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Die vorliegende Erfindung betrifft die pneumatischen Bremskraftverstärker
und insbesondere die pneumatischen Bremskraftverstärker, die zum Liefern einer
Unterstützung zum Bremsen der Kraftfahrzeuge verwendet werden.
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Derartige Bremskraftverstärker sind in der Technik gut bekannt und umfassen
im allgemeinen ein Gehäuse, das in dichter Weise durch mindestens eine
bewegliche Trennwandstruktur in mindestens eine vordere Kammer, die stets mit einer
Niederdruckquelle verbunden ist, und mindestens eine hintere Kammer, die
selektiv mit der vorderen Kammer oder mit einer Hochdruckquelle durch eine
Dreiwege-Ventilanordnung verbunden wird, welche durch eine Steuerstange
betätigt wird, aufgeteilt ist.
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Eine derartige Anordnung hat das Ziel, eine Differenz von Drücken an den
zwei Flächen der beweglichen Trennwand zu erzeugen, um an einer Schubstange,
die beispielsweise einen Hauptzylinder betätigt, der den hydraulischen Druck in
den Bremsmotoren des Fahrzeugs steuert, eine Unterstützungskraft zu erzeugen,
die zur Betätigungskraft hinzukommt, die durch den Fahrer des Fahrzeugs auf das
Bremspedal ausgeübt wird.
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Man hat seit einigen Jahren Vorrichtungen entwickelt, die es ermöglichen, die
Wirkung der Bremsen zu steuern, selbst wenn der Fahrer des Fahrzeugs nicht auf
das Bremspedal tritt. Derartige automatische Bremswirkungen können durch
einen oder mehrere Sensoren für Betriebs- oder Verhaltensparameter des Fahrzeugs,
beispielsweise um die Räder daran zu hindern, bei einer Beschleunigung des
Fahrzeugs durchzudrehen, um dem Fahrer des Fahrzeugs zu helfen, an einer
Steigung anzufahren, oder unter der Steuerung einer Vorrichtung des Typs
Antikollisionsradar ausgelöst werden.
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Systeme dieser Art, die mit pneumatischen Bremskraftverstärkern verbunden
sind, sind beispielsweise in den Dokumenten EP-A-0 171 585, EP-A-0 303 470
und EP-A-0 347 583 beschrieben. Die in diesen Dokumenten dargestellten
Lösungen
weisen mehrere Nachteile auf. Zuallererst benötigen sie entweder eine
erhebliche Veränderung der beweglichen Trennwand, die die vordere Kammer von
der hinteren Kammer trennt, und insbesondere des zentralen Teils dieser
beweglichen Trennwand, bezüglich der herkömmlichen Gestalt, oder einen vollständig
spezifischen Kolben, um das direkte Aufbringen des Atmosphärendrucks in der
hinteren Kammer für eine automatische Bremsfunktion zu ermöglichen.
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Andererseits ist bei einer automatischen Bremsfunktion die Reaktionszeit des
Bremskraftverstärkers aufgrund der großen Druckverluste bei der Strömung der
Luft durch das Steuerelektroventil, den zentralen oder exzentrischen Balg für den
Transport der Luft, die Versorgungsleitungen, die im pneumatischen Kolben
ausgebildet sind, und schließlich die relativ enge Ventildurchführung des Dreiwege-
Ventils relativ lang. Dieselben Druckverluste treten in der umgekehrten Richtung
am Ende der automatischen Bremsfunktion auf, wenn es angebracht ist, die
Bremsaufhebung aufzurufen, und sie können ausreichend groß sein, um den Fahrer zu
stören.
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Außerdem wird der Balg für den Lufttransport und genauer sein zentraler Teil
abwechselnd unter Druck - Unterdruck gesetzt, gleichzeitig wie er einem
Zusammendrücken - einer Dehnung unterzogen wird. Diese wiederholten
Belastungen fördern den schnellen Verschleiß des Balgs und schaden folglich seiner
Lebensdauer und der Zuverlässigkeit des Bremskraftverstärkers.
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Schließlich ist die automatische Bremsfunktion sehr schwierig, ja sogar
unmöglich zu erhalten, wenn sich der Bremskraftverstärker nicht in seiner
Ruhestellung befindet, das heißt, wenn der Fahrer des Fahrzeugs gerade auf das
Bremspedal tritt.
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Die vorliegende Erfindung liegt in diesem Zusammenhang und hat die
Aufgabe, einen pneumatischen Bremskraftverstärker vorzuschlagen, der eine
automatische Bremsfunktion möglich macht, ob sich der Bremskraftverstärker in der
Ruhestellung befindet oder nicht, und nur eine minimale Anzahl von Veränderungen
an einem herkömmlichen Bremskraftverstärker vornimmt, um eine maximale
Anzahl
seiner verschiedenen Bestandteile zu verwenden, ohne sie erneut
konstruieren zu müssen, und damit die Leistungen des Bremskraftverstärkers durch diese
Veränderungen nicht geändert werden, und dessen Reaktionszeit bei einer
automatischen Bremsfunktion oder bei einer Bremsaufhebung nach einer
automatischen Bremsung auf einen minimalen Wert verringert wird, wobei der
Bremskraftverstärker unter allen Umständen zuverlässig sein muß.
