WO2001066398A1

WO2001066398A1 - Unterdruckbremskraftverstärker mit verbesserter magnetloser notbremshilfe

Info

Publication number: WO2001066398A1
Application number: PCT/EP2001/002092
Authority: WO
Inventors: Peter Schlüter
Original assignee: Lucas Varity Gmbh
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2001-09-13
Also published as: US20030010193A1; US6711983B2; DE10010385A1; EP1259409A1; DE10010385B4

Abstract

Ein Unterdruckbremskraftverstärker (10) hat eine Unterdruckkammer (16), eine bewegliche Wand (14), eine Arbeitskammer (18) und ein Steuerventil. Zur Realisierung einer Notbremsunterstützung (Bremsassistentfunktion) ist das Ventilglied (38) auf seiner dem Eingangsglied (24) zugewandten Rückseite ständig dem, in der Arbeitskammer (18) herrschenden Druck ausgesetzt. Nach Überschreiten einer bezüglich des Steuerventigehäuses (22) in Betätigungsrichtung erfolgenden vorab festgelegten Verschiebung des verschiebbaren Ventilgliedes (38) ist letzeteres auf zumindest einem Teil seiner der Rückseite gegen überliegenden Vorderseite dem, in der Unterdruckkammer (16) herrschenden Druck ausgesetzt. Die dann am verschiebbaren Ventilglied (38) wirkende Druckdifferenz hält es in der erreichten Stellung, bis ein Druckausgleich zwischen der Vorderseite und der Rückseite des verschiebbaren Ventilgliedes (38) stattfindet. Zum Abschalten der Bremsassistfunktion wirkt ein Bauteil, das mit dem Eingangsglied (24) in Betätigungsgegenrichtung des Bremskraftverstärkers (10) gekoppelt ist.

Description

Unterdruckbremskraftverstärker mit verbesserter magnetloser Notbremshilfe

Die Erfindung betrifft einen Unterdruckbremskraftverstärker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unterdruckbremskraftver- stärker dieser Art sind seit langem bekannt, beispielsweise aus der DE 44 05 092 Cl, und befinden sich millionenfach im Einsatz, um die Betätigungskräfte einer hydraulischen Fahrzeug- bremsanlage zu unterstützen und dadurch auf einem für den

Fahrer eines Fahrzeuges angenehm niedrigen Niveau zu halten.

Aus der DE 44 05 092 Cl ebenfalls bekannt ist ein sogenannter Bremsassistent. Unter diesem Begriff versteht man üblicherweise ein System, welches einem Fahrer im Fall einer Notbremsung bei im wesentlichen gleicher Betätigungskraft eine erhöhte Bremsleistung zur Verfügung stellen kann. Systeme dieser Art wurden entwickelt, weil Untersuchungen ergeben haben, daß die Mehrzah: der Fahrzeugbenutzer bei einer Notbremsung zwar schnell, aber nicht so stark auf das Bremspedal tritt, wie es zum Erreichen der maximal möglichen Bremsleistung erforderlich wäre. Der Anhalteweg des Fahrzeugs ist deshalb länger als notwendig. Bereits in Produktion befindliche Systeme dieser Art verwenden einen elektromagnetisch betätigbaren Bremskraftverstärker in Verbindung mit einer Einrichtung, die die Betätigungsgeschwindigkeit des Bremspedals ermitteln kann. Stellt diese Einrichtung eine über einem vorgegebenen Schwellenwert liegende Betätigungsgeschwindigkeit fest, wird angenommen, daß eine Notbremssituation vorliegt und der Bremskraftverstärker wird mittels der elektromagnetischen Betätigungseinrichtung voll ausgesteuert, d.h. er stellt seine höchstmögliche Verstärkungs leistung bereit.

Die DE 44 05 076 AI beschreibt einen pneumatischen Bremskraft- Verstärker mit elektromagnetisch ausgelöster Bremsassistentfunktion. Wenn ein Betätigungsglied 44 freigegeben wird, während ein an einen Ventilkörper 40 ausgebildeter Ventilsitz 32 von einem Elektromagneten 40 in einer von einem Elektromagneten 40 in einer Stellung gehalten wird in der er von einem Dichtkörper 60 entfernt ist, legt sich ein weiterer Ventilsitz 72 an den Dichtkörper 60 an, wodurch der Bremsassistent deakti- viert wird.

Bremskraftverstärker mit elektromagnetischer Betätigungsmöglichkeit sind für Kraftfahrzeuge der unteren und mittleren Preisklasse jedoch zu teuer. Es besteht deshalb der Wunsch nach Lösungen, die eine Bremsassistentfunktion mit geringerem Aufwand erreichen.

