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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen pneumatischen Bremskraftverstärker.
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Genauer betrifft die Erfindung einen
Bremskraftverstärker,
der folgendes aufweist: eine starres Gehäuse; eine bewegliche Trennwand,
die auf dichte Weise eine vordere Kammer und eine hintere Kammer
im Inneren des Gehäuses
begrenzt, wobei die vordere Kammer im Betrieb ständig mit einer ersten Drckquelle
verbunden ist, die einen ersten Druck abgibt; einen pneumatischen
Kolben, der sich mit der beweglichen Trennwand verschiebt und eine
Nabe aufweist, die gleitend in einer Öffnung des Gehäuses angebracht
ist; eine Steuerstange, die in der Nabe zwischen einer Ruheposition
und einer extremen Betätigungsposition
in Abhängigkeit
von einer Resultierenden von Kräften
beweglich ist, die auf sie wirkt und die eine Eingangskraft aufweist,
die entlang einer axialen Betätigungsrichtung
ausgeübt
wird, die zu der vorderen Kammer gerichtet ist, und eine Hauptrückstellkraft,
die von einer Hauptfeder entlang einer axialen Rückkehrrichtung umgekehrt zu
der axialen Betätigungsrichtung
ausgeübt
wird; einen Tauchkolben, der in einer Bohrung der Nabe aufgenommen
ist und von der Steuerstange mitgenommen wird; und ein Dreiwegeventil,
das seinerseits einen festgelegten ringförmigen Sitz, der an einem inneren
Umfang der Nabe ausgebildet ist, einen beweglichen ringförmigen Sitz,
der zu dem festgelegten Sitz konzentrisch ist und von dem Tauchkolben
gehalten wird, und eine rohrförmige
Verschlußeinrichtung
aufweist, die zu dem Tauchkolben und der Nabe konzentrisch ist und
eine ringförmige
Verschlußvorderseite
aufweist, wobei diese Vorderseite selektiv mit dem beweglichen Sitz
zusammenwirkt, um die hintere Kammer gegenüber einer zweiten Druckquelle
zu isolieren, die einen zweiten Druck abgibt, der größer ist
als der erste Druck, und wobei diese Vorderseite selektiv mit dem
festgelegten Sitz zusammenwirkt, um zu ermöglichen, daß die hintere Kammer mit der
zweiten Druckquelle verbunden wird.
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Vorrichtungen dieses Typs sind aus
dem Stand der Technik wohlbekannt, wie dies beispielsweise durch
die Patentdokumente US-3,470,697, FR-2 532 084 und FR-2 658 466
veranschaulicht ist.
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Neuere Forschungen haben gezeigt,
daß sehr
viele Fahrer, die mit einer Notbremssituation konfrontiert waren,
die Gefahren unterschätzten,
die sie wirklich eingegangen waren und nach einer abrupten Bremsung
ihre Bremsanstrengung unter Umständen
lockerten, wo dagegen absolut unerläßlich war, eine starke Anstrengung
aufrechtzuerhalten, um den Unfall zu vermeiden.
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Diese Feststellung führte zur
Entwicklung verschiedener Lösungen,
die tendenziell das mögliche
Fehlverhalten eines Fahrers lindern, der unerfahren oder von Panik
ergriffen ist.
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Die Erfindung liegt in diesem Bereich,
und ihre Aufgabe liegt darin, eine einfache Lösung für das Problem vorzuschlagen,
daß nach
einem heftigen Bremsen eine starke Bremskraft aufrechterhalten bleibt.
