EP0929430A1 - Bremskraftverstärker mit elektromagnetischer betätigungseinheit - Google Patents

Bremskraftverstärker mit elektromagnetischer betätigungseinheit

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Publication number
EP0929430A1
EP0929430A1 EP97911181A EP97911181A EP0929430A1 EP 0929430 A1 EP0929430 A1 EP 0929430A1 EP 97911181 A EP97911181 A EP 97911181A EP 97911181 A EP97911181 A EP 97911181A EP 0929430 A1 EP0929430 A1 EP 0929430A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
armature
brake booster
counterpart
control valve
insert
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97911181A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rüdiger Eick
Hans-Werner Renn
Peter Polke
Christoph Beuerle
Ulrich Danne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF International UK Ltd
Original Assignee
Lucas Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lucas Industries Ltd filed Critical Lucas Industries Ltd
Publication of EP0929430A1 publication Critical patent/EP0929430A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/66—Electrical control in fluid-pressure brake systems
    • B60T13/72—Electrical control in fluid-pressure brake systems in vacuum systems or vacuum booster units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/24—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release the fluid being gaseous
    • B60T13/46—Vacuum systems
    • B60T13/52—Vacuum systems indirect, i.e. vacuum booster units
    • B60T13/573—Vacuum systems indirect, i.e. vacuum booster units characterised by reaction devices
    • B60T13/575—Vacuum systems indirect, i.e. vacuum booster units characterised by reaction devices using resilient discs or pads

Definitions

  • the invention relates to a Bremskraftvex intensifier according to the
  • Such a brake booster is often designed as a vacuum brake booster and has a housing which is divided by a movable wall into a vacuum chamber, which is in constant communication with a vacuum source, and a working chamber, which can be connected either with vacuum or with at least atmospheric pressure is.
  • the connection of the working chamber with negative pressure or with at least atmospheric pressure is created by an electromagnetically actuated control valve on the brake booster, which can be actuated either by the driver's foot force exerted via a brake pedal, for example, or by an electromagnetic control that is independent of the foot force.
  • the components of the electromagnetic actuation in particular the magnet coil, the coil housing, the magnet armature and an armature counterpart, form a magnetic circuit when the system is energized, which acts on the magnet armature and generates a desired lifting force there, around the first valve seat of the control valve rubber-elastic sealing element.
  • the magnetic circuit extends from the coil over the coil housing to the magnet armature and from there via the armature counterpart back to the coil housing.
  • a certain material cross section or, in other words, a certain, definable amount of magnetic or magnetizable material is required in this magnetic circuit. If the magnetic circuit contains more than this certain amount of magnetic or magnetizable material, the resulting gain in force flow is only small.
  • the invention is based on the object, based on the aforementioned prior art, to provide a brake force booster whose electromagnetic actuating unit is optimized with regard to its magnetic flux with a simultaneous reduction in the number of parts.
  • the armature counterpart is penetrated by an insert made of diamagnetic and preferably light material, which protrudes somewhat from the armature counterpart in the direction of the magnet armature.
  • an insert made of diamagnetic and preferably light material which protrudes somewhat from the armature counterpart in the direction of the magnet armature.
  • Magnetic armature which prevents the magnet armature from coming into contact with the armature counterpart. It is desirable that the magnet armature does not come into contact with the armature counterpart, since otherwise, in the case of de-excitation following excitation of the electromagnetic actuation unit, high release forces have to be overcome, which prevent the magnet armature of the electromagnetic actuation unit from automatically returning to its rest position.
  • a so-called anti-adhesive or anti-adhesive disk made of diamagnetic material is therefore often used, which maintains a certain minimum magnetic gap between the magnet armature and the armature counterpart.
  • the previously described insert in the armature counterpart preferably tapers from the free end thereof, in particular in a step-like or conical manner, in the direction of the magnet armature. This optimizes the magnetic flux through the armature counterpart while saving weight.
  • the insert penetrating the armature counterpart is designed in such a way that it receives the reaction disk made of elastomer material.
  • the insert can have a cup-shaped part protruding from the armature counterpart, which receives the reaction disk. In comparison to a solution in which the armature counterpart itself has such a cup-shaped part for the reaction disk, such an embodiment saves weight and is also simpler in terms of production technology.
  • the insert and the armature counterpart are firmly connected to one another by a flanged, annular material projection of the armature counterpart.
  • the insert is molded directly onto the anchor counterpart.
  • the insert is made of plastic, for example of glass fiber reinforced plastic.
  • the resulting composite part consisting of anchor counterpart and insert is characterized by a very stable and, above all, tight connection between anchor counterpart and insert.
  • Brake boosters are explained below with reference to the accompanying schematic drawings. It shows: 1 shows a longitudinal section through a brake booster with an electromagnetic actuation unit,
  • FIG. 2 shows the electromagnetic actuation unit of the brake booster from FIG. 1 in an enlarged, sectional illustration
  • Fig. 3 is a representation corresponding to FIG. 2 of a first embodiment of the invention.
  • Fig. 4 is a representation corresponding to FIG. 2 of a second embodiment of the invention.
