: RU2175924C2; KR20000065255A; PL184079B1; TW348135B; CN1223619A; WO1998003385A1; EP0912382B1; ES2177981T3; CN1087244C; AU2967097A; DE69713328D1; EP0912382A1; FR2751602A1; US5921084A; AR007182A1; AU718664B2; BR9710395A; PL331342A1; TR199900085T2; FR2751602B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Bremsunterstützung für Motorfahrzeuge mit einem Hauptzylinder, der den Hydraulikdruck in dem mit den Bremsen des Fahrzeugs verbundenen Bremskreis steuert, wobei dieser Hauptzylinder von einem pneumatischen Bremskraftverstärker betätigt werden kann, wenn der Fahrer des Fahrzeugs auf das Bremspedal drückt.
Herkömmlicherweise ist der Hauptzylinder mit einer Bremsflüssigkeit gefüllt und mit einem hydraulischen Hauptkolben ausgestattet, der dazu vorgesehen ist, eine Betätigungskraft aufzunehmen, die sich aus einer Eingangskraft und einer Hilfskraft zusammensetzt, die beide entlang einer axialen Richtung wirken.
Andererseits kann der pneumatische Bremskraftverstärker durch das Aufbringen der Eingangskraft auf eine Steuerstange betätigt werden, die das Öffnen eines Ventils steuert, um die Betätigungskraft auf den hydraulischen Hauptkolben des Hauptzylinders auszuüben, wobei der Bremskraftverstärker ein starres Gehäuse aufweist, das auf dichte Weise mittels einer beweglichen Trennwand in zwei Kammern getrennt ist, die mit einem aus dem Öffnen des Ventils resultierenden Druckunterschied zwischen den beiden Kammern beaufschlagt werden kann und einen pneumatischen Kolben mitnehmen kann, der bezüglich des Gehäuses beweglich ist und das Ventil trägt, wobei die Eingangskraft über eine Reaktionsscheibe übertragen wird, an der auch der pneumatische Kolben anliegt, um ihr wenigstens einen Teil der Unterstützungskraft zu liefern.
Eine Vorrichtung dieses Typs ist aus dem Stand der Technik wohlbekannt und beispielsweise in dem Dokument US-A-4 491 058 beschrieben.
Diese Vorrichtungen sind insofern vorteilhaft, als aufgrund der Verwendung eines pneumatischen Kolbens, der bezüglich des starren Gehäuses beweglich ist, der Gesamthub, der für die Steuerstange und damit für das Bremspedal verfügbar ist, relativ lang ist, was eine notwendige Bedingung dafür ist, die optimale Kontrolle der Verzögerung des Fahrzeugs beim Bremsen zu gewährleisten.
Allerdings weisen diese Bremsvorrichtungen bei einer abrupten Bremsung, mit der eine Notsituation bewältigt werden soll, den wesentlichen Nachteil auf, daß sie zum Erhalt eines relativ hohen Drucks im Bremskreis einen wesentlich längeren Pedalhub erfordern als er erforderliche wäre, um den gleichen Druck in einem Kreis bei einer Bremsung unter üblichen Bedingungen zu erhalten, wo es nicht unbedingt um Notsituationen geht.
Bei einer Notbremsung bemerkt der Fahrer nicht immer den verlängerten Hub des Bremspedals, da er mit hoher Kraft daraufdrückt, um die Bremswirkung zu erzielen, die durch diese Notsituation geboten ist.
Dann wurden Bremssysteme mit verschiedenen Sensoren entwickelt, die gegenüber der Kraft, die auf das Bremspedal aufgebracht wird, und/oder der Geschwindigkeit empfindlich sind, mit der diese Kraft aufgebracht wird, um mittels eines pneumatischen Elektroventils, das von einem Mikroprozessor gesteuert wird, der die von diesen Sensoren stammenden Signale verarbeitet, die in dem Bremskraftverstärker herrschende Druckdifferenz zu korrigieren, um sie schneller anzuheben, um auch die Unterstützungskraft schneller zu erhöhen und damit die verlängerte Ansprechzeit des Verstärkers durch eine Erhöhung der Unterstützungskraft zu korrigieren.
Obwohl die Sensoren und der Mikroprozessor sehr kurze Ansprechzeiten haben, besitzen die mechanischen Komponenten, an denen die Sensoren installiert sind, eine relativ starke Trägheit oder Ansprechzeit, so daß das elektronische Korrektursystem erst relativ lange Zeit nach dem Erfassen der Notsituation eingreift.
Parallel dazu wurden Vorrichtungen zur Bremsunterstützung entwickelt, bei denen die auf die Steuerstange wirkende Reaktion nicht mehr mechanisch von einer Reaktionsscheibe, sondern von dem hydraulischen Druck geliefert wird, der im Hauptzylinder herrscht.
Bei diesen Vorrichtungen weist der hydraulische Hauptkolben des Hauptzylinders selbst einen beweglichen hohlen Zylinder, der mit dem Hauptzylinder verbunden ist, wenigstens einen Teil der Unterstützungskraft aufnimmt, und in dessen Innerem auf dichte Weise und entlang der axialen Richtung ein hydraulischer Sekundärkolben gleitet, der wenigstens die Eingangskraft aufnehmen kann, wobei elastische Mittel eine elastische Kraft zwischen dem hydraulischen Sekundärkolben und dem beweglichen Zylinder ausüben und den hydraulischen Sekundärkolben in Richtung des Hauptzylinders beaufschlagen, wobei wenigstens eine Öffnung in dem beweglichen Zylinder ausgebildet ist, um dessen Inneres mit dem Inneren des Hauptzylinders zu verbinden.
Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in dem Dokument FR-A-2 658 466 beschrieben.
Diese Vorrichtungen mit hydraulischer Reaktion besitzen den Hauptnachteil, daß ihre Betriebskennlinie, d. h. der Hub, der den Druck im Hauptzylinder in Abhängigkeit von der Intensität der Kraft am Eingang des Bremskraftverstärkers, unabhängig von der Intensität der Bremsaktion oder der Geschwindigkeit ist, mit der die Eingangskraft aufgebracht wird. Diese Vorrichtungen weisen also keine Verlängerung der Ansprechzeit bei einer Notbremsung auf.
Aus der Tatsache, daß diese Vorrichtungen mit hydraulischer Reaktion mit Sensoren zum Erfassen einer Notsituation und einem pneumatischen Elektroventil ausgestattet sind, um den Druck in der hinteren Kammer zu erhöhen, ergibt sich also ein deutlicher Vorteil gegenüber Vorrichtungen mit mechanischer Reaktion, da so dazu beigetragen wird, die normale Betriebskurve des Bremskraftverstärkerrs zu verbessern und nicht zu versuchen, eine fehlerhafte Betriebskurve zu korrigieren.
Die vorliegende Erfindung ist in diesem Kontext situiert, und ihre Aufgabe liegt darin eine Vorrichtung zur Bremsunterstützung mit hydraulischer Reaktion vorzuschlagen, die bei einer Notbremsung verbesserte Betriebsdaten aufweist, ohne daß sie Sensoren noch eine komplexe elektronische Schaltung benötigt, und die kostengünstig ist und dabei unter allen Umständen zuverlässig arbeitet.