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Die vorliegende Erfindung schlägt folglich einen pneumatischen
Bremskraftverstärker vor mit einem starren Gehäuse, das eine hintere Wand und eine vordere
Wand aufweist und auf dichte Weise durch wenigstens eine erste bewegliche
Trennwandstruktur in wenigstens eine vordere Kammer, die stets mit einer
Niederdruckquelle verbunden ist, und in wenigstens eine hintere Kammer geteilt ist,
die selektiv mit der vorderen Kammer oder mit einer Hochdruckquelle durch eine
Dreiwegeventil-Anordnung verbunden ist, die durch eine Steuerstange betätigt
wird, welche mit einem Tauchkolben fest verbunden ist, wobei die erste
bewegliche Trennwandstruktur fest mit einem pneumatischen Kolben verbunden ist, der
auf dichte Weise in einer Öffnung der hinteren Wand des Gehäuses des
Bremskraftverstärkers gleiten kann, wobei die Dreiwegeventil-Anordnung die
Verbindung zwischen einer ersten Durchführung, die mit der vorderen Kammer
verbunden ist, einer zweiten Durchführung, die mit der hinteren Kammer verbunden ist,
und der Hochdruckquelle steuert, wobei die erste Durchführung und die zweite
Durchführung in dem pneumatischen Kolben gebildet sind, wobei ein Dreiwege-
Elektroventil mit zwei Stellungen einen ersten Eingang aufweist, der mit der
Niederdruckquelle verbunden ist, einen zweiten Eingang, der mit der
Hochdruckquelle verbunden ist, und einen Ausgang, der mit der hinteren Kammer des
Bremskraftverstärkers verbunden ist, wobei dieser Bremskraftverstärker eine
zweite bewegliche Trennwandstruktur umfaßt, die zwischen der ersten
beweglichen Trennwandstruktur und der hinteren Wand angeordnet ist, unabhängig von
der ersten beweglichen Trennwandstruktur ist und die hintere Kammer in eine
Arbeitskammer, die durch die erste bewegliche Trennwandstruktur und die zweite
bewegliche Trennwandstruktur begrenzt ist, und in eine Steuerkammer unterteilt,
die durch die zweite bewegliche Trennwandstruktur und die hintere Wand
begrenzt
ist, wobei die erste Durchführung des pneumatischen Kolbens in die
vordere Kammer und die zweite Durchführung in die Arbeitskammer mündet, während
der Ausgang des Elektroventils mit einer Leitung verbunden ist, die in die
Steuerkammer mündet, wobei der pneumatische Kolben dicht gleitend die zweite
bewegliche Trennwandstruktur so durchquert, daß er bezüglich dieser frei gleiten
kann, und wobei der pneumatische Kolben einen Anschlag aufweist, an dem die
zweite bewegliche Trennwandstruktur anliegen kann, um den pneumatischen
Kolben mitzunehmen, wenn er nach vorn beaufschlagt ist.
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Ein derartiger Bremskraftverstärker ist beispielsweise aus dem Dokument
US-A-4 893 691 bekannt.
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Gemäß der Erfindung weist die zweite bewegliche Trennwandstruktur eine
starre Scheibe mit reduziertem Durchmesser und eine nachgiebige, ringförmige
Membran auf, die an der starren Scheibe angebracht ist, und diese ringförmige
Membran kann sich elastisch verformen zwischen einer ersten Gestalt, die sie in
Ruhestellung annimmt, wenn der Ausgang des Elektroventils mit der
Niederdruckquelle verbunden ist, und einer zweiten Gestalt, die sie annimmt, wenn der
Ausgang des Elektroventils die Steuerkammer und die Hochdruckquelle
miteinander verbindet, und in der sie an der ersten beweglichen Trennwandstruktur
anliegt.
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Man versteht folglich, daß man durch eine derartige Anordnung eine
Steuerkammer des Bremskraftverstärker erhält, die von der Arbeitskammer dieses
letzteren unabhängig ist und in welcher der Druck mit Hilfe des Elektroventils gesteuert
werden kann, und sich sehr schnell ändern kann, um eine automatische
Bremsfunktion mit einer minimalen Reaktionszeit zu erhalten, wobei die manuelle
Bremsfunktion alle ihre Eigenschaften beibehält.
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Vorzugsweise ist die nachgiebige, ringförmige Membran auf ihrem
Außenumfang mit einer ringförmigen Lippe versehen, die auf dichte Weise mit der hinteren
Wand des Gehäuses zusammenwirken kann, wenn sie sich in ihrer ersten Gestalt
befindet, und mit der ersten beweglichen Trennwandstruktur zusammenwirken
kann, wenn sie sich in ihrer zweiten Gestalt befindet.
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Man kann beispielsweise vorsehen, daß der Durchmesser der starren Scheibe
der zweiten beweglichen Trennwandstruktur gleich etwa der Hälfte des
Durchmessers der ersten beweglichen Trennwandstruktur ist.
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Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei
der Lektüre der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der
Erfindung besser ersichtlich, welches als nicht-begrenzendes Beispiel mit Bezug auf
die beigefügte Zeichnung gegeben wird, in der gilt:
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- die einzige Figur stellt eine Querschnittsansicht eines pneumatischen
Bremskraftverstärkers dar, der in der unteren Hälfe dieser Figur gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführt ist, wobei die obere Hälfe dieser Figur einen
Bremskraftverstärker wie im vorstehend genannten Dokument beschrieben darstellt.
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Die einzige Figur stellt eine Schnittansicht eines pneumatischen
Bremskraftverstärkers dar, der dazu vorgesehen ist, in herkömmlicher Art zwischen dem
Bremspedal P eines Fahrzeugs und dem Hauptzylinder M, der den Druck im
hydraulischen Bremskreis dieses Fahrzeugs steuert, angeordnet zu werden.