  • the brake booster 10 is designed in the example shown as a so-called tandem brake booster, i.e. In its essentially rotationally symmetrical housing 12 there are two movable walls 14, 14 'which divide the interior of the brake booster housing 12 into two working chambers 16, 16' and two vacuum chambers 18, 18 '.
  • the two vacuum chambers 18, 18 ' are constantly connected to a vacuum source, not shown here, while the two working chambers 16, 16' can be connected to a housing 21 either with a vacuum or with at least atmospheric pressure by means of a control valve 20.
  • the control valve housing 21, the function and structure of which will be discussed in more detail later, in the example shown consists of two sections 22 and 23 connected to one another in a pressure-tight manner.
  • the control valve 20 is either actuated directly by the vehicle driver, in that his foot power is introduced into the control valve 20, for example, via a brake pedal, not shown here, which is coupled to a force input rod 24. or it is actuated independently of the foot force by means of an electromagnetic actuation unit 26.
  • the electromagnetic actuation unit 26 is connected to an electronic control unit (not shown here) and can actuate the control valve 20 and thus the brake booster 10 completely independently of the foot force or in a manner that supports the foot force as a function of signals thereof. With such an arrangement, automatic vehicle braking can be implemented.
  • the structure of the control valve 20 and the electromagnetic actuation unit 26 is described in more detail below with reference to FIG. 2.
  • the electromagnetic actuating unit 26 enclosed by the cylindrical housing 21 of the control valve 20 has an essentially hollow cylindrical magnet armature 28, which on its right side in FIG. 2 is rigidly coupled to a sleeve 30 (see FIG. 1), on the free one thereof, in Fig. 1 right end of a first annular valve seat 32 is formed.
  • a second annular valve seat 34 is formed on a part 36 belonging to the section 22 ′ of the control valve housing 21. Both valve seats 32 and 34 act in their illustrated position with an elastic
  • the rubber-elastic sealing element 38 sealingly together.
  • the rubber-elastic sealing element 38 is provided with a rolling membrane, which with the Control valve housing 21 is tightly connected, and is biased by a compression spring 40a supported on a spring holding element 39 in the direction of the first valve seat 32 and the second valve seat 34.
  • a further compression spring 40b is supported, which prestresses the force input rod 24 against its direction of actuation.
  • the electromagnetic actuation unit 26 also includes an annular magnet coil 44 which is carried by a coil holder 42 and which is accommodated in the section 23 of the control valve housing 21 which concentrically surrounds the magnet coil 44.
  • An armature counterpart 46 is inserted from the left into the section 23 of the control valve housing 21 with reference to FIG. 2.
  • the armature counterpart 46 has a smaller diameter section 48 which projects in the direction of the magnet armature 28 and which is provided at its free end with a recess 50 which decreases in diameter in steps from the outside inwards.
  • the largest diameter part of this recess 50, in which the armature 28 engages axially displaceably, serves as
  • annular disk 56 made of antimagnetic material, between which and the magnet armature 28 an axial air gap L exists, which corresponds to the maximum stroke of the magnet armature 28.
  • the annular disk 56 ensures a minimum magnetic gap between the magnet armature 28 and the armature counterpart 46 in order to prevent the magnet armature 28 from adhering to the armature counterpart 46 and the resulting high release forces.
  • the armature counterpart 46 which is pressure-tight and firmly connected to the section 23 of the control valve housing 21 by a flange 57, braces the coil holder 42 with the section 23 of the control valve housing 21 as shown in FIG. 2.
  • the smaller-diameter section 48 becomes the anchor counterpart 46 and the Magnetic armature 28 comprises a guide sleeve 58 made of thin sheet metal, which is sealed radially on the outside by an O-ring seal 59 against the section 23 of the control valve housing 21 and radially on the inside by a further O-ring seal 60 against the armature counterpart 46.
  • the electromagnetic actuating unit 26 and the control valve 20 are centrally penetrated by the force input rod 24, a first actuating piston 62 connected to it, and a second actuating piston 64 resting on the latter.
  • the first actuating piston 62 has a circumferential annular groove, in which a clamp-like stop bolt 66 arranged transversely to the longitudinal axis is seated.
  • the first actuating piston 62 has a ball-shaped recess into which a spherical end 68 of the force input rod 24 engages.
  • Material caulking (not shown) of the actuating piston 62 at the level of the transition from the spherical end 68 to the main part of the force input rod 24 fixes the latter axially without impairing the ball joint function of the connection.
  • a radial sealing element 70 which is accommodated in a ring groove on a step-like extension of the first actuating piston 62, slidably seals the first actuating piston 62 against the inner diameter of the sleeve 30.
  • a sleeve 72 is inserted into the recess 50 of the armature counterpart 46 to guide the second actuating piston 64.
  • One end of a spring 74 is supported on this sleeve 72, the other end of which acts on the magnet armature 28 and prestresses the latter in its starting position shown in FIG. 2.
  • the second actuating piston 64 is mechanically coupled to the magnet armature 28 by a radial flange 76 formed on it.