Die DE 198 24 501 AI beschreibt einen Unterdruckbremskraftverstärker mit einer pneumatisch gesteuerten Bremsassistentfunkti- on. Bei einer schnellen Betätigung einer Bremsbetatigungsstange 28 wird eine Überdruckkammer 52 mit der Außenluft verbunden, wodurch ein Schließkolben 41 entgegen der Betätigungrichtung der Bremsbetatigungsstange 28 verschoben wird und ein dritter Dichtsitz 37 die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 29 und die Arbeitskammer 35 auch dann absperrt, wenn ein erster Dichtsitz 27 infolge der Bewegung eines Steurgehäuses 11 vom Ventilkörper 25 abgehoben ist. Durch diese Anordnung wird verhindert, daß die Bewegung des Steuergehäuses 11 dazu führt, daß die Verstärkungswirkung bereits vor dem vollständigen Auffüllen der Arbeitskammer mit Atmosphärendruck abbricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Unterdruckbremskraftverstärker der genannten Art mit einer Bremsassistentfunktion bereitzustellen, ohne dabei auf ein magne- tisch betätigbares Steuerventil zurückgreifen zu müssen. Dabei soll zum einen eine unbeabsichtigte Aktivierung der Brems- assistentfunktion soweit wie möglich vermieden und zum anderen, wenn die Bremsassistentfunktion aktiviert worden ist, ihre Deaktivierung komfortabel und sicher möglich sein. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Unterdruckbrems- kraftverstärker gelöst, der die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Erfindungsgemäß ist demnach der erste Ventilsitz an einem verschiebbaren Ventilglied ausgebildet, das in Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers mit dem Eingangsglied gekoppelt ist. Auf seiner dem Eingangsglied zugewandten Rückseite ist das verschiebbare Ventilglied immer dem in der Arbeitskammer herr- sehenden Druck ausgesetzt. Wird das verschiebbare Ventilglied jedoch relativ zum Steuerventilgehäuse in Betätigungsrichtung um mehr als eine vorab festgelegte Strecke verschoben, dann ist das verschiebbare Ventilglied auf zumindest einem Teil seiner Vorderseite, die der Rückseite gegenüberliegt, dem in der Unterdruckkammer herrschenden Druck ausgesetzt und die dann am verschiebbaren Ventilglied wirkende Druckdifferenz hält das Ventilglied solange in der erreichten Stellung fest, bis ein Druckausgleich zwischen der Vorderseite und der Rückseite des verschiebbaren Ventilgliedes stattfindet. Erfindungsgemäß wird also die jeweils an der beweglichen Wand herrschende Druckdifferenz dazu benutzt, eine in Betätigungsrichtung auf das verschiebbare Ventilglied wirkende Kraft auszuüben, um den ersten Ventilsitz, der an dem verschiebbaren Ventilglied ausgebildet ist, in bestimmten Situationen vollständig offen zu halten, in denen die vom Fahrer ausgeübte Betätigungskraft dazu nicht ausreicht, so daß der Bremskraftverstärker zwischen seiner Unterdruckkammer und seiner Arbeitskammer die höchstmögliche Druckdifferenz aufbaut, d.h. seine maximale Verstärkungsleistung bereitstellt.

Bei dem erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärker wird das verschiebbare Ventilglied nach Überschreiten der erwähnten, vorab festgelegten Relativverschiebung also regelrecht in eine Stellung "gesaugt", in der der erste Ventilsitz voll geöffnet ist. Diese notwendige Relativverschiebung wird allerdings nur dann erreicht, wenn die Betätigungsgeschwindigkeit des Eingangsgliedes einen definierten Wert überschreitet. Bei dem erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärker wird die Bremsassistentfunktion demnach allein durch das geschickte Ausnutzen vorhandener Druckdifferenzen innerhalb des Bremskraftverstärkers aktiviert. Ein Magnet wird zur Auslösung der Bremsassistentfunktion nicht benötigt.