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Dazu ist der Verstärker der
Erfindung, der im übrigen
der in dem obengenannten Oberbegriff angegebenen Definition entspricht,
im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben einen zylindrischen
Körper,
der mit der Steuerstange fest verbunden ist, und einen Ring aufweist,
der bezüglich des
zylindrischen Körpers
zwischen einem vorderen Anschlag und einem hinteren Anschlag des
Körpers axial
gleitend angebracht ist, wobei ein vorderer Abschnitt des Rings
zwischen dem zylindrischen Körper und
der Bohrung der Nabe eingreift, wobei ein hinterer Abschnitt des
Rings einen Kragen bildet, an dem der bewegliche Sitz gebildet ist,
und wobei der vordere und der hintere Anschlag durch einen Abstand voneinander
getrennt sind, der einen axialen Ausschlag des Rings zuläßt, daß eine Sekundärfeder auf den
Kragen eine Sekundärrückstellkraft
ausübt,
die entlang der axialen Rückkehrichtung
gerichtet ist und den Kragen in Richtung des hinteren Anschlags
beaufschlagt, und daß der
Ring und die Nabe erste bzw. zweite Mittel zum reversiblen Zurückhalten
aufweisen, die dazu geeignet sind, den Ring bezüglich der Nabe trotz der Sekundärrückstellkraft festzuhalten, die
auf den Ring ausgeübt
wird, und zu ermöglichen, daß die hintere
Kammer korrelativ mit der zweiten Druckquelle verbunden wird, wobei
diese Rückhaltemittel
durch ein Eindrücken
des Rings in die Bohrung über
einen Hub aktiviert werden, der wenigstens gleich einem bestimmten
minimalen Hub ist, und wenigstens unter der Bedingung eines Mitnehmens
des Rings durch den vorderen Anschlag desaktiviert werden, wozu
es kommt, wenn sich dieser vordere Anschlag unter der Wirkung der
Hauptrückstellkraft nach
der axialen Rückkehrrichtung
verschiebt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weisen die Rückhaltemittel
einen Kippschlüssel,
der den Ring überlappt,
und ein elastisch einklappbares, mit der Nabe verbundenes Arretierungsorgan
auf, wobei dieses Arretierungsorgan den Schlüssel abfängt und darauf eine bestimmte
Rückhaltekraft
aufbringt, wenn diese Rückhaltemittel
aktiviert sind.
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Dieses elastisch einklappbares Arretierungsorgan
kann beispielsweise durch einen flexiblen Draht eines elastischen
Rings gebildet sein, der mit der Nabe fest verbunden ist.
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Außer dem Kippschlüssel können die
Rückhaltemittel
auch einen Elektromagneten aufweisen, der mit der Nabe fest verbunden
ist und selektiv gesteuert wird, um den Kippschlüssel nach einem Eindrücken des
Rings in die Bohrung über
einen Hub zurückzuhalten,
der wenigstens gleich dem bestimmten minimalen Hub ist.
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Um die Stärke der Resteingangskraft weiter zu
reduzieren, welche der Fahrer aufbringen muß, um den Verstärker der
Erfindung nach einer heftigen Bremsung in seinem Betätigungszustand
zu halten, kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, daß der Tauchkolben
eine Schubstange aufweist, die selektiv mit einer Gleitbewegung
bezüglich
des zylindrischen Körpers
angeregt wird, vor dem zylindrischen Körper in Betätigungsrichtung angeordnet
ist und eine Schulter aufweist, die mit der Nabe zusammenwirkt, um
die Bewegung dieser Schubstange bezüglich der Nabe entlang der
axialen Rückkehrrichtung
zu begrenzen, und daß der
zylindrische Körper
die Schubstange in einer vorgeschobenen Position entlang der Betätigungsrichtung
hält, wenn
sich die Steuerstange in ihrer extremen Betätigungsposition befindet, wobei der
zylindrische Körper
und die Schubstange dann gegeneinander in axialem Kontakt stehen,
und daß die
Schulter der Schubstange mit der Nabe zusammenwirkt, um den axialen
Kontakt des zylindrischen Körpers
und der Schubstange zu beenden, wenn die Steuerstange in ihre Ruheposition
zurückkehrt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich deutlich aus der folgenden Beschreibung,
die nur als Angabe und in keinster Weise einschränkend gilt, unter Bezug auf
die beigefügten Zeichnungen;
darin zeigen:
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1 eine
Schnittansicht eines Verstärkers nach
der Erfindung;
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2 eine
Schnittansicht des Tauchkolbens eines Verstärkers nach der Erfindung, gesehen
in Ruhe;
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3 eine
Schnittansicht des Tauchkolbens eines Verstärkers nach der Erfindung, gesehen
in seinem Standardbetriebsmodus;
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4 eine
Perspektivansicht des Tauchkolbens und der zugeordneten Organe eines
Verstärkers
nach der Erfindung, die den Kippschlüssel und den elastischen Ring
veranschaulicht;
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5 eine
Vorderansicht des Kippschlüssels,
die einer Vorderansicht des elastischen Rings zugeordnet ist;
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6 eine
Schnittansicht des pneumatischen Kolbens, gesehen entlang der Einfallsrichtung, die
durch die Pfeile 6-6 von 3 angedeutet
ist;
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7 eine
Schnittansicht des pneumatischen Kolbens, gesehen entlang der Einfallsrichtung, die
durch die Pfeile 7-7 von 6 angedeutet
ist;
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8 eine
Schnittansicht des Tauchkolbens eines Verstärkers nach der Erfindung, gesehen
in seinem spezifischen Betriebsmodus, wobei diese Ansicht die Rückhaltemittel
in ihrem aktivierten Zustand zeigt;
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9 eine
Schnittansicht des Tauchkolbens eines Verstärkers nach der Erfindung, gesehen
in seinem spezifischen Betriebsmodus, wobei diese Ansicht die Rückhaltemittel
in ihrem aktivierten Zustand und gerade beim Zusammenwirken zeigt;
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10 eine
Schnittansicht des Tauchkolbens eines Verstärkers nach der Erfindung, gesehen in
seinem spezifischen Betriebsmodus, wobei diese Ansicht die Rückhaltemittel
im Verlauf der Desaktivierung zeigt; und
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11 eine
Schnittansicht des Tauchkolbens eines Verstärkers nach einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung, wobei diese Ansicht die Rückhaltemittel in ihrem aktivierten
Zustand und gerade beim Zusammenwirken zeigt.