  • the end of the second actuating piston 64 located in the armature counterpart 46 acts on a so-called feeler disk 78, which is arranged in a central recess 80 in the armature counterpart 46 that widens in steps toward the master cylinder, and the in turn acts on a so-called reaction disk 82 made of elastomer material, which is also received in the cup-shaped recess 80.
  • a so-called feeler disk 78 which is arranged in a central recess 80 in the armature counterpart 46 that widens in steps toward the master cylinder, and the in turn acts on a so-called reaction disk 82 made of elastomer material, which is also received in the cup-shaped recess 80.
  • reaction disk 82 made of elastomer material
  • Brake booster transmits power exerted on the master cylinder.
  • the function of the brake booster 10 will now be described in more detail, assuming that braking has just been carried out and the brake is now being released.
  • the stop bolt 66 then sets by its stop on the housing 12 of the brake booster 10 (see FIG. 1) the rest position of the first actuating piston 62, the second actuating piston 64, the magnet armature 28 biased by means of the spring 74 in the direction of the sealing element 38, and thus the armature 28 coupled first valve seat 32, and the relative position of the first valve seat 32 relative to the housing 12, while the control valve housing 21 connected to the movable wall 14 can still move relative to the first valve seat 32 due to the force of a return spring 86 arranged in the brake booster housing 12.
  • the first valve seat 32 lifts off the sealing element 38 and thus establishes a connection from atmospheric pressure to the working chamber 16.
  • the consequently increasing pressure difference on the movable wall 14 results in a reversal of the movement thereof, as a result of which the sealing element 38 rests against the first valve seat 32 and the supply of atmospheric pressure into the working chamber 16 is ended.
  • the rest position The same applies to the exclusively electromagnetic actuation from this control valve position, hereinafter referred to as the rest position.
  • the actuation stroke is transmitted to the magnet armature 28 via the actuation pistons 62 and 64 and the first valve seat 32 is thus opened to a corresponding extent.
  • the actuating piston 64 is connected via the sensing disk 78 to the rubber-elastic reaction disk 82, which, in a known manner, enables the forces transmitted from it to the master brake cylinder to be fed back to the actuating piston 64.
  • the section 23 of the control valve housing 21, which surrounds the electromagnetic actuation unit 26, is produced from a material with low magnetic resistance. In this way, the section 23 of the control valve housing 21 is able to form part of the magnetic circuit of the electromagnetic actuation unit 26.
  • the material of section 23 is usually a magnetic or magnetizable material, but in no case is a diamagnetic material.
  • the magnetic circuit accordingly comprises the magnet armature 28, the armature counterpart 46, in the illustrated exemplary embodiments Solenoid 44, and section 23 of the control valve housing 21.
  • the armature counterpart 46 is provided with an insert 92 which is cup-shaped on the outside and whose inside and outside diameter gradually decreases in the direction of the magnet armature 28.
  • the insert 92 consists of a diamagnetic material and preferably of a lightweight construction material, for example of glass fiber reinforced plastic. It passes through the armature counterpart 46 axially and, at its end facing the magnet armature 28, projects axially somewhat beyond the annular surface 54. The dimension of the axial projection corresponds to the thickness of the 'antimagnetic disk 56 of the first embodiment, the function of which the insert 92 also fulfills.
  • the insert 92 guides the second actuating piston 64 through an integrally formed guide 94 and forms the abutment for one end of the spring 74 92, the sensing disk 78 and the reaction disk 82 are received.
  • the insert 92 is fixedly connected to the anchor counterpart 46 by a flanged, annular material projection 96. If necessary, an inserted sealing ring can be used for an even better seal of the connection from
  • the second exemplary embodiment shown in FIG. 4 differs from the previously described first exemplary embodiment in that the insert 92 in the anchor counterpart 46 does not taper in a step-like manner but in a conical form. This uniform tapering of the insert 92 results in an even better magnetic force flow in the armature counterpart 46. Furthermore, the second embodiment differs from first embodiment in that the insert 92 is injection molded directly onto the armature counterpart 46 by an injection molding process. During the spraying process, the material of the insert 92 also flows in undercuts of the anchor counterpart 46 (see, for example, 98), so that after the molded material has hardened, a mechanically robust and at the same time tight connection is formed between the insert 92 and the anchor counterpart 46.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Systems And Boosters (AREA)

Abstract

Ein Bremskraftverstärker (10) für eine Fahrzeugbremsanlage hat ein Gehäuse (12), das durch wenigstens eine bewegliche Wand (14) in eine Unterdruckkammer (18) und eine Arbeitskammer (16) unterteilt ist. Eine zum Bremskraftverstärker (10) gehörende Steuerventilanordnung (20), die die Arbeitskammer (16) wahlweise mit Atmosphärendruck oder mit Unterdruck verbindet, hat ein Steuerventilgehäuse (21), das mit der beweglichen Wand (14) zu gemeinsamer Relativbewegung gegenüber dem Gehäuse (12) verbunden ist. In dem Steuerventilgehäuse (21) ist eine elektromagnetische Betätigungseinheit (26) mit einer Magnetspule (44), einem gegen eine Federvorspannung arbeitenden Magnetanker (28), der starr mit einem ersten Ventilsitz (32) der Steuerventilanordnung (20) gekoppelt ist, und einem Ankergegenstück (46) aufgenommen. Zur Verbesserung des magnetischen Flusses in der elektromagnetischen Betätigungseinheit (26) bei gleichzeitiger Verringerung der Teileanzahl ist das Ankergegenstück (46) von einem Einsatz (92) aus diamagnetischem und vorzugsweise leichtem Material durchgriffen, der eine Führung (94) für einen Betätigungskolben (64) bildet und der in Richtung des Magnetankers (28) etwas aus dem Ankergegenstück (46) heraussteht.