Das Lösen der Bremsassistentfunktion geschieht beim erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärker durch einen Abbau der auf das verschiebbare Ventilglied wirkenden Druckdifferenz. Der Abbau dieser Druckdifferenz wird durch eine ein bestimmtes Maß übersteigende Rückkehrbewegung des Eingangsgliedes ausgelöst, wobei ein Bauteil, das mit dem Eingangsglied in Betätigungsgegenrichtung des Bremskraftverstärkers gekoppelt ist, nach einer entgegen der Betätigungsrichtung erfolgenden, vorab fest- gelegten Verschiebung des Eingangsgliedes in Betätigungsgegenrichtung auf das erste Ventildichtglied einwirkt und es von dem zweiten Ventilsitz abhebt. Dadurch wird die Unterdruckkammer mit der Arbeitskammer verbunden und die am verschiebbaren Ventilglied wirkende Druckdifferenz wird abgebaut, was zu einer zuverlässigen und komfortablen Deaktivierung der Bremsassistentfunktion führt. Die vorab festgelegte Verschiebung stellt sicher, daß die Bremsassistentfunktion nicht ungewollt zu früh abgeschaltet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Bremskraftverstärkers ist das mit dem Eingangsglied in Betätigungsgegenrichtung des Bremskraftverstärkers gekoppelte Bauteil ein mit einem Übertragungskolben verbundener fünfter Ventilsitz, der vorzugsweise konzentrisch zum ersten Ventilsitz und zum zweiten Ventilsitz angeordnet ist.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers ist das verschiebbare Ventilglied federnd entgegen der Betätigungsrichtung des Bremskraft- Verstärkers vorgespannt. Diese federnde Vorspannung sorgt auf vorteilhafte Weise für eine Koppelung des verschiebbaren Ventilgliedes mit dem Eingangsglied in Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers und ermöglicht andererseits bei aktivierter Bremsassistentfunktion die Entkoppelung des verschiebbaren Ventilgliedes von dem Eingangsglied. Bei solchen Ausführungsformen muß die aufgrund der Druckdifferenz auf das verschiebbare Ventilglied wirkende Kraft größer als die entgegengerichtet auf das Ventilglied wirkende Federkraft sein, um die Bremsassistentfunktion auszulösen. Dieser Forderung läßt sich durch eine geeignete Bemessung derjenigen Flächen des Ventilgliedes, die der Druckdifferenz ausgesetzt sind, einfach Rechnung tragen.

Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärker an dem verschiebbaren Ventilglied ein dritter Ventilsitz ausgebildet, der mit einem zweiten Ventildichtglied zusammenwirkt, das seinerseits mit einem vierten Ventilsitz zusammenwirkt, der in geöffnetem Zustand eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer und der Unterdruckkammer herstellt. Nach Überschreiten der vorab festgelegten Verschiebung des Ventilgliedes bezüglich des Steuerventilgehäuses ist der dritte Ventilsitz geschlossen und der vierte Ventilsitz geöffnet, so daß nunmehr der in der Unterdruckkammer herrschende Druck auf das verschiebbare Ventilglied wirken kann.

Bei besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der dritte Ventilsitz auf der Vorderseite des verschiebbaren Ventilgliedes ausgebildet. Zwischen dem dritten Ventilsitz und dem vierten Ventilsitz, die beide vorzugsweise ringförmig sind, ist ein ringförmiger Hohlraum begrenzt, dessen stirnseitige Begrenzung auf einer Seite durch das verschiebbare Ventilglied gebildet ist. Insbesondere ist der vierte Ventilsitz konzentrisch zum und radial außerhalb des dritten Ventilsitzes angeordnet. Bei geschlossenem dritten Ventilsitz und geöffnetem vierten Ventilsitz ist der ringförmige Hohlraum mit der Unterdruckkammer verbunden, während er bei geöffnetem dritten Ventilsitz und geschlossenem vierten Ventilsitz mit der Arbeitskammer verbun- den ist. Auf diese Weise kann die sich radial zwischen dem dritten Ventilsitz und dem vierten Ventilsitz befindende Fläche des verschiebbaren Ventilgliedes entweder dem Druck in der Unterdruckkammer oder dem Druck in der Arbeitskammer ausgesetzt werden.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brems- kraftverstärkers ist das zweite Ventildichtglied federnd entgegen der Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers vorgespannt und gegen diese Federvorspannung axial verschiebbar. Das Maß der axialen Verschiebbarkeit des zweiten Ventildichtgliedes repräsentiert dabei die Schaltschwelle, die überwunden werden muß, um die Bremsassistentfunktion auszulösen. Bei solchen Ausführungsformen muß die aus der Druckdifferenz am verschiebbaren Ventilglied resultierende Kraft größer als die Summe der entgegengerichtet wirkenden Federkräfte sein, die das zweite Ventildichtglied bzw. das verschiebbare Ventil- glied vorspannen, damit die Bremsassistentfunktion ausgelöst wird.

Um eine platzsparende Konstruktion zu realisieren, hat das verschiebbare Ventilglied vorzugsweise eine im wesentlichen hülsenförmige Gestalt. Der erste Ventilsitz ist dabei an dem dem Eingangsglied zugewandten Ende des Ventilgliedes ausgebildet, während sich der dritte Ventilsitz am gegenüberliegenden Ende des Ventilgliedes befindet. Ein solches hülsenförmiges , verschiebbares Ventilglied kann in herkömmliche Steuerventil- konstruktionen integriert werden, ohne deren Durchmesser oder Baulänge spürbar zu beeinflussen.