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Der pneumatische Unterstützungsverstärker der
Erfindung weist auf an sich bekannte Weise eine vordere Schale 1a und
eine hintere Schale 1b auf, die zusammen ein starres Gehäuse 1 bilden.
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Eine bewegliche Trennwand 2 trennt
auf dichte Weise den Innenraum dieses starren Gehäuses 1 und
begrenzt dort eine vordere Kammer 3 und eine hintere Kammer 4,
wobei die vordere Kammer 3 im Betrieb mit einer ersten
Druckquelle D verbunden ist, die einen ersten, relativ niedrigen
Druck Pd abgibt.
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Ein pneumatischer Kolben 5 verschiebt
sich mit der beweglichen Trennwand 2 und weist eine Nabe 6 auf,
die gleitend in einer Öffnung 19 des
Gehäuses 1 angebracht
ist.
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Der Verstärker wird von einer Steuerstange 7 gesteuert,
die in der Nabe 6 zwischen einer Ruheposition (1 und 2) und einer extremen Betätigungsposition
(8) beweglich ist, wobei
die Position dieser Stange sowohl von einer Eingangskraft Fe, die entlang
einer axialen Betätigungsrichtung
X+ durch das (nicht dargestellte) Bremspedal auf diese Stange aufgebracht
wird, als auch von einer Rückstellkraft Frp
abhängt,
die in der umgekehrten Richtung X– von einer Hauptrückstellfeder 71 ausgeübt wird.
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Ein von der Steuerstange 7 mitgenommener Tauchkolben 9 ist
in einer Bohrung 61 der Nabe 6 gleitend angebracht,
um den Zustand eines Dreiwegeventils 10 zu kontrollieren.
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Dieses Ventil 10 besteht
im wesentlichen (2 und
ff.) aus einem festgelegten ringförmigen Sitz 101, der
an einem inneren Umfang der Nabe 6 ausgebildet ist, einem
beweglichen ringförmigen
Sitz 102, der zu dem festgelegten Sitz 101 konzentrisch ist
und von dem Tauchkolben 9 gehalten wird, und einer rohrförmigen Verschlußeinrichtung 11,
die ihrerseits sowohl zu dem Tauchkolben als auch zu der Nabe konzentrisch
ist.
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Die rohrförmige Verschlußeinrichtung 11 weist
eine ringförmige
Verschlußvorderseite 111 auf, die
in Abhängigkeit
von der Position des Tauchkolbens 9 entweder mit dem beweglichen
Sitz 102 oder mit dem festgelegten Sitz 101 zusammenzuwirken.
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Wenn sich der Verstärker in
Ruhe befindet (1 und 2), drückt die Vorderseite 111 der
Verschlußeinrichtung 11 gegen
den beweglichen Sitz 102 und isoliert die hintere Kammer 4 gegenüber einer
zweiten Druckquelle A, die im allgemeinen der Atmosphäre entspricht
und einen Druck Pa abgibt, der größer ist als der Druck Pd der
ersten Quelle D.