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Üblicherweise nennt man den "vorderen Teil" des Bremskraftverstärkers den
Teil dieses letzteren, der zum Hauptzylinder M gerichtet ist, und den "hinteren
Teil" des Bremskraftverstärkers den Teil, der zum Bremspedal P gerichtet ist. In
der Figur ist der vordere Teil auch links und der hintere Teil rechts.
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Der in der einzigen Figur dargestellte Bremskraftverstärker umfaßt ein äußeres
Gehäuse 10 in Schalenform, das eine Rotationssymmetrie um eine Achse X-X'
aufweist. Eine bewegliche Trennwandstruktur 12 begrenzt im Inneren des
Gehäuses 10 eine vordere Kammer 14, die durch eine Leitung 15 stets mit einer
Unterdruckquelle V verbunden ist, und eine hintere Kammer 16. Die bewegliche
Trennwand 12 bildet einen Unterstützungskolben, der einen starren Mantel 18
aufweist, der mit einem pneumatischen Kolben 20 fest verbunden ist.
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Der Mantel 18 ist mit einer nachgiebigen, abrollenden Membran 22
beispielsweise aus Elastomer verbunden, deren äußerer Umfangsrand in dichter Weise
durch einen Wulst 24 am äußeren Gehäuse 10 aufgenommen ist. Die Membran 22
kann eine Ringform aufweisen und durch ihren inneren Umfangsrand an die
hintere Fläche des Mantels 18 geklebt sein, oder, wie man dargestellt hat, eine
Kreisform aufweisen und einen inneren Wulst 26 aufweisen, der in dichter Weise in
einer Umfangsnut des pneumatischen Kolbens 20 aufgenommen ist.
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Der pneumatische Kolben 20 setzt sich nach hinten in Form eines
röhrenförmigen Teils 28 fort, der in dichter Weise die hintere Wand des Gehäuses 10 durch
eine ringförmige Dichtung 29 durchquert. Eine Druckfeder 30, die zwischen die
bewegliche Trennwand 12 und die Innenfläche des vorderen Teils des Gehäuses
10 eingefügt ist, hält normalerweise den Kolben 20 in der hinteren Ruhestellung,
die in der Figur dargestellt ist, in welcher die hintere Kammer 16 ihr minimales
Volumen und die vordere Kammer 14 ihr maximales Volumen aufweist.
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Ein Tauchkolben 32 ist gleitend durch sein vorderes Ende in einer Bohrung
aufgenommen, die eventuell abgestuft ist und die im zentralen Teil des
pneumatischen Kolbens 20 ausgebildet ist. Das vordere Ende einer Steuerstange 34 des
Bremskraftverstärkers, die ebenfalls entlang der Achse X-X' angeordnet ist, ist
drehend in einer Blindbohrung des Tauchkolbens 32 montiert. Das hintere Ende
der Steuerstange 34 wird direkt durch das Bremspedal P des Fahrzeugs gesteuert
und wird durch eine Rückstellfeder 36, die am Inneren des röhrenförmigen Teils
28 anliegt, in seine Ruhestellung zurückgestellt.
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In bekannter Weise kann der Tauchkolben 32 die Funktion einer Drehwege-
Ventilanordnung 40 steuern, die in selektiver Weise die hintere Kammer 16
entweder mit der vorderen Kammer 14 durch eine Leitung 42 oder mit dem
ringförmigen Raum um die Steuerstange 34 durch eine Leitung 44 verbindet.
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In der Ruhestellung, die in der Figur dargestellt ist, steht die vordere Kammer
14 einerseits mit der Unterdruckquelle V durch die Leitung 15 und andererseits
mit der hinteren Kammer 16 durch das Ventilmittel 40 in Verbindung, das folglich
diese Verbindung gestattet. Da derselbe Druck auf die zwei Flächen der
beweglichen Trennwand 12 wirkt, wird diese nur der Kraft ausgesetzt, die durch die
Feder 30 ausgeübt wird, und belegt die hintere Ruhestellung, die in der Figur
dargestellt ist.
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Wenn der Fahrer des Fahrzeugs auf das Bremspedal tritt, betätigt die
Steuerstange 34 in herkömmlicher Weise die Dreiwege-Ventilanordnung 40, um zuerst
die Verbindung zwischen der vorderen Kammer 14 und der hinteren Kammer 16
zu unterbrechen, um dann den ringförmigen Raum um die Steuerstange 34, in
dem der Atmosphärendruck A herrscht, mit der hinteren Kammer 16 zu verbinden
und somit eine Druckdifferenz auf beiden Seiten der beweglichen Trennwand 12
zu erzeugen, die zu einer Unterstützungskraft führt, die zur Eingangskraft
proportional ist, die auf das Bremspedal P ausgeübt wird, wobei diese Kräfte gemeinsam
auf eine Schubstange 38 aufgebracht werden, um den Kolben des Hauptzylinders
M zu betätigen.
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Die Tatsache, zum pneumatischen Bremskraftverstärker eine automatische
Bremsvorrichtung hinzuzufügen, bedeutet, daß man zum System, das man gerade
beschrieben hat, Mittel hinzufügt, um die Bewegung der beweglichen Trennwand
12 und folglich der Schubstange 38 nach vorn zu steuern, ohne daß die
Steuerstange 34 durch eine absichtliche Einwirkung des Fahrers des Fahrzeugs
beaufschlagt wird.
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Dazu versieht man gemäß der vorliegenden Erfindung den
Bremskraftverstärker mit einer dritten Kammer oder Steuerkammer, um diese Funktion zu erfüllen.