Description

Bremskraftverstärker mit elektromagnetischer Betätigungseinheit
Die Erfindung betrifft einen Bremskraftvexstärker gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Bremskraftverstärker ist aus der DE 44 22 027 AI bekannt.
Ein derartiger Bremskraftverstärker ist häufig als Unterdruck- bremskraf verstärker ausgeführt und weist ein Gehäuse auf, das durch eine bewegliche Wand in eine Unterdruckkammer, die in ständiger Verbindung mit einer Unterdruckguelle steht, und eine Arbeitskammer unterteilt ist, die wahlweise mit Unterdruck oder mit zumindest Atmosphärendruck verbindbar ist. Die Verbindung der Arbeitskammer mit Unterdruck oder mit zumindest Atmosphärendruck wird durch ein am Bremskraftverstärker vorhandenes, elektromagnetisch betätigbares Steuerventil geschaffen, das wahlweise durch die über beispielsweise ein Bremspedal ausgeübte Fahrerfußkraft oder durch eine fußkraftunabhängige, elektromagnetische Ansteuerung betätigt werden kann.
Die Bauteile der elektromagnetischen Betätigung, insbesondere die Magnetspule, das Spulengehäuse, der Magnetanker und ein Ankergegenstück, bilden bei Erregung des Systems einen mag- netischen Kreis, der auf den Magnetanker einwirkt und dort eine gewünschte Hubkraft erzeugt, um den ersten Ventilsitz des Steuerventils von dem gummieleastischen Dichtelement abzuheben. Der Magnetkreis erstreckt sich dabei von der Spule über das Spulengehäuse zum Magnetanker und von diesem über das Anker- gegenstück wieder zurück zum Spulengehäuse. Zur Erzielung eines optimalen magnetischen Kraftflusses ist ein bestimmter Materialquerschnitt oder anders ausgedrückt eine bestimmte, definierbare Menge an magnetischem oder magnetisierbarem Material in diesem Magnetkreis erforderlich. Enthält der Magnetkreis mehr als diese bestimmte Menge an magnetischem oder magnetisierbarem Material, ist der daraus resultierende Kraftflußgewinn nur noch gering. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik einen Bremskraf verstärker bereitzustellen, dessen elektromagnetische Betätigungseinheit hinsichtlich ihres Magnetflusses bei gleichzeitiger Verringerung der Teileanzahl optimiert ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Bre skraftver- stärker mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker ist das Ankergegenstück von einem Einsatz aus diamagnetischem und vorzugsweise leichtem Material durchgriffen, welcher in Richtung 'des Magnetankers etwas aus dem Ankergegenstück herausstellt. Ein solcher Einsatz hat mehrere Vorteile: Zum einen kann damit im eingangs angesprochenen Sinne die Menge an magnetischem oder magnetisierbarem Material im Magnetkreis optimiert werden, d.h. auf das erforderliche Maß beschränkt werden. Zum anderen bildet der in Richtung auf den Magnetanker überstehende Teil des Einsatzes aus diamagnetischem Material einen Anschlag für den
Magnetanker, der verhindert, daß der Magnetanker in Kontakt mit dem Ankergegenstück gerät. Es ist erwünscht, daß der Magnetanker nicht in Anlage an das Ankergegenstück gerät, da sonst bei der auf eine Erregung der elektromagnetischen Betätigungs- einheit folgenden Entregung hohe Lösekräfte zu überwinden sind, die verhindern, daß der Magnetanker der elektromagnetischen Betätigungseinheit selbsttätig in seine Ruhelage zurückkehrt. Bei in herkömmlichen Bremskraftverstärkern eingesetzten elektromagnetischen Betätigungseinheiten findet daher häufig eine sogenannte Antiklebe- oder Antihaftscheibe aus diamagnetischem Material Verwendung, die einen gewissen magnetischen Mindestspalt zwischen dem Magnetanker und dem Ankergegenstück aufrechterhält. Der erfindungsgemäß ausgestaltete Einsatz aus diamagnetischem Material macht eine solche Antihaftscheibe überflüssig. Des weiteren bildet der das Ankergegenstück durchgreifende Einsatz auch eine Führung für einen Betätigungskolben, der den Magnetanker durchsetzt und auf eine elastische Reaktionsscheibe einwirkt. Eine herkömmlich erforderliche, separate Führung des Betätigungskolbens ist somit nicht mehr notwendig.