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Wird dagegen auf die Stange 7 eine
Eingangskraft Fe ausgeübt,
die wesentlich über
der Rückstellkraft
Frp der Feder 71 liegt, dann ruft diese Kraft Fe eine Verschiebung
des Tauchkolbens 9 in der Betätigungsrichtung X+ hervor,
so daß sich
die Vorderseite 111 der Verschlußeinrichtung 11 von dem
beweglichen Sitz 102 löst
und dabei gegen den festgelegten Sitz 101 drückt (3), wobei die hintere Kammer 4 dann
mit der Druckquelle A verbunden ist.
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Durch den Einlaß von Luft in die hintere Kammer
wird die bewegliche Trennwand 2 in der Betätigungsrichtung
X+ zurückgedrückt und
erzeugt eine Unterstützungskraft,
die zur Betätigung
des Hauptzylinders 20 verwendet wird.
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Wie dies in 2 und ff. besser gezeigt ist, weist der
Tauchkolben 9 einen zylindrischen Körper 91, der mit der
Steuerstange 7 fest verbunden ist, und einen Ring 92 auf.
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Der Ring 92 ist auf dichte
Weise axial gleitend an der Außenseite
des zylindrischen Körpers 91 zwischen
einem vorderen Anschlag 911 und einem hinteren Anschlag 912 angebracht,
die alle beide von dem Körper 91 gehalten
werden, wobei dieser vordere Anschlag 911 und der hintere
Anschlag 912 durch einen Abstand voneinander getrennt sind,
der einen axialen Ausschlag des Rings 92 an dem Körper 91 zuläßt.
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Ein vorderer Abschnitt 921 des
Rings 92 greift in einen ringförmigen Raum ein, der den zylindrischen
Körper 91 von
der Bohrung 61 der Nabe trennt, und füllt diesen Raum vollständig entlang
einer radialen Richtung.
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Ein hinterer Abschnitt 922 des
Rings 92 ist als Kragen geformt und trägt den beweglichen Sitz 102.
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Eine Sekundärrückstellfeder 12 übt auf den Kragen 922 eine
Sekundärrückstellkraft
Frs aus, die entlang der axialen Rückkehrrichtung X– gerichtet
ist und den Kragen 922 in Richtung des hinteren Anschlags 912 beaufschlagt.
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Ein Kippschlüssel 13 greift in
eine Querumfangsnut 93 des Rings 92 derart ein,
daß er
diesen Ring 92 überlappt,
sich mit ihm entlang der Achse der Richtungen X– und X+ verschiebt und sich
bezüglich der
durch die Nut 93 gebildeten Ebene neigen kann, wie dies
ein Vergleich von 2 und 8 zeigt, wenn seine Basis 130 auf
einen Anschlag 610 trifft, der in einer Kerbe der Nabe 6 ausgebildet
ist (vgl. 7).
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Andererseits ist ein elastisch einklappbares Arretierungsorgan 141 mit
der Nabe 6 verbunden, um den Schlüssel 13 abzufangen,
wenn der Ring 92 in die Bohrung über einen Hub eingedrückt wird,
der größer als
derjenige ist, mit welchem sich dieser Ring im Falle einer normalen
Betätigung
des Verstärkers verschiebt,
welche in 3 veranschaulicht
ist.
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Das elastisch einklappbare Arretierungsorgan 141 ist
beispielsweise durch einen flexiblen Draht gebildet, der ein umgebogenes
Ende eines elastischen Rings 14, im übrigen mit im wesentlichen kreisförmiger Gestalt
bildet, der in eine Nut 62 der Nabe 6 eingreift.
Jedes der Enden 141, 142 des Rings 14 greift
bevorzugt in einen entsprechenden Einschnitt 131, 132 des
Schlüssels 13 ein,
um eine optimale Führung
dieser Enden zu gewährleisten (vgl. 5).
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So greift der Schlüssel 13 in
dem in 8 veranschaulichten
Fall, wo der Verstärker
ausreichend abrupt betätigt
wird, damit der Ring 92 in die Bohrung 61 über einen
Hub eingedrückt
wird, der größer als
ein minimaler bestimmter Hub C ist, in das Arretierungsorgan 14 ein,
das dann auf den Schlüssel 13,
also auf den Ring 92 eine bestimmte Rückhaltekraft ausübt, die
dazu geeignet ist, den Ring 92 bezüglich der Nabe 6 trotz
der Sekundärrückstellkraft Frs
festgelegt zu halten, die von der Feder 12 ausgeübt wird,
und zu ermöglichen,
daß die
hintere Kammer 4 korrelativ mit der zweiten Druckquelle
A verbunden wird.