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Gemäß der oberen Hälfte der einzigen Figur ist die Steuerkammer 50
zwischen der hinteren Wand 52 des Gehäuses 10 des Bremskraftverstärkers und einer
zweiten beweglichen Trennwand 54 definiert. Die zweite bewegliche Trennwand
54 umfaßt eine starre Scheibe 56, die in dichter Weise durch eine ringförmige
Dichtung 57 am hinteren röhrenförmigen Teil 28 des pneumatischen Kolbens 20
gleiten kann, wobei diese starre Scheibe 56 mit einer zweiten nachgiebigen
abrollenden
Membran 58 verbunden ist, von welcher ein äußerer Umfangswulst 60
in dichter Weise am äußeren Gehäuse 10 befestigt ist.
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Man kann vorsehen, wie man in der oberen Hälfte der einzigen Figur
dargestellt hat, daß der Wulst 60 in einer Quetschverbindung zwischen der hinteren
Wand 52 des Gehäuses 10 und einem im wesentlichen zylindrischen Zwischenteil
62 der Seitenwand des Bremskraftverstärkers festgehalten wird, wobei dieser
Zwischenteil 62 wiederum an der vorderen Wand 64 des Gehäuses des
Bremskraftverstärkers umgefalzt ist, um den Wulst 24 der ersten nachgiebigen Membran
22 festzuhalten.
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Man kann auch vorsehen, daß die zwei Wulste 24 und 60 alle beide durch ein
Zwischenstück mit geeigneter Form festgehalten werden, wobei dieses Stück
beispielsweise durch eine Quetschverbindung mit der vorderen Wand 64 und der
hinteren Wand 52 des Gehäuses 10 des Bremskraftverstärkers fest verbunden ist.
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Die bewegliche Trennwand 54 teilt somit die hintere Kammer des
Bremskraftverstärkers in eine Arbeitskammer 16, die zwischen den zwei beweglichen
Trennwänden 12 und 54 begrenzt ist, und in die die radiale Leitung 44 mündet,
und eine Steuerkammer 50, die durch die zweite bewegliche Trennwand und die
hintere Wand 52 des Bremskraftverstärkers begrenzt ist und in dichter Weise von
der vorderen Kammer 14 und der Arbeitskammer 16 des Bremskraftverstärkers
isoliert ist.
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Die Steuerkammer 50 ist durch eine äußere Leitung 66 mit einem Dreiwege-
Elektroventil 68 mit zwei Stellungen verbunden, dessen Stellung durch das Signal
gesteuert wird, das von einer Sensoreinheit 70 zur Erfassung von Betriebs- oder
Verhaltensparametern des Fahrzeugs geliefert wird, die zu einer automatischen
Bremsfunktion führen müssen. Die verschiedenen Möglichkeiten und die
verschiedenen Arten von Sensoren sind im vorstehend genannten Stand der Technik
im einzelnen beschrieben. Es reicht hier zu sagen, daß, wenn die automatische
Bremsung gesteuert werden muß, das Elektroventil 68 die Leitung 66 mit dem
Atmosphärendruck A in Verbindung bringt, während das Elektroventil 68 während
aller anderen Betriebsphasen die Leitung 66 mit der Unterdruckquelle V in
Verbindung bringt, die vorteilhafterweise dieselbe sein kann wie jene, die mit der
Leitung 15 verbunden ist und die beispielsweise am Ansaugstutzen des Motors
des Fahrzeugs abgegriffen werden kann oder von einer Vakuumpumpe geliefert
werden kann.
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Der Betrieb des Bremskraftverstärkers, der gerade beschrieben wurde, ist
leicht zu verstehen. In normalen Betriebsphasen, das heißt, wenn die automatische
Bremssteuerung nicht aktiv ist, wird die dritte Kammer 50 stets unter demselben
verringerten Druck gehalten wie die vordere Kammer 14.
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In der Ruhestellung des Bremskraftverstärkers ermöglicht das Dreiwege-
Ventil 40 die Verbindung zwischen der vorderen Kammer 14 und der
Arbeitskammer 16 durch die Leitungen 42 und 44, wobei die Steuerkammer 50 von
diesen zwei Kammern 14 und 16 isoliert ist und dem verringerten Druck der
Niederdruckquelle V ausgesetzt ist. Wie man weiter oben gesehen hat, unterbricht das
Dreiwegeventil 40, wenn der Fahrer des Fahrzeugs auf das Bremspedal tritt,
zuerst die Verbindung zwischen der vorderen Kammer 14 und der hinteren
Arbeitskammer 16, bringt dann den ringförmigen Raum um die Steuerstange 34 mit der
hinteren Kammer 16 in Verbindung, was somit eine Druckdifferenz auf beiden
Seiten der beweglichen Trennwand 12 erzeugt, die zu einer Unterstützungskraft
führt.
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Da der in der hinteren Kammer 16 herrschende Druck höher ist als der in der
dritten Kammer 50 herrschende Druck, der konstant und gleich dem von der
Unterdruckquelle V gelieferten Druck ist, ergibt sich, daß die zweite bewegliche
Trennwand 54 derselben Druckdifferenz ausgesetzt wird und daß sie folglich an
der hinteren Wand 52 des Bremskraftverstärkers anliegend nach hinten
beaufschlagt wird, welcher sich folglich exakt wie ein herkömmlicher
Bremskraftverstärker verhält, wobei der röhrenförmige hintere Teil 28 des pneumatischen
Kolbens 20 in den ringförmigen Dichtungen 29 und 57 gleitet.