Vorzugsweise verjüngt sich der zuvor beschriebene Einsatz im Ankergegenstück vom freien Ende desselben insbesondere stufenförmig oder kegelförmig in Richtung auf den Magnetanker. Damit wird der magnetische Fluß durch das Ankergegenstück bei gleichzeitiger Gewichtsersparnis optimiert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der das Ankergegenstück durchgreifende Einsatz so ausgeführt, daß er die Reaktions- scheibe aus Elastomermaterial aufnimmt. Der Einsatz kann dabei einen aus dem Ankergegenstück herausstehenden, becherförmigen Teil aufweisen, der die Reaktionsscheibe aufnimmt. Eine solche Ausführungsform ist gegenüber einer Lösung, bei der das Ankergegenstück selbst einen solchen becherförmigen Teil für die Reaktionsscheibe aufweist, gewichtssparender und darüber hinaus fertigungstechnisch einfacher.
Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers sind der Einsatz und das Ankergegenstück durch einen umgebördelten, ringförmigen Materialvorsprung des Anker- gegenstücks fest miteinander verbunden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist der Einsatz direkt an das Ankergegenstück angespritzt. Eine solche Ausführungsform ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Einsatz aus Kunststoff, beispiels- weise aus glasfaserverstärktem Kunststoff, besteht. Das entstehende Verbundteil aus Ankergegenstück und Einsatz ist durch eine sehr stabile und vor allem auch dichte Verbindung zwischen Ankergegenstück und Einsatz charakterisiert.
Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen
Bremskraftverstärkers werden im folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Bremskraftverstärker mit einer elektromagnetischen Betätigungseinheit,
Fig. 2 die elektromagnetische Betätigungseinheit des Bremskraftverstärkers aus Fig. 1 in vergrößerter, geschnittener Darstellung,
Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung, und
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein elektronisch gesteuerter Unterdruckbrems- kraftverstärker für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage im Überblick veranschaulicht. Der Bremskraftverstärker 10 ist im dargestellten Beispiel als sogenannter Tandem-Bremskraftverstärker ausgeführt, d.h. in seinem im wesentlichen rotati- onssymmetrischen Gehäuse 12 befinden sich zwei bewegliche Wände 14, 14', die den Innenraum des Bremskraftverstärkergehäuses 12 in je zwei Arbeitskammern 16, 16' und zwei Unterdruckkammern 18, 18' unterteilen. Die beiden Unterdruckkammern 18, 18' sind ständig mit einer hier nicht dargestellten Unterdruckquelle verbunden, während die beiden Arbeitskammern 16, 16 ' durch ein Steuerventil 20 mit einem Gehäuse 21 wahlweise mit Unterdruck oder mit zumindest atmosphärischen Druck verbindbar sind. Das Steuerventilgehäuse 21, auf dessen Funktion und Aufbau später noch näher eingegangen wird, besteht im dargestellten Beispiel aus zwei druckdicht miteinander verbundenen Abschnitten 22 und 23.
Das Steuerventil 20 wird entweder durch den Fahrzeugführer direkt betätigt, indem dessen Fußkraft beispielsweise über ein hier nicht dargestelltes, mit einer Krafteingangsstange 24 gekoppeltes Bremspedal in das Steuerventil 20 eingeleitet wird, oder es wird mittels einer elektromagnetischen Betätigungsein- heit 26 fußkraftunabhängig betätigt.
Die elektromagnetische Betätigungseinheit 26 ist mit einem hier nicht gezeigten, elektronischen Steuergerät verbunden und kann in Abhängigkeit von Signalen desselben das Steuerventil 20 und damit den Bremskraftverstärker 10 völlig fußkraftunabhängig oder auch in einer die Fußkraft unterstützenden Weise betätigen. Mit einer solchen Anordnung lassen sich automatisch ablau- fende Fahrzeugbremsungen realisieren.
Werden die Arbeitskammern 16, 16' mit At osphärendruck (oder mit Überdruck) verbunden, bewegen sich die beiden beweglichen Wände 14, 14' bezogen auf Fig. 1 nach links und üben dabei eine Kraft auf das Steuerventilgehäuse 21 aus, welches diese Kraft in einen dem Bremskraftverstärker funktioneil nachgeschalteten, hier nicht dargestellten Hauptzylinder weiterleitet, in dem daraufhin ein entsprechender Bremsdruck aufgebaut wird. Diese Funktion des Bremskraftverstärkers 10 und des damit verbundenen Hauptzylinders ist Fachleuten auf diesem Gebiet allgemein bekannt und braucht daher nicht weiter erläutert zu werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird im folgenden der Aufbau des Steuerventils 20 sowie der elektromagnetischen Betätigungs- einheit 26 näher beschrieben. Die von dem zylindrischen Gehäuse 21 des Steuerventils 20 umschlossene elektromagnetische Betätigungseinheit 26 hat einen im wesentlichen hohlzylindrischen Magnetanker 28, der auf seiner in Fig. 2 rechten Seite starr mit einer Hülse 30 gekoppelt ist (sh. Fig. 1) , an deren freiem, in Fig. 1 rechten Ende ein erster kreisringförmiger Ventilsitz 32 ausgebildet ist. Radial außerhalb des ersten Ventilsitzes 32 und konzentrisch zu diesem ist ein zweiter ringförmiger Ventilsitz 34 an einem zum Abschnitt 22' des Steuerventilgehäuses 21 gehörenden Teil 36 ausgebildet. Beide Ventilsitze 32 und 34 wirken in ihrer dargestellten Position mit einem elastischen
Dichtelement 38 abdichtend zusammen. Das gummielastische Dichtelement 38 ist mit einer Rollmembran versehen, die mit dem Steuerventilgehäuse 21 dicht verbunden ist, und wird von einer sich an einem Federhalteelement 39 abstützenden Druckfeder 40a in Richtung auf den ersten Ventilsitz 32 und den zweiten Ventilsitz 34 vorgespannt. Auf der anderen Seite des Federhalte- elementes 39 stützt sich eine weitere Druckfeder 40b ab, welche die Krafteingangsstange 24 entgegen ihrer Betätigungsrichtung vorspannt.