Vorzugsweise ist bei allen Ausführungsformen des erfindungsge- mäßen Unterdruckbremskraftverstärkers auch das Eingangsglied federnd entgegen der Betätigungsrichtung vorgespannt. Bei einem Lösen der Bremse stellt diese federnde Vorspannung das Eingangsglied in die Ausgangsstellung zurück. In konstruktiv vorteilhafter Weise wird diese federnde Vorspannung des Eingangsgliedes während seiner Rückkehrbewegung in die Ausgangs- Stellung auch dazu benutzt, das zuvor genannte Bauteil, das zum Abschalten der Bremsassistentfunktion auf das erste Ventil- dichtglied einwirken soll, relativ zum verschiebbaren Ventilglied zurückzubewegen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers wird im folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den interessierenden Bereich eines erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers in einer Ruhestellung,

Fig. 2 die Ansicht gemäß Fig. 1 in einer Betätigungsstellung, in der eine Bremsassistentfunktion aktiviert ist,

Fig. 3 die Ansicht gemäß Fig. 2 bei zurückgenommener Betäti- gungskraft,

Fig. 4 die Ansicht gemäß Fig. 2 bei weiter zurückgenommener Betätigungskraft, kurz vor dem Abschalten der Bremsassistentfunktion, und

Fig. 5 die Ansicht gemäß Fig. 4 nach dem Abschalten der Bremsassistentfunktion.

In Fig. 1 ist ein Unterdruckbremskraftverstärker 10 mit einem Gehäuse 12 gezeigt, dessen Innenraum durch eine bewegliche Wand 14 in eine Unterdruckkammer 16 und eine Arbeitskammer 18 unter- teilt ist.

Die Unterdruckkammer 16 steht im Betrieb des Bremskraftverstärkers 10 ständig mit einer Unterdruckquelle in Verbindung, beispielsweise mit dem Ansaugtrakt einer Verbrennungsmotors oder mit einer Unterdruckpumpe. Ein Steuerventil 20 mit einem Gehäuse 22 dient dazu, eine Verbindung entweder zwischen der Unterdruckkammer 16 und der Arbeitskammer 18 herzustellen, um die Arbeitskammer 18 zu evakuieren, oder eine Verbindung zwischen der evakuierten Arbeitskammer 18 und der Umgebungsatmo- sphäre, d.h. dem Umgebungsdruck herzustellen. Die bewegliche Wand 14 ist kraftübertragend mit dem Steuerventilgehäuse 22 gekoppelt.

Der Bremskraftverstärker 10 wird mittels eines stangenförmigen, federnd in seine Ausgangsstellung vorgespannten Eingangsgliedes 24 betätigt, das längs einer Achse A in das Steuerventilgehäuse 22 ragt und mit seinem einen, kugelig ausgeführten Ende in einem Übertragungskolben 26 befestigt ist.

Mit dem Übertragungskolben 26 starr verbunden ist ein Riegel

28, der sich rechtwinklig zur Achse A von dem Übertragungskolben 26 weg und durch einen im Steuerventilgehäuse 22 ausgebildeten Kanal 30 erstreckt. In der in Fig. 1 gezeigten Position liegt der Riegel 28 an einem Anschlag 32 des Bre skraftverstär- kergehäuses 12 an, der die Ruhestellung des Steuerventils 20 definiert, d.h. die Stellung aller Bauteile des Steuerventils

20 zueinander, die diese bei unbetätigtem Bremskraftverstärker 10 einnehmen (LTF-Stellung) . Die Seitenwände des Kanals 30 begrenzen die Bewegungsmöglichkeit des Riegels 28 längs der Achse A, d.h. der maximale Hub des Riegels 28 längs der Achse A ist durch den Abstand gegeben, den die Seitenwände des Kanals

30 in axialer Richtung voneinander haben.

Das dem kugelig ausgeführten Ende des Eingangsgliedes 24 gegen- überliegende Ende des Übertragungskolbens 26 liegt an einem

Betätigungskolben 34 an, der eine über das Eingangsglied 24 in den Bremskraftverstärker 10 eingeleitete Betätigungskraft auf einen Kraftabgabestößel 36 überträgt, der die Kraft an einen dem Bremskraftverstärker nachgeschalteten, hier nicht gezeigten Hauptzylinder einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage abgibt.

Der Übertragungskolben 26 und ein Teil des Betätigungskolbens 34 werden von einem konzentrisch zu ihnen angeordneten, verschiebbaren Ventilglied 38 umgeben, das eine im wesentlichen hülsenformige Gestalt hat. An dem freien Ende des Ventilgliedes 38, das dem Eingangsglied 24 benachbart ist, ist ein erster ringförmiger Ventilsitz 40 des Steuerventils 20 ausgebildet. Der erste Ventilsitz 40 wirkt mit einem federnd gegen ihn vorgespannten, ebenfalls ringförmigen ersten Ventildichtglied 42 zusammen und kann die Verbindung zwischen der Umgebungsatmo- sphäre und der Arbeitskammer 18 des Bremskraftverstärkers 10 steuern.