Dazu schlägt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Bremsunterstützung für Motorfahrzeuge vor, die einerseits einen Hauptzylinder aufweist, der mit einer Bremsflüssigkeit gefüllt und mit einem hydraulischen Hauptkolben ausgestattet ist, der dazu vorgesehen ist, eine Betätigungskraft aufzunehmen, die sich aus einer Eingangskraft und einer Hilfskraft zusammensetzt, die beide entlang einer axialen Richtung wirken, und die andererseits einen pneumatischen Bremskraftverstärker aufweist, der durch das Aufbringen der Eingangskraft auf eine Steuerstange betätigt werden kann, die mit einem Tauchkolben fest verbunden ist, der das Öffnen eines Dreiwege-Ventils steuert, um die Betätigungskraft auf den hydraulischen Hauptkolben auszuüben, wobei der Bremskraftverstärker ein starres Gehäuse aufweist, das auf dichte Weise in wenigstens zwei Kammern mit Hilfe von wenigstens einer beweglichen Trennwand geteilt ist, die mit einem aus dem Öffnen des Dreiwege-Ventils resultierenden Druckunterschied zwischen den beiden Kammern beaufschlagt werden und einen pneumatischen Kolben mitnehmen kann, der bezüglich des Gehäuses beweglich ist, das Dreiwege-Ventil trägt und wenigstens zur Übertragung der Hilfskraft beiträgt, wobei der hydraulische Hauptkolben des Hauptzylinders selbst einen beweglichen hohlen Zylinder umfaßt, der mit dem inneren Volumen des Hauptzylinders verbunden ist, wenigstens einen Teil der Hilfskraft aufnimmt und in dessen Innerem auf dichte Weise und entlang der axialen Richtung ein hydraulischer Sekundärkolben gleitet, der wenigstens die Eingangskraft aufnehmen kann, wobei erste elastische Mittel eine erste elastische Kraft zwischen dem hydraulischen Sekundärkolben und dem beweglichen Zylinder ausüben und den hydraulischen Sekundärkolben in Richtung des Hauptzylinders beaufschlagen, wobei wenigstens eine Öffnung in dem beweglichen Zylinder ausgebildet ist, um dessen Inneres mit dem inneren Volumen des Hauptzylinders zu verbinden, wobei der hydraulische Sekundärkolben eine Zweiwegeventil-Anordnung aufweist, die normalerweise geöffnet ist und die Verbindung zwischen dem inneren Volumen des Hauptzylinders und dem Inneren des beweglichen Zylinders unterbrechen kann.
Eine solche Vorrichtung zur Bremsunterstützung ist beispielsweise aus dem Dokument EP-B-0 662 894 bekannt.
Nach der vorliegenden Erfindung ist der hydraulische Sekundärkolben zusammengesetzt und weist ein erstes Teil auf, das in der Ruhestellung an dem beweglichen Zylinder unter der Wirkung der ersten elastischen Mittel anliegt, und ein zweites Teil, das bezüglich des ersten Teils gleiten kann, wobei zweite elastische Mittel eine zweite elastische Kraft nach hinten auf das zweite Teil ausüben, um es in Ruhestellung am ersten Teil in Anlage zu bringen.
Dank dieser Anordnung können das erste und das zweite Teil des hydraulischen Sekundärkolbens bei einer Notbremsaktion zueinander gleiten und die Zweiwegeventil-Anordnung in Schließrichtung betätigen, so daß der hydraulische Sekundärkolben die Reaktion des Innendrucks des Hauptzylinders nur an einem kleineren Querschnitt empfängt als bei einer Bremsung unter Notfallbedingungen, woraus sich ergibt, daß das Unterstützungsverhältnis der Vorrichtung zur Bremsunterstützung bei einer Notbremsung höher als dasjenige ist, das für eine Bremsung unter Normalbedingungen erhalten wird.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform, die nicht einschränkend beispielhaft gegeben ist, unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Darin zeigen:
- Fig. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2 eine Schnittansicht des zentralen Teils der Vorrichtung von Fig. 1 in größerem Maßstab;
- Fig. 3 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsvariante des zentralen Teils der Bremsvorrichtung von Fig. 1;
- Fig. 4 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsvariante des zentralen Teils der Bremsvorrichtung von Fig. 1;
- Fig. 5 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsvariante des zentralen Teils der Bremsvorrichtung von Fig. 1;
- Fig. 6 eine Schnittansicht einer vierten Ausführungsvariante des zentralen Teils der Bremsvorrichtung von Fig. 1;
- Fig. 7 - eine Schnittansicht einer fünften Ausführungsvariante des zentralen Teils der Bremsvorrichtung von Fig. 1; und
- Fig. 8 die Kurve des Drucks, der von dem Hauptzylinder in Abhängigkeit von der auf das Bremspedal aufgebrachten Kraft erzeugt ist, wobei diese Kurve mit der Bremsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung erhalten ist.
Soweit die Erfindung nur eine Perfektionierung der pneumatischen Bremssysteme und der Fachmann allgemein weiß, wie diese konstruiert sind und funktionieren, werden sie hier nur kurz angesprochen, um insgesamt die von der Erfindung vollbrachte Perfektionierung verstehen zu können.
Ein System dieses Typs weist schematisch einen Bremskraftverstärker 100 und einen Hauptzylinder 200 auf.
Der Bremskraftverstärker 100 ist wie üblich zur Befestigung an einer (nicht dargestellten) Trennschürze zwischen dem Motorraum und dem Fahrgastraum eines Fahrzeugs sowie zur Betätigung durch ein (nicht dargestelltes) Bremspedal vorgesehen, das in diesem Fahrgastraum angeordnet ist. Der Hauptzylinder 200, der den hydraulischen Bremskreis des Fahrzeugs steuert, ist an der vorderen Wand des Bremskraftverstärkers 100 befestigt.
Herkömmlicherweise heißt bei einer Einheit aus Bremskraftverstärker/Hauptzylinder der Teil "vorne", der zu dem Hauptzylinder weist, und der Teil "hinten", der zu dem Bremspedal 42 weist. In den Figuren liegen "vorne" also links und "hinten" rechts.
Der Bremskraftverstärker 100 weist selbst ein starres Gehäuse 10 auf, dessen Innenvolumen durch eine bewegliche Trennwand 16 in eine vordere Kammer 12 und eine hintere Kammer 14 geteilt ist, die eine Membran 18 und eine starre Schürze 20 aufweist und einen im Inneren des Gehäuses 10 beweglichen pneumatischen Kolben 22 mitnehmen kann.
Die vordere Kammer 12, deren Vorderseite auf dichte Weise von dem Hauptzylinder 200 geschlossen ist, ist ständig über einen Anschluß 15 an eine (nicht dargestellte) Unterdruckquelle dargestellt. Der Druck in der hinteren Kammer 14 wird von einem Dreiwege-Ventil 24 kontrolliert, das von einer Steuerstange 26 gesteuert wird, die mit dem Bremspedal verbunden und mit einem Tauchkolben 28 fest verbunden ist.
Befindet sich die Steuerstange 26 in der Ruhestellung, d. h. nach rechts gezogen, dann stellt das Ventil 24 eine Verbindung zwischen den beiden Kammern 12 und 14 des Bremskraftverstärkers her. Da die hintere Kammer 14 dann dem gleichen Unterdruck wie die vordere Kammer 12, wird der Kolben 22 in der Ruhestellung von einer Feder 25 nach rechts zurückgedrängt.
Aus der Betätigung der Steuerstange 26 nach links ergibt sich in einem ersten Schritt, daß das Ventil 24 derart verschoben wird, daß es die Kammern 12 und 14 gegeneinander isoliert, und dann, in einem zweiten Schritt, daß das Ventil derart verschoben wird, daß es die hintere Kammer 14 zum Atmosphärendruck öffnet.
Die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 12 und 14, die dann von der Membran 18 gefühlt wird, übt auf die bewegliche Trennwand 16 eine Schubkraft auf, die sie nach links verschieben und zulassen will, daß sie den Kolben 22 mitnimmt, der sich seinerseits verschiebt, wobei er die Feder 25 komprimiert.