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Wenn der Fahrer seine Bremshandlung beenden will, läßt er seine Belastung
auf das Bremspedal nach, was den Effekt hat, daß der Tauchkolben 32
zurückweichen lassen wird und das Dreiwegeventil 40 betätigt wird, um die Verbindung
zwischen der Atmosphäre und der hinteren Kammer 16 zu unterbrechen, dann
diese letztere mit der vorderen Kammer 14 in Verbindung zu bringen. Die Drücke
in diesen zwei Kammern 14 und 16 können sich folglich ausgleichen, so daß der
Bremskraftverstärker in die Ruhestellung zurückkehrt, die in der oberen Hälfte der
einzigen Figur dargestellt ist.
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Wenn die Sensoreinheit 70 eine automatische Bremsfunktion steuert, läßt er
das Elektroventil 68 umschalten, damit es die Atmosphäre A mit der Leitung 66
und folglich mit der Steuerkammer 50 in Verbindung bringt.
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Wenn sich der Bremskraftverstärker in diesem Moment in der Ruhestellung
befindet, ist der in der Arbeitskammer 16 herrschende Druck jener, der von der
Niederdruckquelle V in die vordere Kammer 14 geliefert wird und durch die
Leitungen 42 und 44 übertragen wird. In dieser Weise wird die zweite bewegliche
Trennwand 54 der Druckdifferenz ausgesetzt, die in den Kammern 16 und 50
herrscht, die sich auf ihre zwei Flächen auswirkt und die folglich an dieser
beweglichen Trennwand 54 eine nach vorn gerichtete Kraft erzeugt.
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Die zweite bewegliche Trennwand verschiebt sich folglich nach vorn, indem
sie die erste bewegliche Trennwand 12 durch einen Absatz 72, der am
pneumatischen Kolben 20 vor dem hinteren röhrenförmigen Teil 28 ausgebildet ist, mit
sich mitnimmt. Die erste bewegliche Trennwand 12 nimmt folglich ihrerseits die
Schubstange 38 mit, die den Hauptzylinder betätigt und eine Steigerung des
Drucks in dem Hydraulikkreis erzeugt, der diesen Hauptzylinder mit den
Radbremsen verbindet, wobei somit die gewünschte automatische Bremswirkung
erzeugt wird.
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Wenn die Sensoreinheit 70 den Stopp der automatischen Bremsfunktion
steuert, läßt er das Elektroventil 68 umschalten, damit es die Unterdruckquelle V mit
der Leitung 66 und folglich mit der Steuerkammer 50 in Verbindung bringt. Die
zweite bewegliche Trennwand 54 übt folglich keine Kraft mehr auf die erste
bewegliche Trennwand 12 aus, die folglich nur noch der Wirkung der Feder 30
ausgesetzt ist, die die zwei beweglichen Trennwände 12 und 54 in die hintere
Ruhestellung zurückbringt, die in der einzigen Figur dargestellt ist.
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Wenn der Bremskraftverstärker in diesem Moment in Betrieb ist, das heißt,
wenn der Fahrer des Fahrzeugs gerade bereits bremst, liegt der in der hinteren
Kammer 16 herrschende Druck folglich zwischen dem in der vorderen Kammer
14 herrschenden Unterdruck und dem Atmosphärendruck, der in dem
ringförmigen Volumen um die Steuerstange 34 herrscht, und die erste bewegliche
Trennwand 12 ist von der zweiten beweglichen Trennwand 54 um ein Ausmaß
proportional zur Bremsbelastung, die auf das Bremspedal aufgebracht wird, entfernt, wie
man bereits weiter oben erläutert hat.
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Der Einlaß von Luft auf Atmosphärendruck in die Steuerkammer 50 hat wie
vorher die Wirkung, an der zweiten beweglichen Trennwand 54 eine Kraft zu
erzeugen, die nach vorn gerichtet ist. Die zweite bewegliche Trennwand 54
verschiebt sich folglich nach vorn, indem sie am hinteren röhrenförmigen Teil 28 des
pneumatischen Kolbens 20 durch die Dichtung 57 gleitet.
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Während dieser Bewegung drückt die zweite bewegliche Trennwand 54 das
Volumen zusammen, das sich zwischen dieser und der ersten beweglichen
Trennwand 12 befindet, wobei somit eine leichte Steigerung der Differenz der
Drücke erzeugt wird, die auf die zwei Flächen der ersten beweglichen Trennwand
12 einwirken, und somit eine leichte Bewegung dieser letzteren nach vorn
verursacht wird.
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Wenn sich der Druck in der Arbeitskammer 16 auf einen Wert erhöht, der
geringer ist als der Atmosphärendruck, der in der Steuerkammer 50 herrscht, wird
folglich die Bewegung der zweiten beweglichen Trennwand 54 weitergeführt, bis
diese letztere an dem Absatz 72 des pneumatischen Kolbens 20 anliegt, wobei
sich die zwei beweglichen Trennwände folglich aneinander anliegend vorwärts
bewegen, während eine maximale Unterstützungskraft geliefert wird.
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Wenn sich der Druck in der Arbeitskammer 16 auf einen Wert erhöht, der
gleich dem Atmosphärendruck ist, der in der Steuerkammer 50 herrscht, wird
folglich die Bewegung der zweiten beweglichen Trennwand 54 bezüglich der
ersten beweglichen Trennwand 12 in einem vorbestimmten Abstand vom Absatz 72
des pneumatischen Kolbens 20 unterbrochen, wobei sich die zwei beweglichen
Trennwände folglich gemeinsam vorwärts bewegen, während noch eine maximale
Unterstützungskraft geliefert wird.