Zur elektromagnetischen Betätigungseinheit 26 gehört weiterhin eine von einem Spulenhalter 42 getragene, ringförmige Magnetspule 44, die in dem Abschnitt 23 des Steuerventilgehäuses 21 aufgenommen ist, welcher die Magnetspule 44 konzentrisch umgibt. Ein Ankergegenstück 46 ist bezogen auf Fig. 2 von links in den Abschnitt 23 des Steuerventilgehäuses 21 eingesetzt. Das Ankergegenstück 46 weist einen in Richtung auf den Magnetanker 28 ragenden, durchmesserkleineren Abschnitt 48 auf, der an seinem freien Ende mit einer sich von außen nach innen stufenförmig im Durchmesser verkleinernden Ausnehmung 50 versehen ist. Der durchmessergrößte Teil dieser Ausnehmung 50, in den der Magnetanker 28 axial verschieblich eingreift, dient als
Führung für den Magnetanker 28. Zwischen der kreisringförmigen Stirnfläche 52 des in der Ausnehmung 50 befindlichen Endes des Magnetankers 28 und der zugewandten Kreisringfläche 54 des Ankergegenstücks 46 ist eine im wesentlichen kreisringförmige Scheibe 56 aus antimagnetischem Material angeordnet, zwischen der und dem Magnetanker 28 ein axialer Luftspalt L besteht, der dem maximalen Hub des Magnetankers 28 entspricht. Die Ringscheibe 56 sorgt bei vollem Hub des Magnetankers 28 für einen magnetischen Mindestspalt zwischen dem Magnetanker 28 und dem Ankergegenstück 46, um ein Anhaften des Magnetankers 28 am Ankergegenstück 46 und daraus resultierende, hohe Lösekräfte zu vermeiden. Das Ankergegenstück 46, das durch eine Umbördelung 57 druckdicht und fest mit dem Abschnitt 23 des Steuerventilgehäuses 21 verbunden ist, verspannt wie aus Fig. 2 ersichtlich den Spulenhalter 42 mit dem Abschnitt 23 des Steuerventilgehäu- ses 21. Im zusammengebauten Zustand werden der durchmesserkleinere Abschnitt 48 des Ankergegenstückes 46 sowie der Magnetanker 28 von einer aus dünnem Blech bestehenden Führungs- hülse 58 umfaßt, die radial außen durch eine O-Ringdichtung 59 gegen den Abschnitt 23 des Steuerventilgehäuses 21 und radial innen durch eine weitere O-Ringdichtung 60 gegen das Ankerge- genstück 46 abgedichtet ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, werden die elektromagnetische Betätigungseinheit 26 sowie das Steuerventil 20 von der Kraft- eingangsstange 24, einem sich daran angeschließenden ersten Betätigungskolben 62, und einem an letzterem anliegenden zweiten Betätigungskolben 64 zentrisch durchsetzt. Der erste Betätigungskolben 62 weist eine umlaufende Ringnut auf, in der ein quer zur Längsachse angeordneter, klammerartiger Anschlag- riegel 66 sitzt. An seinem rechten Ende hat der erste Betätigungskolben 62 eine kugelkalottenför ige Vertiefung, in die ein kugelförmiges Ende 68 der Krafteingangsstange 24 eingreift. Eine Materialeinstemmung (nicht dargestellt) des Betätigungskolbens 62 in Höhe des Übergangs des kugelförmigen Endes 68 zum Hauptteil der Krafteingangsstange 24 fixiert letztere axial, ohne die Kugelgelenkfunktion der Verbindung zu beeinträchtigen. Ein an einer stufenförmigen Erweiterung des ersten Betätigungskolbens 62 in einer Ringnut aufgenommenes Radialdichtelement 70 dichtet den ersten Betätigungskolben 62 gegenüber dem inneren Durchmesser der Hülse 30 gleitend ab.