Die auf die Steuerstange 26 ausgeübte Bremskraft oder die "Eingangskraft" und die Bremshilfskraft oder die "Hilfskraft", die sich aus der Schubkraft der beweglichen Trennwand 16, werden dann zusammen entlang der Achse X-X' des Bremskraftverstärkers 100 in Richtung des Hauptzylinders 200 aufgebracht und koppeln sich, um die Betätigungskraft für diesen zu bilden.
Genauer wird die Betätigungskraft auf den hydraulischen Hauptkolben 30 des Hauptzylinders aufgebracht und ruft die Verschiebung nach links (in den Figuren) hervor, woraus sich eine Druckerhöhung der in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders 200 vorhandenen Bremsflüssigkeit und eine Betätigung der damit verbundenen (nicht dargestellten) Bremse ergibt.
In Fig. 2 ist besser zu sehen, daß der hydraulische Hauptzylinder 30 nämlich zusammengesetzt ist und einerseits einen beweglichen und hohlen Zylinder 32 und andererseits einen hydraulischen Sekundärkolben 34 aufweist.
Das innere Volumen 35 des beweglichen und hohlen Zylinder 32 steht mit dem inneren Volumen V des Hauptzylinders über Öffnungen wie 36 in Verbindung, die in dem beweglichen Zylinder entlang einer axialen Richtung vorgesehen sind.
Außerhalb des Fluiddurchgangs, den diese Öffnungen 36 zwischen dem inneren Volumen V des Hauptzylinders 200 und dem inneren Volumen 35 des beweglichen Zylinders 32 zulassen, gleitet dieser bewegliche Zylinder 32 auf dichte Weise in dem Körper des Hauptzylinders 200, wobei die Dichtigkeit dank wenigstens eine ringförmige Lippendichtung 37 erhalten ist.
Der hydraulische Sekundärkolben 34 gleitet seinerseits im Inneren des beweglichen Zylinders 32, den er dank einer ringförmigen Dichtung 38 auf dichte Weise verschließt.
Der bewegliche Zylinder 32 ist über einen Ring 40 derart mit der starren Schürze 20 verbunden, daß wenigstens ein Teil der von dieser starren Schürze 20 ausgeübten Hilfskraft aufgenommen wird.
Der hydraulische Sekundärkolben 34 ist axial gegenüber einer mit dem Tauchkolben 28 fest verbundenen Schubstange 32 angeordnet und kann dorthin wenigstens die auf die Steuerstange 26 ausgeübte Eingangskraft ausüben, die ihrerseits fest mit dem Tauchkolben 28 verbunden ist.
Im folgenden wird die Betriebsweise der bis jetzt beschriebenen Vorrichtung dargelegt.
In der Ruhestellung nehmen die verschiedenen beweglichen Teile die in Fig. 1 und 2 dargestellte Position ein, und insbesondere der hydraulische Sekundärkolben 34 liegt unter der Beaufschlagungswirkung einer Feder 46 nach vorne an einem radialen Ansatz des beweglichen Zylinders an. Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Beispiel ist der Ansatz 44 am vorderen Ende des Rings 40 geformt. Das Ventil 24 läßt die Verbindung zwischen den beiden Kammern 12 und 14 zu, die dann auf dem gleichen reduzierten Druck liegen, der von dem Anschluß 15 geliefert wird.
Durch eine erste Kraft auf dem Bremspedal wird die Vorspannung der Feder der Steuerstange 26 überwunden und das Ventil in eine Position gebracht, wo es die beiden Kammern 12 und 14 gegeneinander isoliert. Dieser Erhöhung der Kraft auf dem Bremspedal liefert also keine Druckerhöhung in dem Hauptzylinder; sie ist in der Kurve von Fig. 8 durch das Segment OA dargestellt.
Nach diesem vorbestimmten Hub der Steuerstange 26 öffnet das Ventil die hintere Kammer 14 des Bremskraftverstärkers 100 gegenüber der Atmosphäre, und es stellt sich eine Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 12 und 14 des Bremskraftverstärkers ein. Diese Druckdifferenz erzeugt eine Hilfskraft, die die starre Schürze und den beweglichen Zylinder 32 nach vorne bewegt.
Der hydraulische Druck in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders 200 steigt dann an, baut sich durch Umlauf von Hydraulikfluid durch die Öffnungen 36 in das innere Volumen des beweglichen Zylinders 32 auf und wirkt auf den Querschnitt S des hydraulischen Sekundärkolbens 32.
In einem ersten Schritt überwindet die Kraft, die durch den auf diesen Querschnitt S wirkenden Druck erzeugt wird, nicht die Ruhevorspannung der Feder 46, so daß der hydraulische Sekundärkolben 34 bezüglich des beweglichen Zylinders 32 unbeweglich und im Abstand von der Schubstange bleibt, wobei dann an dem Bremspedal keinerlei Reaktion gefühlt wird. Diese erste Betriebsphase ist durch das Segment AB der Kurve von Fig. 8 dargestellt. Die Länge des Segments AB heißt der "Sprung" des Bremskraftverstärkers.
Der Sprung des Bremskraftverstärkers kann demnach auf jeden gewünschten Wert geregelt werden, indem die Ruhevorspannung der Feder 46 eingestellt wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß der Ring 40, wie er in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ein Gewinde aufweist und in den beweglichen Zylinder 32 geschraubt ist, zu dem er wenigstens einen Teil der Hilfskraft überträgt, die auf die Schürze 20 in Anlage dagegen wirkt.
Die Verschraubung des Rings 40 in dem beweglichen Zylinder 32 bewirkt also, daß die Feder 46 zusammengedrückt wird und damit die Vorspannung erhöht wird, die diese auf den hydraulischen Sekundärkolben 34 in Richtung des Hauptzylinders ausübt, d. h., daß der Wert des Sprungs noch weiter erhöht wird.
Um die Längenreduzierung auszugleichen, die sich aus der Verschraubung des Rings 40 in dem beweglichen Zylinder ergibt, ist dieser Ring beispielsweise in zwei Teilen hergestellt, die derart miteinander verschraubt sind, daß er eine regelbare Gesamtlänge aufweist.
Ebenso kann vorgesehen sein, daß die Steuerstange 42 ihrerseits in zwei Teilen hergestellt ist, die derart miteinander verschraubt sind, daß sie eine regelbare Gesamtlänge aufweist, wobei die Regelung dieser Länge insbesondere ermöglicht, daß die Öffnung des Ventils bei Erscheinen des Sprungs verändert wird; unabhängig von dem Wert, der ihm durch Verschraubung des Rings 40 in dem beweglichen Zylinder 32 gegeben ist.
In einer zweiten Betriebsphase steigt der hydraulische Druck in den Volumina V und 35 an und erreicht einen vorbestimmten Wert, für den er beim Aufbringen auf den Querschnitt S ausreichend wird, um die Ruhevorspannung der Feder 46 zu überwinden. Der hydraulische Sekundärkolben 34 verschiebt sich dann nach hinten und gelangt mit der Schubstange 42 in Kontakt, wie dies durch den Punkt B der Kurve von Fig. 8 veranschaulicht ist. Vorteilhaft kann ein Anschlagstück 45 aus Gummi oder einem anderen elastomeren Material hinten an dem hydraulischen Sekundärkolben 34 und/oder vorne an der Schubstange 42 vorgesehen sein, um diesen Kontaktstoß und das sich ergebende Geräusch zu dämpfen.
Der hydraulische Sekundärkolben 34 übt dann auf die Schubstange 42 und das Bremspedal eine Reaktionskraft auf, die von der Hilfskraft abhängt, sich der Eingangskraft widersetzt und damit die Kontrolle der ersten Kraft durch die zweite ermöglicht, wie dies durch das Segment BC in der Kurve von Fig. 8 dargestellt wurde. Der hydraulische Sekundärkolben 34 bildet dann einen Reaktionskolben, der dem in der Reaktionskammer herrschenden Hydraulikdruck unterworfen ist, die aus dem inneren Volumen 35 des beweglichen Zylinders 32 entspricht.