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Wenn die Sensoreinheit 70 den Stopp der automatischen Bremsfunktion
steuert, läßt er das Elektroventil 68 umschalten, damit es die Unterdruckquelle V mit
der Leitung 66 und folglich mit der Steuerkammer 50 in Verbindung bringt.
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Die zweite bewegliche Trennwand 54 wird folglich einer Kraft ausgesetzt, die
nach hinten gerichtet ist und sich aus der Differenz der Drücke ergibt, die sich auf
ihre zwei Flächen auswirken, wobei die hintere Fläche dem Niederdruck
ausgesetzt wird, der durch die Quelle V geliefert wird, und die vordere Fläche dem
Zwischendruck ausgesetzt wird, der in der Arbeitskammer 16 herrschte, bevor die
Sensoreinheit 70 die automatische Bremsfunktion steuert. Die zweite bewegliche
Trennwand 54 nimmt folglich wieder ihre hintere Ruhestellung ein, indem sie am
hinteren röhrenförmigen Teil 28 des pneumatischen Kolbens 20 gleitet.
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Die Unterstützungskraft, die vom Bremskraftverstärker geliefert wird, nimmt
folglich wieder den Wert an, den sie vor dieser Funktion hatte und der zur Kraft
proportional war, die vom Fahrer auf das Bremspedal ausgeübt wird.
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Man sieht folglich, daß, egal wie die Stellung des Dreiwegeventils 40 beim
Umschalten des Elektroventils 68 ist, die Unterstützungskraft, die vom
Bremskraftverstärker geliefert wird, sich schnell auf einen Wert gleich der maximalen
Unterstützungskraft entwickelt, die bei einer automatischen Bremsfunktionsart
erforderlich ist. Tatsächlich wird bei einer derartigen Funktionsart der
Atmosphärendruck direkt durch das Elektroventil 68 auf die Steuerkammer 50 übertragen
oder aus dieser Kammer abgeführt, ohne auf ein anderes Hindernis zu treffen. Der
Druck im Inneren der Steuerkammer 50 kann folglich sehr schnell zunehmen und
abnehmen, was somit für eine Bremsung ebenso wie für eine Bremsaufhebung zu
einer minimalen Reaktionszeit führt.
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Man hat in der unteren Hälfte der einzigen Figur eine Variante der
Ausführungsform, die gerade beschrieben wurde, dargestellt, in welcher die identischen
oder äquivalenten Elemente zu jenen, die gerade beschrieben wurden, mit
demselben Bezugszeichen versehen sind, das eventuell mit einem "Strich" versehen
ist.
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Gemäß dieser Variante umfaßt die zweite bewegliche Trennwand 54' eine
starre Scheibe 56', die ebenfalls in dichter Weise durch die ringförmige Dichtung 57
am hinteren röhrenförmigen Teil 28 des pneumatischen Kolbens 20 gleiten kann.
Die starre Scheibe 56' weist einen verringerten Durchmesser auf, der insbesondere
kleiner ist als jener der vorher beschriebenen Scheibe 56, beispielsweise gleich
ungefähr der Hälfte des Durchmessers der Scheibe 56.
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Die starre Scheibe 56' ist mit einer zweiten nachgiebigen, halbstarren
Membran 58' verbunden, die an ihrem äußeren Umfang mit einer ringförmigen Lippe
74 versehen ist. Genauer wird die Membran 58' durch die Scheibe 56' auf der
gesamten hinteren ebenen Oberfläche dieser letzteren festgehalten, die durch den
äußeren Umfangsrand 55' begrenzt ist. Jenseits dieses Randes 55' nimmt die
Membran 58' eine Kegelstumpfform mit der Achse X-X' an, deren kleine Basis
durch den Rand 55' der Scheibe 56' begrenzt ist und deren große Basis durch die
ringförmige Lippe 74 begrenzt ist.
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Die Membran 58' kann mehrere Stellungen gemäß den Betriebsbedingungen
annehmen. In ihrer Ruhestellung befindet sich die Membran 58' in einer ersten
Stellung, die als I bezeichnet ist, an der hinteren Wand 52' des
Bremskraftverstärkers anliegend.
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Wie bei der vorangehenden Ausführungsform teilt die bewegliche Trennwand
54' in dieser Ruhestellung die hintere Kammer des Bremskraftverstärkers in eine
Arbeitskammer 16, die zwischen den zwei beweglichen Trennwänden 12 und 54'
begrenzt ist und in die die radiale Leitung 44 mündet, und eine Steuerkammer 50',
die durch die zweite bewegliche Trennwand 54' und die hintere Wand 52' des
Bremskraftverstärkers begrenzt ist.
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Der Betrieb des Bremskraftverstärkers, der gemäß dieser Variante ausgeführt
ist, ist zu jenem identisch, der bereits weiter oben beschrieben wurde. Bei
normalen Betriebsphasen, das heißt, wenn die automatische Bremssteuerung nicht aktiv
ist, wird die dritte Kammer 50 stets auf dem gleichen verringerten Druck wie die
vordere Kammer 14 gehalten.
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Wenn der Fahrer des Fahrzeugs auf das Bremspedal tritt, unterbricht das
Dreiwegeventil 40 zuerst die Verbindung zwischen der vorderen Kammer 14 und
der hinteren Arbeitskammer 16, bringt dann den ringförmigen Raum um die
Steuerstange 34 mit der hinteren Kammer 16 in Verbindung. Die Druckdifferenz, die
so erzeugt wird, wirkt einerseits auf die erste bewegliche Trennwand 12, um die
Bremsunterstützungskraft zu erzeugen, und sie wirkt andererseits auf die zweite
bewegliche Trennwand 54', um ihr Anliegen an der hinteren Wand 52' des
Bremskraftverstärkers in ihrer Ruhestellung zu festigen.