Zur Führung des zweiten Betätigungskolbens 64 ist in die Ausnehmung 50 des Ankergegenstücks 46 eine Hülse 72 eingesetzt. An dieser Hülse 72 stützt sich das eine Ende einer Feder 74 ab, deren anderes Ende auf den Magnetanker 28 wirkt und letzteren in seine in Fig. 2 wiedergegebene Ausgangslage vorspannt. Wie ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich, ist der zweite Betätigungskolben 64 durch einen an ihm ausgebildeten, radialen Flansch 76 mechanisch mit dem Magnetanker 28 gekoppelt. Das im Ankergegenstück 46 befindliche Ende des zweiten Betätigungskolbens 64 wirkt auf eine sogenannte Fühlscheibe 78, die in einer zentralen, sich zum Hauptzylinder hin stufenförmig erweiternden Ausnehmung 80 im Ankergegenstück 46 angeordnet ist und die ihrerseits auf eine sogenannte Reaktionsscheibe 82 aus Elastomermaterial wirkt, die ebenfalls in der becherförmigen Ausnehmung 80 aufgenommen ist. Mit 84 ist ein hier nicht weiter interessierendes Zwischenstück bezeichnet, das als Bindeglied zum nicht dargestellten Hauptzylinder dient und die vom
Bremskraftverstärker ausgeübte Kraft auf den Hauptzylinder überträgt.
Es wird nun die Funktion des Bremskraftverstärkers 10 genauer beschrieben, wobei angenommen sei, daß gerade eine Bremsung durchgeführt worden ist und die Bremse jetzt gelöst wird. Der Anschlagriegel 66 legt dann durch seinen Anschlag am Gehäuse 12 des Bremskraftverstärkers 10 (sh. Fig. 1) die Ruhestellung des ersten Betätigungskolbens 62, des zweiten Betätigungskolbens 64, des mittels der Feder 74 in Richtung auf das Dichtelement 38 vorgespannten Magnetankers 28 sowie des damit gekoppelten ersten Ventilsitzes 32, sowie die relative Position des ersten Ventilsitzes 32 gegenüber dem Gehäuse 12 fest, während das mit der beweglichen Wand 14 verbundene Steuerventilgehäuse 21 sich aufgrund der Kraft einer im Bremskraftverstärkergehäuse 12 angeordneten Rückstellfeder 86 noch relativ zum ersten Ventilsitz 32 weiterbewegen kann. Dadurch hebt der erste Ventilsitz 32 vom Dichtelement 38 ab und stellt so eine Verbindung von Atmosphärendruck zur Arbeitskammer 16 her. Die infolgedessen ansteigende Druckdifferenz an der beweglichen Wand 14 hat eine Bewegungsumkehr derselben zur Folge, wodurch sich das Dichtelement 38 wieder an den ersten Ventilsitz 32 anlegt und die Zufuhr Atmosphärendrucks in die Arbeitskammer 16 beendet wird. Es stellt sich damit um die geschlossenen Ventilsitze 32 und 34 herum ein Kräftegleichgewicht ein. Aus dieser Stellung heraus kann dann ohne axialen Totgang eine Betätigung der Krafteingangsstange 24 erfolgen, die ein sofortiges Öffnen des Steuerventils 20 verbunden mit einer augenblicklich einsetzenden Kraftverstärkung bewirkt. Gleiches gilt für die ausschließlich elektromagnetische Betätigung aus dieser im weiteren als Ruhestellung bezeichneten Steuerventillage. Wird der Bremskraftverstärker 10 über die Krafteingangsstange 24 betätigt, so wird der Betätigungshub über die Betätigungskolben 62 und 64 auf den Magnetanker 28 übertragen und damit in entsprechendem Maße der erste Ventilsitz 32 geöffnet. Der Betätigungskolben 64 steht dabei über die Fühlscheibe 78 mit der gummielastischen Reaktionsscheibe 82 in Verbindung, welche in bekannter Weise eine Kraftrückkopplung der von ihr auf den Hauptbremszylinder übertragenen Kräfte auf den Betätigungskol- ben 64 ermöglicht.
Wird die Betätigungskraft auf die Krafteingangsstange 24 zurückgenommen, schließt sich entsprechend der erste Ventilsitz 32 wieder und der zweite Ventilsitz 34 öffnet sich durch die vom geschlossenen ersten Ventilsitz 32 hervorgerufene, axiale Verschiebung des Dichtelementes 38. Damit wird eine leitende
Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 18 und der Arbeitskammer 16 hergestellt, wodurch die auf die bewegliche Wand 14 wirkende Druckdifferenz abgebaut und der Ausgangszustand (Ruhestellung) wiederhergestellt wird.
Eine elektromagnetische Betätigung des Steuerventils 20 durch Erregung der Magnetspule 44 führt abgesehen davon, daß eine Kraftrückkopplung über die gummielastische Reaktionsscheibe 82 auf den Magnetanker 28 nicht stattfinden kann, zum gleichen Funktionsablauf.
Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Abschnitt 23 des Steuerventilgehäuses 21, der die elektromagnetische Betätigungseinheit 26 umgibt, aus einem Material mit geringem magnetischen Widerstand hergestellt. Auf diese Weise ist der Abschnitt 23 des Steuerventilgehäuses 21 dazu in der Lage, einen Teil das Magnetkreises der elektromagnetischen Betätigungseinheit 26 zu bilden. Das Material des Abschnitts 23 ist üblicherweise ein magnetisches oder magnetisierbares Material, keinesfalls jedoch ein diamagnetisches Material. Der Magnetkreis umfaßt demnach bei den dargestellten Ausführungs- beispielen den Magnetanker 28, das Ankergegenstück 46, die Magnetspule 44, und den Abschnitt 23 des Steuerventilgehäuses 21.