Die Steigung dieses Segments BC, die gleich dem Verhältnis des Ausgangsdrucks zur Eingangskraft ist, stellt das Unterstützungsverhältnis der Bremsvorrichtung dar. Dieses Unterstützungsverhältnis ist auch gleich dem Verhältnis des Querschnitts 51 des beweglichen Zylinders 32 zum Querschnitt S des hydraulischen Sekundärkolbens 34.
Die Hilfskraft erreicht ihr Maximum, wenn der Druck in der hinteren Kammer des Bremskraftverstärkers den Atmosphärendruck erreicht, und kann nicht mehr steigen. Dann erreicht man das unter dem Namen Sättigung bekannte Phänomen, das durch das Segment CD in der Kurve von Fig. 8 dargestellt ist.
In all diesen Betriebsphasen ist insbesondere zu sehen, daß sich der Tauchkolben 28 und die Schubstange 42 abgesehen von dem Hub des Tauchkolbens 28 mit der beweglichen Trennwand 16 verschieben, der zum Betätigen des Ventils 24 und zum Verändern des Drucks in der hinteren Kammer 14 erforderlich ist und dem Segment OA der Kurve von Fig. 8 entspricht.
Der eben beschriebene Betrieb der Bremsvorrichtung wiederholt sich bei jeder Bremsaktion unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der die Eingangskraft auf die Steuerstange 26 aufgebracht wird, d. h. genauso für eine normale Bremsung, bei der eine geringe Verzögerung des Fahrzeugs erwünscht ist, wie bei einer Notbremsung, bei der Fahrer sein Fahrzeug unbedingt sofort zum Stehen bringen will.
Im letztgenannten Fall ist es natürlich wünschenswert, rasch eine hohe Bremskraft zu erhalten, d. h. einen hohen Druck in dem hydraulischen Bremskreis. Die bekannte Lösung, auf die in der Einleitung verwiesen wurde und die beispielsweise darin besteht, wenigstens einen Kraftsensor an dem Bremspedal anzuordnen und die Veränderungsgeschwindigkeit dieser Kraft zu berechnen, um daraus eine Notsituation abzuleiten und ein Elektroventil zu aktivieren, um die hintere Kammer des Bremskraftverstärkers direkt auf Atmosphäre zu bringen, ist nur ein Behelf, da sie ihre Wirkungen erst nach einer bestimmten Verzögerungszeit erzeugt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es mit einfachen, wirksamen Mitteln, deren Ansprechzeit minimal ist, dieses Ergebnis zu erreichen, d. h. bei einer Notbremsung sofort einen hohen Bremsdruck zu erhalten.
In Fig. 2 ist besser zu sehen, daß der Reaktionskolben 34 selbst zusammengesetzt ist. Er weist ein erstes Teil 50 auf, das in der Ruhestellung unter der Wirkung der Beaufschlagung der Feder 46 an dem beweglichen Zylinder 32 anliegt. Er weist auch ein zweites Teil 52, das im Inneren des ersten Teils 50 gleiten kann.
Das zweite Teil 52 liegt in der Ruhestellung unter der Wirkung der Beaufschlagung einer zweiten Feder 54 nach hinten an dem ersten Teil an, die zwischen den Ansätzen des beweglichen Zylinders 32 und diesem zweiten Teil 52 angeordnet. Die zweite Feder 54 hat in der Ruhe eine geringere Vorspannung als die Feder 46.
Das zweite Teil 52 gleitet dank der ringförmigen Dichtung 38 auf dichte Weise in dem beweglichen Zylinder 32, was oben beschrieben wurde. Es ist darüber hinaus mit einem Verschlußorgan für die axiale Öffnung 36, die in dem beweglichen Zylinder 32 versehen.
Nach der Ausführungsform von Fig. 2 ist dieses Verschlußorgan aus einer ringförmigen Dichtung 56 gebildet, die auf einer vorderen Fläche des zweiten Teils gegenüber der axialen Öffnung 36 angeordnet ist. Ebenso kann vorgesehen sein, daß die ringförmige Dichtung 56 an dem beweglichen Zylinder 32 am Rand der axialen Öffnung 36 angeordnet ist.
Wird eine Kraft für eine Bremsaktion auf das Bremspedal aufgebracht, bei der lediglich eine normale Verlangsamung des Fahrzeugs gewünscht ist, dann arbeitet die ebene Einheit wie oben erläutert. Die erste und die zweite Betriebsphase laufen nämlich wie beschrieben ab, wobei sich das erste und das zweite Teil zusammen nach hinten verschieben, wenn der hydraulische Druck in der Reaktionskammer 35 ansteigt.
Die charakteristische Betriebskurve der Bremsvorrichtung entspricht dann der Kurve von Fig. 8 und verläuft durch die Punkte 0, A, B, C und D.
Bei einer Bremsaktion unter Notbedingungen, d. h., wenn die Eingangskraft an dem Bremspedal sehr rasch ansteigt, um einen sehr hohen Wert zu erreichen, dann bewegen sich der Tauchkolben 28 und die Schubstange 42 sehr rasch nach vorne, und insbesondere bezüglich der starren Schürze 20, da sich die Druckdifferenz zwischen der vorderen und der hinteren Kammer von der Zeit her noch nicht einstellen und die bewegliche Trennwand 16 bewegen konnte. Dieses Phänomen hat zwei wichtige Konsequenzen.
Einerseits ruft die zusätzliche Bewegung des Tauchkolbens 28 nach vorne eine stärkere Öffnung des Ventils 24 hervor, was einen rascheren Druckanstieg in der hinteren Kammer 14 ermöglicht.
Andererseits gelangt die Schubstange 42 gleichzeitig mit dem zweiten Teil 52 in Kontakt und läßt es in dem ersten Teil 50 nach vorne gleiten, wobei die Feder 54, aber nicht die Feder 46 zusammengedrückt wird, die nun in der Wirkung lediglich das erste Teil 50 in Anlage an dem radialen Ansatz 44 hält. Bei dieser Bewegung verschließt die ringförmige Dichtung den axialen Durchgang 36, so daß das Volumen der Reaktionskammer auf das durch die ringförmige Dichtung 56 reduziert ist.
Daraus folgt, das der hydraulische Druck in dem Volumen V des Hauptzylinders auf das zweite Teil 52 in seinem Querschnitt S&sub2; wirkt, der durch den Innendurchmesser der ringförmigen Dichtung 56 definiert ist. Daraus ergibt sich also, daß das Unterstützungsverhältnis unter dieser Notbremsbedingung gleich dem Verhältnis des Querschnitts S&sub1; des beweglichen Zylinders 32 zu dem Querschnitt S&sub2; des zweiten Teils 52 des hydraulischen Sekundärkolbens 34 ist, auf den der hydraulische Druck wirkt.
Da der Querschnitt S&sub2; kleiner als der Querschnitt S des zweiten Teils 52 ist, ergibt sich dann, daß das Unterstützungsverhältnis unter einer Notbremsbedingung über demjenigen unter einer normalen Bremsbedingung liegt. Der Betrieb der Bremsvorrichtung ist dann von dem Segment BE an der Kurve von Fig. 3 dargestellt.
Man sieht also, daß man für eine gleiche Momentaneingangskraft F&sub1; einen Momentandruck P&sub2; erhält, der deutlich höher als der Momentandruck P1 ist, den man unter Bedingungen einer normalen Bremsung erhält. Da andererseits das Unterstützungsverhältnis höher ist, erreicht man schneller das Sättigungsphänomen, das durch den Punkt E dargestellt ist.