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Dadurch daß der Druck, der in der hinteren Kammer 16 herrscht, höher ist als
der Druck, der in der dritten Kammer 50' herrscht, der konstant und gleich dem
von der Unterdruckquelle V gelieferten Druck ist, ergibt sich nämlich, daß die
zweite bewegliche Trennwand 54' derselben Druckdifferenz ausgesetzt wird und
daß sie folglich an der hinteren Wand 52' des Bremskraftverstärkers anliegend
nach hinten beaufschlagt wird. Dieser letztere verhält sich noch wie ein
herkömmlicher Bremskraftverstärker, wobei der hintere röhrenförmige Teil 28 des
pneumatischen Kolbens 20 in den ringförmigen Dichtungen 29 und 57 gleitet,
wobei die zweite bewegliche Trennwand 54' unbeweglich bleibt.
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Wenn die Sensoreinheit 70 eine automatische Bremsfunktion steuert, läßt er
das Elektroventil 68 umschalten, damit es die Atmosphäre A mit der Leitung 66
und folglich mit der Steuerkammer 50' in Verbindung bringt.
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Wenn sich der Bremskraftverstärker in diesem Moment in der Ruhestellung
befindet, ist der in der Arbeitskammer 16 herrschende Druck jener, der von der
Niederdruckquelle V geliefert wird. Die zweite Membran 58' wird folglich der
Differenz der Drücke ausgesetzt, die in den Kammern 16 und 50' herrschen und
die auf ihre zwei Flächen wirken, und welche an dieser zweiten Membran 58' eine
Kraft erzeugt, die nach vorn gerichtet ist.
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Die zweite Membran 58' verformt sich folglich und nimmt die zweite Stellung
an, die mit II bezeichnet ist, wobei sich die ringförmige Lippe nach vorn
verschiebt und plötzlich an der ersten beweglichen Trennwand 12 in der Weise einer
Tellerfeder zum Anliegen kommt. In diesem Moment kann der Druck in der
Steuerkammer 50' ansteigen, woraus sich wie bei der vorangehenden
Ausführungsform ergibt, daß die zweite bewegliche Trennwand 54' die erste bewegliche
Trennwand 12 durch den Absatz 72 des pneumatischen Kolbens 20 mit sich
mitnimmt, was die Betätigung des Hauptzylinders M und eine Drucksteigerung in
dem Hydraulikkreis, der diesen Hauptzylinder mit den Radbremsen verbindet,
hervorruft.
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Wenn die Sensoreinheit 70 den Stopp der automatischen Bremsfunktion
steuert, läßt er das Elektroventil 68 umschalten, damit es die Unterdruckquelle V mit
der Leitung 66 und folglich mit der Steuerkammer 50' in Verbindung bringt. Die
Wirkung der Feder 30 wird dann ausschlaggebend und bringt die zwei
beweglichen Trennwände 12 und 54' in ihre hintere Ruhestellung zurück, wobei die
zweite bewegliche Trennwand folglich von der Stellung II in die Stellung I
wechselt, wobei der Bremskraftverstärker somit die in der unteren Hälfte der einzigen
Figur dargestellte Anordnung wieder annimmt.
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Wenn der Bremskraftverstärker in diesem Moment in Betrieb ist, das heißt,
wenn der in der hinteren Kammer 16 herrschende Druck zwischen dem in der
vorderen Kammer 14 herrschenden Unterdruck und dem Atmosphärendruck liegt,
ist die erste bewegliche Trennwand 12 von der zweiten beweglichen Trennwand
54 um eine Ausmaß entfernt, das zur Bremsbelastung, die auf das Bremspedal
aufgebracht wird, proportional ist, wobei der Einlaß von Luft auf dem
Atmosphärendruck in die Steuerkammer 50' wie vorher die Wirkung hat, an der zweiten
beweglichen Trennwand 54' eine nach vorn gerichtete Kraft zu erzeugen.
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Die zweite Membran 58' verformt sich folglich und nimmt eine Stellung an, in
der sich die ringförmige Lippe 74 nach vorn verschiebt und an der ersten
beweglichen Trennwand 12 zum Anliegen kommt, die sich in der vorgeschobenen
Stellung bezüglich der Scheibe 56' befindet, und folglich durch Annehmen einer
Kegelstumpfgestalt mit einem Halbwinkel am Scheitel, der geringer ist als jener, die
sie besitzt, wenn sie sich in der mit II bezeichneten Stellung befindet. In diesem
Moment ist die Steuerkammer 50' von der Arbeitskammer 16 isoliert und der
Druck kann sich dort auf einen Wert gleich jenem des Atmosphärendrucks
entwickeln. Daraus ergibt sich folglich wie bei der vorangehenden Ausführungsform,
daß sich die zweite bewegliche Trennwand 54' zur ersten beweglichen Trennwand
12 vorbewegen kann, wobei die Lippe 74 an dieser letzteren gleitet, um sich
wieder in der mit II bezeichneten Stellung zu befinden.
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Die zweite bewegliche Trennwand 54' kommt folglich am Absatz 72 des
pneumatischen Kolbens 20 zum Anliegen und sie nimmt die erste bewegliche
Trennwand 12 mit sich, was die Betätigung des Hauptzylinders M und eine
Drucksteigerung in dem Hydraulikkreis, der diesen Hauptzylinder mit den
Radbremsen verbindet, hervorruft.