Gemäß dem in Fig. 3 dargestellten, ersten Ausführungsbeispiel ist das Ankergegenstück 46 mit einem Einsatz 92 versehen, der außen becherförmig ist und dessen Innen- und Außendurchmesser sich in Richtung auf den Magnetanker 28 stufenweise verringert. Der Einsatz 92 besteht aus einem diamagnetischen Material und vorzugsweise aus einem Leichtbauwerkstoff , beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Er durchgreift das Ankergegenstück 46 axial und steht an seinem dem Magnetanker 28 zugewandten Ende axial etwas über die Kreisringfläche 54 hervor. Das Maß des axialen Überstands entspricht dabei der Dicke der' antimagnetischen Scheibe 56 des ersten Ausführungsbeispieles, deren Funktion der Einsatz 92 mit erfüllt. Darüber hinaus führt der Einsatz 92 durch eine einstückig an ihm ausgebildete Führung 94 den zweiten Betätigungskolben 64 und bildet das Widerlager für das eine Ende der Feder 74. In dem becherförmigen, aus dem Ankergegenstück 46 zum nicht dargestellten Haupt- Zylinder hin herausstellenden Teil 92a des Einsatzes 92 sind die Fühlscheibe 78 und die Reaktionsscheibe 82 aufgenommen. Der Einsatz 92 ist durch einen umgebördelten, ringförmigen Materialvorsprung 96 des Ankergegenstücks 46 fest mit letzterem verbunden. Falls erforderlich, kann ein eingelegter Dichtungs- ring für eine noch bessere Dichtigkeit der Verbindung von
Einsatz 92 und Ankergegenstück 46 sorgen. Durch die Verjüngung des Einsatzes 92 im Ankergegenstück 46 wird zum einen ein optimierter magnetischer Kraftfluß durch das Ankergegenstück 46 und zum anderen eine deutliche Gewichtsreduzierung erreicht.
Das in Fig. 4 dargestellte, zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der Einsatz 92 sich im Ankergegenstück 46 nicht stufenförmig, sondern kegelförmig verjüngt. Diese gleich- mäßige Verjüngung des Einsatzes 92 hat einen noch besseren magnetischen Kraftfluß im Ankergegenstück 46 zur Folge. Des weiteren unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der Einsatz 92 durch ein Spritzgußverfahren direkt an das Ankergegenstück 46 angespritzt ist. Beim Spritzvorgang fließt das Material des Einsatzes 92 auch in Hinterschneidungen des Ankergegenstück 46 (sh. z.B. bei 98), so daß nach dem Aushärten des angespritzten Materials eine mechanisch belastbare und zugleich dichte Verbindung zwischen dem Einsatz 92 und dem Ankergegenstück 46 entsteht.

Claims

Patentansprüche
1. Bremskraftverstärker (10) für eine Fahrzeugbremsanlage, mit
- einem Gehäuse (12), das durch wenigstens eine bewegliche Wand (14) in eine Unterdruckkammer (18) und eine Arbeitskammer (16) unterteilt ist, - einer Steuerventilanordnung (20), die die Arbeitskammer (16) wahlweise mit Atmosphärendruck oder mit Unterdruck verbindet, mit einem Steuerventilgehäuse (21) , das mit der beweglichen Wand (14) zu gemeinsamer Relativbewegung gegenüber dem Gehäuse (12) verbunden ist, und - einer in dem Steuerventilgehäuse (21) aufgenommenen elektromagnetischen Betätigungseinheit (26) mit einer Magnetspule (44) , einem gegen eine Federvorspannung arbeitenden Magnetanker (28) , der starr mit einem ersten Ventilsitz (32) der Steuerventilanordnung (20) gekoppelt ist, und einem Ankergegen- stück (46) , dadurch gekennzeichnet, daß das Ankergegenstück (46) von einem Einsatz (92) aus diamagnetischem und vorzugsweise leichtem Material durchgriffen ist, der eine Führung (94) für einen Betätigungskolben (64) bildet und der in Richtung des Magnetankers (28) etwas aus dem Ankergegenstück (46) herausstellt.
2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (92) sich im Anker- gegenstück (46) vom freien Ende desselben in Richtung auf den Magnetanker (28) verjüngt, insbesondere stufenförmig oder kegelförmig.
3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (92) auf seiner dem
Magnetanker (28) gegenüberliegenden Seite einen becherförmigen Abschnitt (92a) aufweist, der aus dem Ankergegenstück (46) heraussteht und der eine Fühlscheibe (78) und/oder eine Reak- tionsscheibe (82) aus Elastomermaterial aufnimmt.
4. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (92) und das Ankergegenstück (46) durch einen umgebördelten, ringförmigen Materialvorsprung (96) des Ankergegenstückes (46) fest miteinander verbunden sind.
5. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (92) durch Spritzguß erzeugt und an das Ankergegenstück (46) angespritzt ist.
6. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (92) ein Widerlager für eine den Magnetanker (28) vorspannende Feder (74) bildet.
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