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Unter diesen Bedingungen bleibt das
Ventil 10 geöffnet,
selbst wenn der Fahrer teilweise seine Bremsanstrengung lockert,
wie dies in 9 gezeigt ist.
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Um den Verstärker in seinen Ruhezustand zurückzubringen,
muß sich
der vordere Anschlag 411 unter der Wirkung der von der
Feder 71 ausgeübten Hauptrückstellkraft
Frp verschieben und den Ring 92 entlang der axialen Rückkehrrichtung
X– mitnehmen, was
voraussetzt, daß der
Fahrer seine Bremsanstrengung bis zu einem Punkt reduziert, wo es
die Hauptrückstellkraft
Frp und die Sekundärrückstellkraft
Frs gemeinsam schaffen, die Eingangskraft Fe und die Rückhaltekraft
zu überwinden,
die von dem Arretierungsorgan 141 auf den Schlüssel 13 ausgeübt wird,
wobei er sich dann von dem Arretierungsorgan löst, wie dies in 10 gezeigt ist.
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11 veranschaulicht
eine Ausführungsform
der Erfindung, dank welcher es nach einer abrupten Betätigung des
Verstärkers
möglich
ist, das Ventil 10 geöffnet
zu halten, selbst wenn der Fahrer uneingeschränkt seine Bremsanstrengung
lockert.
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Zu diesem Zweck weist der Verstärker nach dieser
Ausführungsform
außer
dem Kippschlüssel 13 und
möglicherweise
dem Arretierungsorgan 141 einen Elektromagneten 15 auf,
der mit der Nabe 6 fest verbunden ist und selektiv gesteuert
wird, um auf den Kippschlüssel
eine Rückstellkraft
aufzubringen, die in der Lage ist, alleine oder unterstützt von
der von dem Arretierungsorgan 141 ausgeübten Rückhaltekraft den Ring 92 in
einer Betätigungsposition
zu halten, wie dies in 11 veranschaulicht
ist.
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In dieser Figur ist ferner gezeigt,
daß der Schlüssel 13 dann
bevorzugt mit einer Verlängerung 133 versehen
ist, durch welche er von dem Elektromagneten 15 angezogen
werden kann.
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2, 3 und 8 bis 11 veranschaulichen
im übrigen
zusätzliche
Merkmale, mit denen der Wert der Resteingangskraft noch weiter reduziert
werden kann, die der Fahrer aufbringen muß, um den Verstärker der
Erfindung nach einer intensiven Bremsung in seinem Betätigungszustand
zu halten.
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Zu diesem Zweck weist der Tauchkolben 9 eine
Schubstange 94 auf, die bezüglich des zylindrischen Körpers 91 gleitend
angebracht und in der Betätigungsrichtung
X+ vor diesem angeordnet ist.
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Wenn sich die Steuerstange 7 in
ihrer Ruheposition befindet (2),
stehen der zylindrische Körper 91 und
die Schubstange nicht gegeneinander in Kontakt, mit anderen Worten
sind sie axial voneinander entfernt.
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Die Schubstange 94 weist
eine Schulter 95 auf, die in hintere Anlage an die Nabe 6 gelangen kann,
um die Bewegung dieser Schubstange 94 bezüglich der
Nabe 6 entlang der axialen Rückkehrrichtung X– zu begrenzen.
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Wenn sich die Steuerstange 7 in
ihrer extremen Betätigungsposition
befindet (8), hält der zylindrische
Körper 91 die
Schubstange 94 in einer vorgeschobenen Position entlang
der Betätigungsrichtung
X+, wobei der zylindrische Körper 91 und
die Schubstange 94 dann gegeneinander in axialem Kontakt
stehen und die Schulter 95 der Schubstange von der Nabe 6 abgehoben
ist.
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Wenn die Steuerstange 7 dagegen
nach einer abrupten Betätigung
in ihre Ruheposition zurückkehrt
(9), wirkt die Schulter 95 der
Schubstange 94 erneut mit der Nabe 6 zusammen,
um den axialen Kontakt des zylindrischen Körpers 91 und der Schubstange 94 zu
beenden.
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Auf diese Weise werden die Reaktionskräfte, die
auf die Schubstange 94 entlang der Rückkehrrichtung X– aufgebracht
werden, nicht zu der Steuerstange 7 übertragen, so daß das Halten
dieser Stange in der in 9 veranschaulichten
Position, für welche
der Verstärker
betätigt
bleibt, nur eine sehr geringe Anstrengung seitens des Fahrers erfordert.