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Wie man weiter oben gesehen hat, drückt während dieser Bewegung die
zweite bewegliche Trennwand 54' das Volumen zusammen, das sich zwischen ihr
und der ersten beweglichen Trennwand 12 befindet, was somit eine leichte
Steigerung der Differenz der Drücke erzeugt, die auf die zwei Flächen der ersten
beweglichen Trennwand 12 wirken, und somit eine leichte Bewegung dieser
letzteren nach vorn verursacht.
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Wenn sich der Druck in der Arbeitskammer 16 auf einen Wert gleich dem
Atmosphärendruck erhöht, der in der Steuerkammer 50' herrscht, wird folglich die
Bewegung der zweiten beweglichen Trennwand 54' bezüglich der ersten
beweglichen Trennwand 12 in einem vorbestimmten Abstand vom Absatz 72 des
pneumatischen Kolbens 20 unterbrochen, wobei sich die zwei beweglichen
Trennwände folglich gemeinsam vorwärts bewegen, während sie noch eine maximale
Unterstützungskraft liefern.
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Wenn die Sensoreinheit 70 den Stopp der automatischen Bremsfunktion
steuert, läßt er das Elektroventil 68 umschalten, damit es die Unterdruckquelle V mit
der Leitung 66 und folglich mit der Steuerkammer 50' in Verbindung bringt.
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Die zweite Membran 58' wird folglich einer Kraft ausgesetzt, die nach hinten
gerichtet ist und die sich aus der Differenz der Drücke ergibt, die auf ihre zwei
Flächen wirken, wobei die hintere Fläche dem Niederdruck ausgesetzt wird, der
von der Quelle V geliefert wird, und die vordere Fläche dem Zwischendruck
ausgesetzt wird, der in der Arbeitskammer 16 herrschte, bevor die Sensoreinheit 70
die automatische Bremsfunktion steuert. Die Lippe 74 der zweiten Membran 58'
kommt folglich wieder an der hinteren Wand 52' des Bremskraftverstärkers zum
Anliegen und nimmt wieder ihre hintere Ruhestellung ein, indem sie am hinteren
röhrenförmigen Teil 28 des pneumatischen Kolbens 20 gleitet.
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Man sieht dort folglich daß, egal welche die Stellung des Dreiwegeventils 40
beim Umschalten des Elektroventils 68 ist, die Unterstützungskraft, die vom
Bremskraftverstärker geliefert wird, sich schnell auf einen Wert gleich der
maximalen Unterstützungskraft entwickelt, die bei einer automatischen
Bremsfunktionsart erforderlich ist. Tatsächlich wird bei dieser Ausführungsvariante wie bei
derjenigen, die weiter oben beschrieben wurde, der Atmosphärendruck direkt
durch das Elektroventil 68 auf die Steuerkammer 50' übertragen oder aus dieser
Kammer abgeführt, ohne auf ein anderes Hindernis zu treffen. Der Druck im
Inneren der Steuerkammer 50' kann folglich sehr schnell zunehmen und abnehmen,
was somit für eine Bremsung ebenso wie für eine Bremsaufhebung zu einer
minimalen Reaktionszeit führt.
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Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsvariante liegt in der Tatsache, daß
es nicht mehr notwendig ist, die zwei Quetschverbindungen zwischen den drei
Teilen des Gehäuses des Bremskraftverstärkers auszuführen, und daß es außerdem
möglich ist, eine hintere herkömmliche Wand eines Bremskraftverstärkers zu
verwenden, die nur durch das Hinzufügen der äußeren Leitung 66 modifiziert ist.
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Man hat folglich wirklich einen pneumatischen Bremskraftverstärker
ausgeführt, der eine automatische Bremsfunktion möglich macht, ob sich der
Bremskraftverstärker in der Ruhestellung befindet oder nicht, dessen Reaktionszeit bei
einer automatischen Bremsfunktion oder bei einer Bremsaufhebung nach einer
automatischen Bremsung auf einen minimalen Wert verringert ist, da die Luft auf
Atmosphärendruck in die Steuerkammer eingelassen wird, während sie auf kein
anderes Hindernis trifft als jenes, das aus dem pneumatischen Elektroventil 68
besteht. Ein derartiger Bremskraftverstärker wird erhalten, indem man nur eine
minimale Anzahl von Veränderungen an einem herkömmlichen
Bremskraftverstärker vornimmt, so daß man eine maximale Anzahl von Bestandteilen der
herkömmlichen Konstruktion verwenden kann, ohne sie erneut entwerfen zu müssen.
Die Leistungen des Bremskraftverstärkers werden folglich durch diese
Veränderungen nicht verändert und der Bremskraftverstärker ist somit unter allen
Umständen zuverlässig.
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Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsform
begrenzt, die beschrieben wurde, sondern sie kann im Gegenteil zahlreiche
Varianten annehmen, die für den Fachmann ersichtlich werden. Somit ist die Erfindung
beispielsweise ebenso auf einfache Bremskraftverstärker, wie man dargestellt hat,
wie auf Tandem-Bremskraftverstärker oder Bremskraftverstärker mit einer
zusätzlichen Kammer anwendbar. Sie ist auch auf Bremskraftverstärker, die mit
einer Reaktionsscheibe ausgestattet sind, wie man dargestellt hat, oder auf
Bremskraftverstärker mit hydraulischer, mechanischer oder pneumatischer Reaktion
anwendbar.