Radial außerhalb des ersten Ventilsitzes 40 und konzentrisch zu diesem ist innen am Steuerventilgehäuse 22 ein zweiter ringförmiger Ventilsitz 44 des Steuerventils 20 ausgebildet, der ebenfalls mit dem ersten Ventildichtglied 42 zusammenwirkt. Dieser zweite Ventilsitz 44 kann die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 16 und der Arbeitskammer 18 des Bremskraftverstärkers 10 steuern, um nach einer Betätigung Bremskraftverstärkers die Arbeitskammer 18 wieder zu evakuieren.

An dem vom Eingangsglied 24 entfernten Ende des verschiebbaren Ventilgliedes 38 ist am freien Ende einer Hülse 46, die einen kleineren Durchmesser als das Ventilglied 38 hat und über einen Ringflansch 48 einstückig mit dem Ventilglied 38 verbunden ist, ein dritter ringförmiger Ventilsitz 50 ausgebildet, der mit einem federnd gegen ihn vorgespannten zweiten Ventildichtglied 52 zusammenwirkt, das ebenfalls ringförmig ist.

Radial außerhalb des dritten Ventilsitzes 50 ist am Steuerven- tilgehäuse 22 ein vierter, wiederum ringförmiger Ventilsitz 53 ausgebildet, der konzentrisch zum dritten Ventilsitz 50 angeordnet ist und der ebenfalls mit dem zweiten Ventildichtglied 52 zusammenwirkt. Die Funktion sowohl des dritten Ventilsitzes 50 als auch des vierten Ventilsitzes 53 wird untenstehend noch näher erläutert werden.

Das zweite Ventildichtglied 52 ist mittels eines sich von ihm in Richtung des Kraftabgabestößels 36 erstreckenden zylindrischen Fortsatzes 54 auf einem entsprechend ausgeführten Ab- schnitt 56 eines Hilfsgehäuses 58 axial verschiebbar geführt und durch eine Dichtung 60 gegenüber dem Abschnitt 56 abgedichtet. Das Hilfsgehäuse 58, das in den inneren Endbereich des Steuerventilgehäuses 22 eingesetzt und mit letzterem fest verbunden ist, weist einen in das Steuerventilgehäuse 22 ragenden, hohlzylindrischen Fortsatz 62 auf, der einen kleineren Außendurchmesser als der konzentrisch zu ihm angeordnete, ebenfalls hohlzylindrische Abschnitt 56 hat. In dem hohlzylindrischen Fortsatz 62 ist das dem Kraftabgabestößel 36 zugewandte Ende des Betätigungskolbens 34 aufgenommen. Am freien Ende des hohlzylindrischen Fortsatzes 62 ist ein ringförmiger Ventilsitz 50' ausgebildet, der den gleichen Durchmesser wie der dritte Ventilsitz 50 aufweist und mit diesem im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine funktionelle Einheit bildet. Der Ventilsitz 50' wirkt auf der vom dritten Ventilsitz 50 abgewandten Seite des zweiten Ventildichtgliedes 52 mit letzterem zusammen.

Zwischen dem hohlzylindrischen Fortsatz 62 und dem Abschnitt 56 ist eine Druckfeder 64 angeordnet, die sich auf einer Seite am Boden des Hilfsgehäuses 58 und auf der gegenüberliegenden anderen Seite am zweiten Ventildichtglied 52 abstützt. Die Druckfeder 64 spannt das zweite Ventildichtglied 52 entgegen der Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers 10 und in Richtung auf den dritten Ventilsitz 50 und den vierten Ventilsitz 53 vor.

Eine weitere Druckfeder 66, die den Betätigungskolben 34 konzentrisch umgibt und sich mit ihrem einen Ende am Hilfsgehäuse 58 abstützt, drückt mit ihrem anderen Ende gegen einen radial nach innen gerichteten, umlaufenden Kragen 67 der Hülse 46 des verschiebbaren Ventilgliedes 38, so daß das Ventilglied 38 entgegen der Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers 10 vorgespannt und normalerweise in Anlage mit einem am Betätigungskolben 34 ausbildeten Ringbund 68 gehalten ist.