Dieses zweite Unterstützungsverhältnis kann frei gewählt werden, und es kann jeden gewünschten Wert erhalten, insbesondere indem für die Durchmesser der ringförmigen Dichtung 56 und der Öffnung 36 niedrige Werte gewählt werden. Jedenfalls muß die Öffnung 36 einen ausreichenden Durchmesser haben, damit unter normalen Betriebsbedingungen der hydraulische Druckanstieg in der Reaktionskammer möglich ist, ohne daß die Verbindung mit dem Volumen V des Hauptzylinders beeinträchtigt wird.
Löst der Fahrer seine Kraft nach einer solchen Notbremsaktion, dann kehrt die Steuerstange 26 nach hinten zurück und bewirkt die Bewegung des Tauchkolbens 28 und des Ventils 24, das dann wieder die vordere und die hintere Kammer miteinander in Verbindung bringt. Daraus ergibt sich also ein Zurückweichen der beweglichen Trennwand 16 und des beweglichen Zylinders 32 unter der Wirkung der Feder 25, eine Drucksenkung in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders und ein Zurückweichen des zweiten Teils unter der Wirkung der Feder 54. Die verschiedenen beweglichen Teile nehmen dann wieder ihre in Fig. 1 und 2 veranschaulichte Ruheposition ein.
Demnach wurde nach der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Bremsunterstützung realisiert, die verbesserte Betriebsdaten im Falle einer Notbremsung aufweist, da sie dann ein deutlich höheres Unterstützungsverhältnis als unter normalen Betriebsbedingungen aufweist. Diese Änderung des Unterstützungsverhältnisses wird automatisch erhalten, ohne daß Sensoren oder eine komplexe elektronische Schaltung nötig sind, indem einfach die Tatsache ausgenutzt wird, daß unter extremen Bedingungen der Tauchkolben 28 und die Schubstange 42 eine Relativbewegung bezüglich der starren Schürze 20 aufweisen. Die Mittel zum Erhalt dieses Ergebnisses sind relativ einfach und damit kostengünstig und im Betrieb unter allen Umständen zuverlässig, sowohl unter normalen Betriebsbedingungen als auch bei Notfällen.
In Fig. 3 bis 7 wurden verschiedene Ausführungsvarianten der eben beschriebenen Vorrichtung zur Bremsunterstützung dargestellt. In den Figuren wurden den gleichen Elementen die gleichen Bezugszeichen zugeordnet.
In Fig. 3 ist zu sehen, daß gegenüber der Ausführungsform von Fig. 2 nur das Verschlußorgan für die Öffnung 36 modifiziert wurde, die von dem zweiten Teil 52 getragen wird. Nach dieser Variante ist das zweite Teil 52 an seinem vorderen Ende mit einer axialen, hohlen Verlängerung 58 gebildet, die in nahezu dichter Weise in der Öffnung 36 gleiten kann. Die Verlängerung 58 ist ferner an ihrem hinteren Teil mit Öffnungen versehen, die die Öffnung 36 mit der Reaktionskammer 35 verbinden.
Die Arbeitsweise ist die gleiche wie oben beschrieben. Bei einer Bremsung unter normalen Bedingungen wird der in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders herrschende Druck durch die Öffnungen 36 und 50 an die Reaktionskammer 35 weitergegeben, um dort auf den Querschnitt S des zweiten Teils 52 zu wirken und ihn gleichzeitig mit dem ersten Teil 50 zurückzuschieben.
Bei einer Notbremsung bewegt die Schubstange 42 das zweite Teil 52 nach vorne. Die axiale, hohle Verlängerung 58 gleitet dann in der Öffnung 36, bis die Öffnungen 60 verschlossen sind. Die Verbindung zwischen dem Volumen V des Hauptzylinders und der Reaktionskammer 35 ist dann unterbrochen, wobei der im Inneren des Hauptzylinders herrschende Druck dann nur noch auf den Querschnitt S&sub2; des zweiten Teils 52 wirkt, der durch den Außendurchmesser der Verlängerung 58 definiert ist.
Löst der Fahrer seine Kraft, dann ergibt sich aus der wiederhergestellten Verbindung zwischen der vorderen und der hinteren Kammer, daß die bewegliche Trennwand 16 und der bewegliche Zylinder 32 unter der Wirkung der Feder 25 zurückweichen und der Druck in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders sinkt. Aufgrund dieser Drucksenkung und der nicht perfekten Dichtigkeit zwischen der Verlängerung 58 und der Öffnung 36 kann das zweite Teil 52 ausreichend zurückweichen, um die Öffnungen 60 abzudecken und die Reaktionskammer 35 mit dem inneren Volumen V des Hauptzylinders zu verbinden. Das zweite Teil 52 kann dann unter der Wirkung der Feder 54 zurückweichen, und die verschiedenen beweglichen Teile nehmen wieder ihre in Fig. 3 veranschaulichte Ruhestellung ein.
Der Vorteil dieser Variante liegt darin, daß der Querschnitt S2 mit größerer Genauigkeit als bei der vorhergehenden Ausführungsform definiert werden kann.
Nach der in Fig. 4 dargestellten Variante ist das erste Teil 50 nach vorne in Anlage am Boden des beweglichen Zylinders 32 und mit einer axialen Bohrung 62 durchsetzt, in der das zweite Teil 52 dank einer ringförmigen Dichtung 63 gleiten kann.
Das zweite Teil 52 hat eine allgemein zylindrische Form und weist in seinem mittleren Teil einen Bund 64 auf, der nach hinten unter der Wirkung der Beaufschlagung durch die Feder 54 in Anlage an dem ersten Teil 50 gelangt.
Wie bei der Ausführungsform von Fig. 3 ist das erste Teil an seinem vorderen Ende mit einer axialen, hohlen Verlängerung 58 gebildet, die nahezu dicht in der Öffnung 36 gleitet, und an seinem hinteren Teil mit Öffnungen 60 ausgestattet, die die Öffnung 36 mit der Reaktionskammer 35 verbinden.
Die Arbeitsweise ist identisch mit den vorhergehenden Ausführungsformen. Bei einer Bremsung unter normalen Bedingungen wird der in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders herrschende Druck durch die Öffnungen 36 und 50 an die Reaktionskammer 35 weitergegeben, um dort auf den Querschnitt S des ersten Teils 52 zu wirken und ihn dank der Dichtigkeit der ringförmigen Dichtung 63 gleichzeitig mit dem ersten Teil 52 zurückzuschieben.
Bei einer Notbremsung bewegt die Schubstange 42 das zweite Teil 52 nach vorne. Die axiale, hohle Verlängerung 58 gleitet dann in der Öffnung 36, bis die Öffnungen 60 verschlossen sind. Die Verbindung zwischen dem Volumen V des Hauptzylinders und der Reaktionskammer 35 ist dann unterbrochen, wobei der im Inneren des Hauptzylinders herrschende Druck dann nur noch auf den Querschnitt S&sub2; des zweiten Teils 52 wirkt, der durch den Außendurchmesser der Verlängerung 58 definiert ist.
Löst der Fahrer seine Kraft, dann ergibt sich wie bei der vorhergehenden Ausführungsform aus dem Zurückweichen der beweglichen Trennwand 16 und des beweglichen Zylinders 32 unter der Wirkung der Feder 25, daß der Druck in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders sinkt. Aufgrund dieser Drucksenkung und der nicht perfekten Dichtigkeit zwischen der Verlängerung 58 und der Öffnung 36 kann das zweite Teil 52 ausreichend zurückweichen, um die Öffnungen 60 abzudecken und die Reaktionskammer 35 mit dem inneren Volumen V des Hauptzylinders zu verbinden. Das zweite Teil 52 kann dann unter der Wirkung der Feder 54 zurückweichen, und die verschiedenen beweglichen Teile nehmen wieder ihre in Fig. 4 veranschaulichte Ruhestellung ein.