Anhand der Figuren 1 bis 5 wird nun die Funktion des darge- stellten Bremskraftverstärkers 10 näher erläutert. Eine Betätigung des Bremskraftverstärkers 10 verschiebt das Eingangsglied 24 in den Bremskraftverstärker 10 bzw. in sein Steuerventil 20 hinein, d.h. in den Figuren nach links. Diese Verschiebung des Eingangsgliedes 24 wird auf den Übertragungskolben 26 und von diesem auf den Betätigungskolben 34 übertragen. Der Betätigungskolben 34 wiederum überträgt diese Verschiebung mittels des an ihm ausgebildeten Ringbundes 68 auf das verschiebbare Ventilglied 38, so daß der erste Ventilsitz 40 vom ersten Ventildichtglied 42 abgehoben wird, wodurch Umgebungsluft durch einen das Eingangsglied 24 umgebenden Kanal 70, vorbei am geöffneten ersten Ventilsitz 40 und weiter durch den Kanal 30 in die Arbeitskammer 18 des Bremskraftverstärkers 10 strömen kann. An der beweglichen Wand 14 entsteht daraufhin eine Druckdifferenz und die daraus resultierende Kraft wird von der beweglichen Wand 14 auf das Steuerventilgehäuse 22 übertragen, welches die Kraft über den Kraftabgabestößel 36 an den bereits genannten, nicht dargestellten Hauptzylinder abgibt.

Weil das verschiebbare Ventilglied 38 wie beschrieben in Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers mit dem Eingangsglied 24 gekoppelt ist, wird der erste Ventilsitz 40 des Steuerven- tils 20 in Abhängigkeit der relativ zum Steuerventilgehäuse 22 erfolgenden Verschiebung des Eingangsgliedes 24 mehr oder weniger weit geöffnet. Aus der jeweils an der beweglichen Wand 14 wirkenden Druckdifferenz resultiert eine entsprechende Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers 10.

Bei üblichen Betriebsbremsungen, die hier als Normalbremsungen bezeichnet werden, wird das Eingangsglied 24 und damit auch das verschiebbare Ventilglied 38 nur relativ wenig in Betätigungsrichtung verschoben. Dies hat zur Folge, daß sich während einer solchen Normalbremsung zwar der dritte Ventilsitz 50 an das zweite Ventildichtglied 52 anlegt, nicht jedoch der mit ihm zusammenwirkende Ventilsitz 50'. Eine nennenswerte axiale Verschiebung des zweiten Ventildichtgliedes 52 tritt nicht auf, so daß der vierte Ventilsitz 53 geschlossen bleibt. Bei einer Normalbremsung steht deshalb der in der Arbeitskammer 18 herrschende Druck durch einen am Ringbund 68 ausgebildeten Kanal 72 (sh. Fig. 2) sowie durch den dann offenen Ventilsitz 50' und Druckausgleichsöffnungen 74, die im zweiten Ventildichtglied 52 vorhanden sind, sowohl auf der Rückseite als auch auf der Vorderseite des Ringflansches 48 des Ventilgliedes 38 an. Es wirkt demnach an dem verschiebbaren Ventilglied 38 und insbe- sondere an seinem Ringflansch 48 bei einer Normalbremsung keine Druckdifferenz .

Wird eine im Rahmen einer Normalbremsung auf das Eingangsglied 26 aufgebrachte Betätigungskraft nicht erhöht, so kommt das erste Ventildichtglied 42 aufgrund der Verschiebung des Steuerventilgehäuses 22, die durch die an der beweglichen Wand 14 anliegende Druckdifferenz hervorgerufen wird, wieder in Anlage mit dem ersten Ventilsitz 40, so daß die Luftzufuhr in die Arbeitskammer 18 unterbrochen ist (Gleichgewichtsstellung, beide Ventilsitze 40 und 44 geschlossen) .

Bei einer schnell und mit relativ großem Hub erfolgenden Betätigung des Eingangsgliedes 24 jedoch, wie sie typisch für eine Panikbremsung (Notbremsung) ist, wird das verschiebbare Ventil- glied 38 relativ zum Steuerventilgehäuse 22 soweit in Betätigungsrichtung verschoben, daß sowohl der zwischen dem dritten Ventilsitz 50 und dem zweiten Ventildichtglied 52 bestehende axiale Abstand als auch der zwischen dem Ventilsitz 50' und dem zweiten Ventildichtglied 52 bestehende axiale Abstand nahezu augenblicklich überwunden wird. Betrachtet man den Ablauf genauer, so legt sich zunächst der dritte Ventilsitz 50 dichtend an das zweite Ventildichtglied 52 an und verschiebt dieses dann gegen die Kraft der Druckfeder 64 in Betätigungsrichtung, so daß auch der Ventilsitz 50' in dichtende Anlage mit dem zweiten Ventildichtglied 52 gerät. Durch diese Verschiebung des zweiten Ventildichtgliedes 52 wird der vierte Ventilsitz 53 geöffnet, so daß der in der Unterdruckkammer 16 herrschende Unterdruck in einen ringförmigen Hohlraum B gelangen kann, der zwischen den geschlossenen Ventilsitzen 50, 50' und dem vierten Ventilsitz 53 begrenzt ist. In dem ringförmigen Hohlraum B stellt sich nach dem Öffnen des Ventilsitzes 53 relativ schnell der in der Unterdruckkammer vorherrschende Druck ein, der dann auch auf die Vorderseite des Ringflansches 48 des Ventilgliedes 38 wirkt.

Auf die Rückseite des Ringflansches 48 wirkt jedoch nach wie vor der in der Arbeitskammer 18 herrschende Druck. Die somit am Ringflansch 48 anliegende Druckdifferenz führt zu einer in Betätigungsrichtung auf das verschiebbare Ventilglied 38 wirkenden Kraft, die durch geeignete Bemessung der Fläche des Ringflansches 48 größer als die entgegengerichtete Kraft der beiden Druckfedern 64 und 66 ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das verschiebbare Ventilglied 38 in der in Fig. 2 wiedergegebenen Stellung gehalten wird, d.h. der erste Ventilsitz 40 geöffnet bleibt (Bre sassistentfunktion aktiv, siehe Fig. 2) , selbst wenn das Eingangsglied 24 sich im weiteren Verlauf der Notbremsung aufgrund der sich dann einstellenden, hohen Rückwirkkräfte etwas entgegen der Betätigungsrichtung verschiebt (siehe Fig. 3, Spalt zwischen Ringbund 68 und Kragen 67 der Hülse 46) . Das verschiebbare Ventilglied 38 bleibt durch den in diesem Betätigungszustand im ringförmigen Hohlraum B vorhandenen Unterdruck quasi am zweiten Ventildichtglied 52

"festgesaugt", auch wenn sich der Ringbund 68 von dem Kragen 67 der Hülse 46 löst.

Zum Abschalten der Bremsassistentfunktion muß bezüglich des Ringflansches 48 ein Druckausgleich erfolgen. Zu diesem Zweck ist ein fünfter Ventilsitz 76 vorhanden, der im gezeigten Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Übertragungskolben 26 ausgebildet ist, eine ringförmige Gestalt hat, und konzentrisch zum ersten Ventilsitz 40 und zum zweiten Ventilsitz 44 angeord- net ist. Der fünfte Ventilsitz 76 gerät nach einer vorab festgelegten Verschiebung des Eingangsgliedes 24 entgegen der Betatigungsrichtung, d.h. in den Figuren nach rechts, in Kontakt mit dem ersten Ventildichtglied 42 und hebt es anschließend von dem zweiten Ventilsitz 44 ab (siehe Fig. 4) . Dadurch wird zum einen die Verbindung zwischen der Arbeitskammer 18 und dem Atmosphärendruck unterbrochen und zum anderen die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 16 und der Arbeitskammer 18 geöffnet, so daß der in der Arbeitskammer 18 bezüglich der Unterdruckkammer 16 vorhandene relative Überdruck abgebaut wird. Es besteht somit jetzt eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum des verschiebbaren Ventilgliedes 38 und dem ringför- migen Hohlraum B, so daß der erwähnte Druckausgleich stattfinden kann.

Nach durchgeführtem Druckausgleich entfällt die aus der Druckdifferenz am Ringflansch 48 resultierende Kraft in Betätigungs- richtung, so daß die Druckfeder 64 das zweite Ventildichtglied 52 in Anlage an den vierten Ventilsitz 53 bewegt und die Druckfeder 66 das verschiebbare Ventilglied 38 in Anlage an den Ringbund 68 des Betätigungskolbens 34 drückt. Die Bremsassi- stentfunktion ist damit abgeschaltet und die Ventilsitze 50 und 50' sind wieder geöffnet. Es kommt zu einer Rückverschiebung des Ventilgliedes 38 nach rechts (siehe Fig. 5) , im Verlaufe derer sich der erste Ventilsitz 40 an das erste Ventildichtglied 42 anlegt und ab diesem Zeitpunkt vom fünften Ventilsitz 76 die Aufgabe übernimmt, die Verbindung zwischen der Arbeits- kammer 18 und der Atmosphäre zu unterbrechen.

Der an die Rückkehrbewegung des Eingangsgliedes 24 gekoppelte fünfte Ventilsitz 76 ermöglicht es somit immer, die Bremskraftverstärkerleistung zu reduzieren, selbst wenn das verschiebbare Ventilglied 38 einmal in der Stellung der aktivierten Bremsassistentfunktion festhängen sollte. Obwohl in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der genannte fünfte Ventilsitz 76 das Abschalten der Bremsassistentfunktion bewirkt, kann grundsätzlich jedes Teil diese Funktion übernehmen, das an die Rückkehr- bewegung des Eingangsgliedes 24 gekoppelt ist und nach einer entgegen der Betätigungsrichtung erfolgenden, vorab festgelegten Verschiebung in Betätigungsgegenrichtung auf das erste Ventildichtglied 42 einwirkt.