Nach der in Fig. 5 dargestellten Variante ist das erste Teil 50 ein Bund in Anlage an einem radialen Ansatz des beweglichen Zylinders 32 unter der Wirkung der Feder 46. Das zweite Teil 52 kann dank der ringförmigen Dichtung 38 auf dichte Weise in dem ersten Teil 50 und dem beweglichen Zylinder 32 gleiten.
Das zweite Teil 52 ist wieder an seinem vorderen Ende mit der axialen, hohlen Verlängerung 58 gebildet, die an ihrem hinteren Teil mit Öffnungen 60 versehen ist, die die Öffnung 36 mit der Reaktionskammer 35 verbinden.
Nach dieser Variante weist die axiale Verlängerung 58 an ihrem vorderen Ende ein Rückschlagventil 66 auf, das den Durchfluß von Fluid aus der Reaktionskammer 35 zu dem inneren Volumen V des Hauptzylinders gestattet, aber den Durchfluß von Fluid in die andere Richtung verhindert.
Außerdem ist die axiale Verlängerung 58 an einem Teil ihrer Länge mit Nuten oder Rillen 68 gebildet, die in der in Fig. 5 dargestellten Position eine uneingeschränkte Verbindung zwischen der axialen Öffnung 36 und der Reaktionskammer 35 gestatten. Der Teil der axialen Verlängerung 58 ohne Rillen 68, der hinter diesen Rillen 68 liegt, gleitet in der Öffnung 36 auf quasi dichte Weise.
Die Funktionsweise ähnelt derjenigen der vorhergehenden Ausführungsformen. Bei einer Bremsung unter normalen Bedingungen wird der in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders herrschende Druck durch die Öffnung 36, die Rillen 68 und die Öffnungen 60 an die Reaktionskammer 35 weitergegeben, um dort auf den Querschnitt S des zweiten Teils 52 zu wirken und ihn gleichzeitig mit dem ersten Teil 50 zurückzuschieben, womit die gewollte Reaktion an der Steuerstange geliefert wird.
Bei einer Notbremsung bewegt die Schubstange 42 das zweite Teil 52 nach vorne. Die axiale hohle Verlängerung 58 gleitet dann in der Öffnung 36, bis die Rillen 68 vollständig in der Öffnung 36 liegen. Eine zusätzliche Bewegung des zweiten Teils nach vorne ist dank des Rückschlagsventils 66 gestattet, das den Umlauf von Fluid aus der Reaktionskammer 35 zu dem inneren Volumen V des Hauptzylinders zuläßt.
Die Fluidverbindung zwischen dem Volumen V des Hauptzylinders und der Reaktionskammer 35 ist dann unterbrochen, wobei der im Inneren des Hauptzylinders herrschende Druck dann nur noch auf den Querschnitt S&sub2; des zweiten Teils 52 wirkt, der wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen durch den Außendurchmesser der Verlängerung 58 definiert ist.
Löst der Fahrer seine Kraft, dann sinkt der Druck in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders. Aufgrund dieser Drucksenkung und der nicht perfekten Dichtigkeit zwischen der Verlängerung 58 und der Öffnung 36 kann das zweite Teil 52 ausreichend zurückweichen, um die Rillen 68 abzudecken und die Reaktionskammer 35 mit dem inneren Volumen V des Hauptzylinders zu verbinden. Das zweite Teil 52 kann dann unter der Wirkung der Feder 54 zurückweichen, und die verschiedenen beweglichen Teile nehmen wieder ihre in Fig. 5 veranschaulichte Ruhestellung ein.
Nach der in Fig. 6 dargestellten Variante ist das erste Teil 50 wie bei der vorhergehenden Ausführungsform ein Bund in Anlage an einem radialen Ansatz des beweglichen Zylinders 22 unter der Wirkung der Feder 46, und das zweite Teil kann dank der ringförmigen Dichtung 38 auf dichte Weise in dem ersten Teil 50 in dem beweglichen Zylinder 32 gleiten.
Das zweite Teil 52 ist an seinem vorderen Ende mit einer axialen Verlängerung 70 gebildet, die diesmal aus einem massiven Zylinder besteht und in quasi dichter Weise in der axialen Öffnung 36 in Verbindung mit dem inneren Volumen V des Hauptzylinders gleiten kann. Die Reaktionskammer 35 ist dann ringförmig.
Nach dieser Variante ist das zweite Teil 52 mit einer Umfangsnut 72 gebildet, in der eine Lippendichtung 74 des gleichen Typs wie die in dem Hauptzylinder verwendete Lippe angeordnet ist. Die Nut 72 ist zwischen dem Abschnitt des zweiten Teils 52, der auf dichte Weise in dem beweglichen Zylinder 32 gleitet, und einem vorderen Abschnitt mit wesentlich kleinerem Durchmesser gebildet.
Der bewegliche Zylinder 32 ist ebenfalls mit einer ringförmigen Nut 76 gebildet, in die ein in dem beweglichen Zylinder 32 gebildeter Kanal 78 mündet, der mit dem inneren Volumen V des Hauptzylinders in Verbindung steht. In der in Fig. 6 dargestellten Ruhestellung liegen die ringförmigen Nuten 72 und 76 im wesentlichen gegenüber, so daß die Lippendichtung 74 die Verbindung zwischen dem Kanal 78 und der Reaktionskammer 35 zuläßt.
Bei einer Bremsung unter normalen Bedingungen wirkt der in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders herrschende Druck einerseits durch den Kanal 78 und die Nuten 76 und 72 in der ringförmigen Reaktionskammer 35 und andererseits auf die axiale Verlängerung 70 des zweiten Teils 52, so daß er auf den gesamten Querschnitt S des zweiten Teils 52 wirkt. Dieser Druck kann also diesen zweiten Teil 52 gleichzeitig mit dem ersten Teil 50 zurückdrängen, womit die gewollte Reaktion an der Steuerstange geliefert wird.
Bei einer Notbremsung bewegt die Schubstange 42 das zweite Teil 52 nach vorne. Die axiale, massive Verlängerung 70 gleitet dann in der Öffnung 36, bis die Lippendichtung 74 die ringförmige Nut 76 verläßt und eine perfekte Dichtigkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Teil 50 und 52 gewährleistet. Eine zusätzliche Bewegung des zweiten Teils 52 nach vorne ist dank der Lippendichtung 74 gestattet, die die Rolle eines Rückschlagventils spielt und den Umlauf von Fluid aus der Reaktionskammer 35 zu dem Kanal 78 und zu dem inneren Volumen V des Hauptzylinders zuläßt.
Die Fluidverbindung zwischen dem Volumen V des Hauptzylinders und der ringförmigen Reaktionskammer 35 ist dann durch die Lippendichtung 74 unterbrochen, die diese Verbindung verhindert, wobei der im Inneren des Hauptzylinders herrschende Druck dann nur noch auf den Querschnitt 52 des zweiten Teils 52 wirkt, der durch den Außendurchmesser der Verlängerung 70 definiert ist. Der von dem Kanal 78 zu der Nut 72 weitergegebene Druck wirkt dann nur auf die vordere und hintere Seite dieser Nut und hat demnach keine Auswirkung auf das zweite Teil 52.
Löst der Fahrer seine Kraft, dann sinkt der Druck in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders. Aufgrund dieser Drucksenkung und der nicht perfekten Dichtigkeit zwischen der Verlängerung 70 und der Öffnung 36 kann das zweite Teil 52 ausreichend zurückweichen, um die Lippendichtung 74 in die Nut 76 des beweglichen Zylinders 32 zurückzubringen und so die Verbindung zwischen der Reaktionskammer 35 und dem inneren Volumen V des Hauptzylinders zu gestatten. Das zweite Teil 52 kann dann unter der Wirkung der Feder 54 zurückweichen, und die verschiedenen beweglichen Teile nehmen wieder ihre in Fig. 6 veranschaulichte Ruhestellung ein.
Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsvariante stellt tatsächlich eine Ausführungsvariante der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform dar. Nach dieser letzten Variante liegt das erste Teil 50 nach vorne am Boden des beweglichen Zylinders 32 in Anlage und ist von einer axialen Bohrung 62 durchsetzt, in der das zweite Teil 52 dank einer ringförmigen Dichtung 63 auf dichte Weise gleiten kann.
Das zweite Teil 52 ist allgemein zylinderförmig und an seinem vorderen Ende mit einer Scheibe 80 mit einem größeren Außendurchmesser als die Bohrung 62 verbunden.
Nach dieser Variante besteht ein drittes Teil 82 aus einem Kolben 82, der dank einer ringförmigen Dichtung 83 auf dichte Weise in einer Bohrung 84 des beweglichen Zylinders 32 gleiten kann. Dieses dritte Teil 82 ist in der Ruhestellung derart von einer Feder 86 beaufschlagt, daß es in der Ruhestellung über Zähne oder Scharten 88 hinten an dem ersten Teil in Anlage gelangt.
Dieses dritte Teil 82 ist mit einer zentralen Durchgangsöffnung 90 gebildet, so daß ein Ansatz vorgesehen ist, an dem eine Feder 92 in Anlage gelangt, die im übrigen an der Scheibe 80 des zweiten Teils 52 anliegt.
Die Ruhevorspannung der Feder 86 ist kleiner als bei der Feder 46, und die Summe der Ruhevorspannungen der Federn 86 und 92 ist kleiner als bei der Feder 46, so daß das zweite Teil in der Ruhestellung vorne an dem beweglichen Zylinder 32 anliegt. Außerdem hat die Feder 92 eine geringere Steifigkeit als die Feder 86.
Nach dieser Variante besteht das Verschlußorgan der Reaktionskammer 35 aus einer ringförmigen Dichtung 94, die an dem zweiten Teil 52 oder, wie dargestellt, an dem dritten Teil 82 um das hintere Ende der Öffnung 90 angeordnet ist.
Im Betrieb wird bei einer Bremsung unter normalen Bedingungen der in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders herrschende Druck durch die Öffnung 90 an die Reaktionskammer 35 weitergegeben, um dort auf den Querschnitt S des ersten Teils 50 zu wirken und ihn dank der Dichtigkeit der ringförmigen Dichtung 63 gleichzeitig mit dem ersten Teil 52 zurückzuschieben.
Bei einer Notbremsung bewegt die Schubstange 42 das zweite Teil 52 nach vorne, das dann in der Bohrung 62 gleitet. Da die Feder 86 steifer als die Feder 92 ist, wird diese als erste zusammengedrückt und ermöglicht, daß das zweite Teil mit dem dritten Teil oder, genauer, mit der ringförmigen Dichtung 84 in Kontakt gelangt. Damit ist die Verbindung zwischen dem Volumen V des Hauptzylinders und der Reaktionskammer 35 unterbrochen. Die Bewegung der Einheit aus zweitem/dritten Teil ist nicht begrenzt, da sich diese Einheit in der Reaktionskammer verschiebt, die dann ein konstantes Volumen hat.
Da die Reaktionskammer 35 von dem inneren Volumen V des Hauptzylinders isoliert ist, wirkt der im Inneren des Hauptzylinders herrschende Druck dann nur noch auf den Querschnitt S&sub2; des zweiten Teils 52, der durch den Innendurchmesser der ringförmigen Dichtung 94 definiert ist.
Löst der Fahrer seine Kraft, dann sinkt wegen des Zurückweichens der beweglichen Trennwand 16 und des beweglichen Zylinders 32 der Druck in dem inneren Volumen V des Hauptzylinders.
Da die Schubstange 42 zurückgewichen ist, kann gleichzeitig die Feder 86 das dritte Teil 82 nach hinten zurückschieben, bis es in Anlage an dem ersten Teil 50 gelangt, während die Feder 92 das zweite Teil 52 zurückschieben kann, bis es ebenfalls in Anlage an dem ersten Teil 50 gelangt.
Die verschiedenen beweglichen Teile nehmen dann wieder ihre in Fig. 7 veranschaulichte Ruhestellung ein, und die Reaktionskammer steht wieder mit dem inneren Volumen des Hauptzylinders in Verbindung.
Es ist also deutlich zu sehen, daß mit den eben dargelegten verschiedenen Ausführungsvarianten die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform erhalten werden können, d. h. verbesserte Betriebsdaten bei einer Notbremsung. Jede Ausführungsform weist also ein deutlich höheres Unterstützungsverhältnis als unter normalen Betriebsbedingungen auf. Die Änderung des Unterstützungsverhältnisses wird automatisch durch einfache Ausnutzung der Relativbewegung zwischen dem Tauchkolben 28 und dem pneumatischen Kolben 22 erhalten. Die verschiedenen Mittel, die zum Erhalt dieses Ergebnisses verwendet werden, sind demnach kostengünstig und im Betrieb unter allen Umständen zuverlässig, sowohl unter normalen Betriebsbedingungen als auch unter Notfallbedingungen.
Selbstverständlich kann der Fachmann an den verschiedenen Ausführungsformen verschiedene Modifizierungen vornehmen, ohne deswegen den Rahmen der Umfang nach der Definition der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Bremsunterstützung für Motorfahrzeuge, die einerseits einen Hauptzylinder (200) aufweist, der mit einer Bremsflüssigkeit gefüllt und mit einem hydraulischen Hauptkolben (30) ausgestattet ist, der dazu vorgesehen ist, eine Betätigungskraft aufzunehmen, die sich aus einer Eingangskraft und einer Hilfskraft zusammensetzt, die beide entlang einer axialen Richtung wirken, und die andererseits einen pneumatischen Bremskraftverstärker (100) aufweist, der durch das Aufbringen der Eingangskraft auf eine Steuerstange (26) betätigt werden kann, die mit einem Tauchkolben (28) fest verbunden ist, der das Öffnen eines Dreiwege-Ventils (24) steuert, um die Betätigungskraft auf den hydraulischen Hauptkolben (30) auszuüben, wobei der Bremskraftverstärker ein starres Gehäuse (10) aufweist, das auf dichte Weise in wenigstens zwei Kammern (12, 14) mit Hilfe von wenigstens einer beweglichen Trennwand (16) geteilt ist, die mit einem aus dem Öffnen des Dreiwege-Ventils (24) resultierenden Druckunterschied zwischen den beiden Kammern (12, 14) beaufschlagt werden und einen pneumatischen Kolben (22) mitnehmen kann, der bezüglich des Gehäuses (10) beweglich ist, das Dreiwege-Ventil (24) trägt und wenigstens zur Übertragung der Hilfskraft beiträgt, wobei der hydraulische Hauptkolben (30) des Hauptzylinders (200) selbst einen beweglichen hohlen Zylinder (32) umfaßt, der mit dem inneren Volumen (V) des Hauptzylinders verbunden ist, wenigstens einen Teil der Hilfskraft aufnimmt und in dessen Innerem auf dichte Weise und entlang der axialen Richtung ein hydraulischer Sekundärkolben (34) gleitet, der wenigstens die Eingangskraft aufnehmen kann, wobei erste elastische Mittel (46) eine erste elastische Kraft zwischen dem hydraulischen Sekundärkolben (34) und dem beweglichen Zylinder (32) ausüben und den hydraulischen Sekundärkolben (34) in Richtung des Hauptzylinders (200) beaufschlagen, wobei wenigstens eine Öffnung (36) in dem beweglichen Zylinder (32) ausgebildet ist, um dessen Inneres (35) mit dem inneren Volumen (V) des Hauptzylinders zu verbinden, wobei der hydraulische Sekundärkolben (34) eine Zweiwegeventil-Anordnung (56, 58, 66, 74, 94) zwischen dem inneren Volumen (V) des Hauptzylinders (35) und dem Inneren (35) des beweglichen Zylinders (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Sekundärkolben (34) zusammengesetzt ist und ein erstes Teil (50) aufweist, das in der Ruhestellung an dem beweglichen Zylinder (32) unter der Wirkung der ersten elastischen Mittel (46) anliegt, und ein zweites Teil (52), das bezüglich des ersten Teils (50) gleiten kann, daß zweite elastische Mittel (54, 92) eine zweite, nach hinten auf das zweite Teil (52) gerichtete zweite Kraft ausüben, um es in der Ruhestellung am ersten Teil (50) in Anlage zu bringen, daß die Zweiwegeventil-Anordnung, die normalerweise offen ist, durch das zweite Teil (52) des hydraulischen Sekundärkolbens und den hydraulischen Hauptkolben (30) gebildet ist oder durch das zweite Teil (52) des hydraulischen Sekundärkolbens und einem dritten Teil (82), das von dem hydraulischen. Hauptkolben getragen wird, und daß eine Verschiebung, in Richtung des Hauptkolbens (200), des zweiten Teils (52) des hydraulischen Sekundärkolbens bezüglich des hydraulischen Hauptzylinders oder bezüglich des dritten Teils (82), das von dem hydraulischen Hauptkolben getragen wird, das Schließen der Zweiwegeventil-Anordnung (56, 58, 66, 74, 94) bewirkt und die Verbindung zwischen dem inneren Volumen (u) des Hauptzylinders und dem Inneren (35) des beweglichen Zylinders (32) unterbricht.

2. Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (28) fest mit einer Schubstange (42) verbunden ist, die die Zweiwegeventil-Anordnung (56, 58, 66, 74, 94) in Schließrichtung bei einer Relativbewegung zwischen dem Tauchkolben (28) und der beweglichen Trennwand (16) betätigt, was einer Veränderung der Eingangskraft größer einem vorbestimmten Wert entspricht.

3. Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweiwegeventil-Anordnung (56) aus einer ringförmigen Dichtung (56) gebildet ist, die auf einer vorderen Fläche des zweiten Teils (52) gegenüber der Öffnung (36) angeordnet ist, welche in dem beweglichen Zylinder (32) ausgebildet ist, oder an dem beweglichen Zylinder (32), am Rand der Öffnung (36), die in diesem ausgebildet ist.

4. Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweiwegeventil-Anordnung (58) durch eine axiale, hohle Verlängerung (58) des zweiten Teils (52) gebildet ist, die sich nach vorn erstreckt, in quasi dichter Weise in der Öffnung (36) gleiten kann, die in dem beweglichen Zylinder (32) ausgebildet ist, und an ihrem hinteren Teil mit wenigstens einer Öffnung (60) versehen ist.

5. Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (52) in dichter Weise in dem ersten Teil (52) gleiten kann und daß die Zweiwegeventil-Anordnung (58) durch eine axialen, hohlen Verlängerung (58) des zweiten Teils (52) gebildet ist, die sich nach vorn erstreckt, in nahezu dichter Weise in der Öffnung (36) gleiten kann, welche in dem beweglichen Zylinder (32) ausgebildet ist, und an ihrem hinteren Teil mit wenigstens einer Öffnung (60) versehen ist.

6. Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (52) mit einer axialen, hohlen Verlängerung (58) gebildet ist, die an ihrem hinteren Teil mit wenigstens einer Öffnung (60) versehen ist, daß die Zweiwegeventil-Anordnung (66) durch wenigstens eine Rille (68) gebildet ist, die auf dem Außenumfang und auf einem Teil der Länge der axialen, hohlen Verlängerung (58) vorgesehen ist und die selektiv mit einer axialen Bohrung (36) des beweglichen Zylinders (32) zusammenwirkt, und daß die axiale, hohle Verlängerung (58) ein Rückschlagventil (66) umschließt, das den Durchfluß eines Fluids aus dem Inneren (35) des beweglichen Zylinders (32) zu dem inneren Volumen (V) des Hauptzylinders (200) gestattet und den Durchfluß von Fluid in die andere Richtung verhindert.

7. Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (52) mit einer axialen, massiven Verlängerung (70) gebildet ist, die in quasi dichter Weise in der Öffnung (36) gleiten kann, welche in dem beweglichen Zylinder (32) ausgebildet ist, und mit einer Umfangsnut (72) gebildet ist, wobei die Zweiwegeventil-Anordnung (74) durch eine Lippendichtung (74) gebildet ist, die in der Umfangsnut (72) angeordnet ist, wobei der bewegliche Zylinder (32) mit einer ringförmigen Nut (76) gebildet ist, die mit dem inneren Volumen (V) des Hauptzylinders über einen Kanal (78) verbunden ist, der in dem beweglichen Zylinder (32) gebildet ist, wobei die Umfangsnut (72) und die ringförmige Nut (76) in der Ruhestellung einander im wesentlichen gegenüberliegen.

8. Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (52) in dichter Weise in dem ersten Teil (50) gleiten kann, und daß ein drittes Teil (82) in dichter Weise in dem beweglichen Zylinder (32) gleiten kann, wobei das dritte Teil (82) nach hinten durch dritte elastische Mittel (86) beaufschlagt ist, um in der Ruhestellung an dem ersten Teil (50) anzuliegen, wobei die zweiten elastischen Mittel (92) zwischen dem zweiten Teil (52) und dem dritten Teil (82) angeordnet sind, wobei das dritte Teil (82) mit einer zentralen Öffnung (90) ausgebildet ist, die das Innere (35) des beweglichen Zylinders (32) mit dem inneren Volumen des Hauptzylinders (200) verbindet, wobei die Zweiwegeventil-Anordnung (94) durch eine ringförmige Dichtung (94) gebildet ist, die an dem zweiten Teil (52) oder an dem dritten Teil (82) angeordnet ist.

9. Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Bremsflüssigkeit in dem inneren Volumen (V) des Hauptzylinders (200) auf einen ersten Querschnitt (S) des beweglichen Hohlzylinders (32) wirkt, wenn die Zweiwegeventil-Anordnung (56, 58, 66, 74, 94) offen ist, und, wenn die Zweiwegeventil-Anordnung (56, 58, 66, 74, 92) geschlossen ist, auf einen zweiten Querschnitt (S&sub2;) des zweiten hydraulischen Kolbens (34) wirkt, der kleiner ist als der erste Querschnitt (S).

10. Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach den Ansprüchen 3 und 9, dadurch gekennzeichent, daß der zweite Querschnitt (S&sub2;) durch den inneren Durchmesser der ringförmigen Dichtung (56) auf der vorderen Fläche des zweiten Teils (52) oder an dem beweglichen Zylinder (32) am Rand der Öffnung (36) definiert ist, die in diesem ausgebildet ist.

11. Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und dem Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Querschnitt (52) durch den äußeren Durchmesser der axialen Verlängerung (58, 70) des zweiten Teils (52) definiert ist.

12. Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Querschnitt (S&sub2;) durch den inneren Durchmesser der ringförmigen Dichtung (94) definiert ist, die auf dem zweiten Teil (52) oder an dem dritten Teil (82) angeordnet ist.

13. Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlagstück (45) aus elastomerem Material hinter dem zweiten Teil (52) und/oder vor dem Tauchkolben (28) angeordnet ist.

14. Verfahren zur Verwendung der Vorrichtung zur Bremsunterstützung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert der Änderung der Eingangskraft vorbestimmt ist, um einer Bremsbetätigung in Notsituationen zu entsprechen.