Claims

Patentansprüche

1. Unterdruckbremskraftverstärker (10) mit

- einer Unterdruckkammer (16) und einer davon durch eine bewegliche Wand (14) druckdicht getrennten Arbeitskammer (18) , und

- einem Steuerventil (20) , das ein mit der beweglichen Wand (14) kraftübertragend gekoppeltes Gehäuse (22) und einen darin angeordneten ersten Ventilsitz (40) , der im Zusammenspiel mit einem ersten Ventildichtglied (42) die Zufuhr von Atmosphärendruck oder Überdruck zur Arbeitskammer (18) in Abhängigkeit der Verschiebung eines mit dem ersten Ventilsitz (40) gekoppelten Eingangsgliedes (24) des Bremskraftverstärkers (10) steuert, um eine Druckdifferenz an der beweglichen Wand (14) zu erzielen, wobei der erste Ventilsitz (40) an einem verschiebbaren Ventilglied (38) ausgebildet ist, das in Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers (10) mit dem Eingangsglied (24) gekoppelt ist, sowie einen zweiten Ventilsitz (44) aufweist, der im Zusammenspiel mit dem ersten Ventildichtglied (42) eine Verbindung zwischen der Unterdruckkammer (16) und der Arbeitskammer (18) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Ventilglied (38) auf seiner dem Eingangsglied (24) zuge- wandten Rückseite dem in der Arbeitskammer (18) herrschenden

Druck ausgesetzt ist,

- nach Überschreiten einer relativ zum Steuerventilgehäuse (22) in Betätigungsrichtung erfolgenden, vorab festgelegten Verschiebung des verschiebbaren Ventilgliedes (38) letzteres auf zumindest einem Teil seiner der Rückseite gegenüberliegenden

Vorderseite dem in der Unterdruckkammer (16) herrschenden Druck ausgesetzt ist, wobei die dann am verschiebbaren Ventilglied (38) wirkende Druckdifferenz es in der erreichten Stellung hält, bis ein Druckausgleich zwischen der Vorderseite und der Rückseite des verschiebbaren Ventilgliedes (38) stattfindet, und daß

- ein Bauteil, das mit dem Eingangsglied (24) in Betätigungs- gegenrichtung des Bremskraftverstärkers (10) gekoppelt ist, nach einer entgegen der Betätigungsrichtung erfolgenden, vorab festgelegten Verschiebung des Eingangsgliedes (24) auf das erste Ventildichtglied (42) einwirkt und es von dem zweiten • Ventilsitz (44) abhebt.

2. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Eingangsglied (24) in Betätigungsgegenrichtung des Bremskraftverstärkers (10) gekop- pelte Bauteil ein mit einem Übertragungskolben (26) verbundener fünfter Ventilsitz (76) ist.

3. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte Ventilsitz (76) konzen- trisch zum ersten Ventilsitz (40) und zum zweiten Ventilsitz (44) angeordnet ist.

4. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Ventilglied (38) federnd entgegen der Betatigungsrichtung des Bremskraftverstärkers (10) vorgespannt ist.

5. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem verschiebbaren Ventilglied (38) ein dritter Ventilsitz (50) ausgebildet ist, der mit einem zweiten Ventildichtglied (52) zusammenwirkt, das seinerseits mit einem vierten Ventilsitz (53) zusammenwirkt, der in geöff- netem Zustand eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer (18) und der Unterdruckkammer (16) herstellt, und daß nach Überschreiten der vorab festgelegten Verschiebung des Ventilgliedes (38) bezüglich des Steuerventilgehäuses (22) der dritte Ventilsitz (50) geschlossen und der vierte Ventilsitz (53) geöffnet ist.

6. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem dritten Ventilsitz (50) und dem vierten Ventilsitz (53) ein ringförmiger Hohlraum (B) begrenzt ist, dessen stirnseitige Begrenzung auf einer Seite durch das verschiebbare Ventilglied (38) gebildet ist, und daß der ringförmige Hohlraum (B) bei geschlossenem dritten Ventilsitz (50) und geöffnetem vierten Ventilsitz (53) mit der Unterdruckkammer (16) und bei geöffnetem dritten Ventilsitz (50) und geschlossenem vierten Ventilsitz (53) mit der Arbeits- kammer (18) verbunden ist.

7. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventildichtglied (52) federnd entgegen der Betätigungsrichtung des Bremskraftverstär- kers (10) vorgespannt und gegen diese Federvorspannung axial verschiebbar ist.

8. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Ventilglied (38) eine im wesentlichen hülsenformige Gestalt hat, wobei der erste Ventilsitz (40) an dem dem Eingangsglied (24) zugewandten Ende des Ventilgliedes (38) und der dritte Ventilsitz (50) am gegenüberliegenden Ende des Ventilgliedes (38) ausgebildet ist.

9. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsglied (24) federnd entgegen der Betätigungsrichtung vorgespannt ist.