DE19519874A1 - Unterdruckbremskraftverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Unterdruckbremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Verstärkergehäuse, dessen Innenraum durch eine bewegliche Wand in eine Unterdruckkammer und eine Arbeitskammer unterteilt ist, mit einem die beweg­ liche Wand tragenden Steuergehäuse, in dem ein Steuerventil angeordnet ist, das durch eine Bestätigungsstange betätigbar ist und eine auf die bewegliche Wand einwirkende Druck­ differenz steuert, mit einem Elektromagneten, der über eine Schiebehülse auf das Steuerventil einwirkt und eine Belüftung der Arbeitskammer unabhängig von der Betätigungsstange ermög­ licht und mit einem Sensor zur Erkennung der Position der Schiebehülse in bezug auf den Elektromagneten.

Ein derartiger Unterdruckbremskraftverstärker ist aus der DE 43 24 688 A1 bekannt. Bei dem bekannten Unterdruckbremskraft­ verstärker ist der Sensor an einem Teil des Elektromagneten befestigt. Diese Anordnung hat in der Fertigung den Nachteil, daß der Sensor nicht unabhängig von dem Elektromagneten her­ stellbar ist. Darüberhinaus hat die bekannte Anordnung den funktionellen Nachteil, daß ein Spiel in den Lagern des Elektromagneten auf den Sensor übertragen und damit die Meßgenauigkeit vermindert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sensoranordnung anzugeben, die eine einfache und kostengünstige Fertigung des Elektromagneten unabhängig von einer Fertigung des Sensors erlaubt und eine hohe Meßgenauigkeit gewährleistet.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Die erfindungsgemäße Anordnung sieht einen Sensorträger für den Sensor vor, der sich in den vorhandenen Bauraum problemlos einfügen läßt, ohne daß wesentliche Änderungen am Design des Unterdruckbremskraft­ verstärkers vorgenommen werden müßten. Der erfindungsgemäße Sensorträger ist auf einfache Weise herstellbar und einfach an den Elektromagneten ansteckbar.

Eine hohe Meßgenauigkeit wird dadurch erzielt, daß der Sensor­ träger mittels einer Feder elastisch gegen eine Führungsbahn des Steuergehäuses gedrückt wird. Ein Wackeln des Elektro­ magneten aufgrund des Spiels in seinen Lagern wirkt sich daher nicht auf die Position des Sensors aus. Der Sensor wird viel­ mehr im Steuergehäuse geführt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Hall-Sensor vorgesehen, der die Position der Schiebehülse aufgrund eines auf der Außenseite der Schiebehülse ange­ brachten Permanentmagneten erkennen kann.

Mit Vorteil sind die elektrischen Zuleitungen für den Sensor im Sensorträger geführt und stehen mit dem Sensor über den Sensorträger in Kontakt.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird der Elektromagnet von dem Sensorträger umgriffen. Neben einer einfachen Rast­ verbindung wird auf diese Weise auch eine problemlose Führung der elektrischen Zuleitungen auf die leicht zugängliche gegenüberliegende Seite des Elektromagneten erzielt.

Die Funktion des Elektromagneten kann noch verbessert werden, indem gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Anker des Elektromagneten auf zumindest einer Stirnseite mit zumindest einem Dämpfungselement aus einem elastischen Material versehen ist. Bei der Betätigung des Elektromagneten können nämlich mehrere metallische Geräusche auftreten, die durch Blechteile, insbesondere das Verstärkergehäuse des Unterdruckbremskraft­ verstärkers verstärkt und vom Fahrer als unangenehm empfunden werden. Im einzelnen treten Geräusche auf, wenn der Anker nach seinem Arbeitshub auf seinen metallischen Endanschlag im Elektromagneten trifft oder wenn der Anker beim Lösen des Elektromagneten auf den rückseitigen Anschlag trifft.

Eine entsprechende Maßnahme kann auch im Zusammenhang mit der Schiebehülse mit Vorteil angewandt werden, da die Schiebehülse nach Beendigung der Betätigung des Elektromagneten sich axial zurückschiebt und auf das Gehäuse des Elektromagneten trifft. In beiden Fällen wird das durch den Aufschlag erzeugte metallische Geräusch mittels des erfindungsgemäßen elastischen Materials gedämpft.

In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Dämpfungs­ elemente aus Silikon-Kautschuk.

Zur Befestigung der Dämpfungselemente an der Stirnseite des Ankers oder der Schiebehülse ist in einer ersten Ausführungs­ form eine umlaufende Nut vorgesehen, in die ein ringförmiges nach außen im Schnitt sich verjüngendes Dämpfungselement eingesetzt ist. Das Dämpfungselement kann auf diese Weise besonders einfach am Anker bzw. der Schiebehülse befestigt werden. Zum Erreichen einer optimalen Dämpfung muß das bewegte Metallteil während seiner Hubbewegung möglichst frühzeitig abgebremst werden. Zu diesem Zweck muß das Dämpfungselement bei ca. 70% bis 90% des max. Hubes die gegenüberliegende Anschlagfläche berühren. Zunächst soll die bremsende Kraft schwach sein, um bei kleinerwerdendem Abstand derart zuzunehmen, daß ein Aufeinanderschlagen von Metallflächen sicher vermieden wird. Ein derartiges Bremsverhalten wird durch Dämpfungselemente erzielt, die im Schnitt ein sich nach außen hin verjüngendes Profil aufweisen.

In einer abgewandelten Ausführungsform ist die Stirnseite des Ankers oder der Schiebehülse mit mehreren Bohrungen versehen, in die noppenförmige, nach außen im Schnitt sich verjüngende Dämpfungselemente eingesetzt sind. Dabei werden ebenfalls die oben genannten Vorteile erzielt.

Eine besonders gute Befestigung der Dämpfungselemente in der Nut oder den Bohrungen kann durch Einspritzen des Materials der Dämpfungselemente in die Nut oder die Bohrungen erreicht werden.

Die Erfindung kann noch verbessert werden, indem die Nut oder die Bohrungen nach außen hin im Schnitt verbreitert, vorzugs­ weise stufenförmig ausgebildet sind. Durch eine derartige Maß­ nahme wird ein Raum geschaffen, in den hinein sich die Dämpfungselemente verformen können, um einen möglichst geringen Abstand zur gegenüberliegenden Anschlagfläche zu ermöglichen. Im übrigen sollen die Nuten oder Bohrungen die Stirnfläche des Ankers nur geringfügig reduzieren, um die Magnetkraft möglichst wenig zu modifizieren.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Anker des Elektromagneten mit einem umlaufenden Absatz versehen, der im Schnitt eine radial nach innen ausgebildete Stufe darstellt, die zur Aufnahme eines ringförmigen Dämpfungs­ elementes dient.

Bei dieser Ausführungsform ergibt sich ein ausreichender Raum für die Verformung des Dämpfungselements von selbst.

In einer anderen Ausführungsform besteht das Dämpfungselement aus einer dünnen Scheibe, deren Außendurchmesser im wesent­ lichen dem Anker oder der Schiebehülse entspricht. Ein derartiges Dämpfungselement kann in den Zwischenraum zwischen einer Stirnfläche des Ankers oder der Schiebehülse und einer gegenüberliegenden Anschlagfläche eingelegt werden, ohne daß es einer besonderen Befestigung bedarf.

In einer Variante der letztgenannten Ausführungsform besteht das Dämpfungselement aus Silikonschaum und ist in axialer Richtung dicker ausgestaltet. Auf diese Weise wird ein früh­ zeitiges Abbremsen des Ankers bzw. der Schiebehülse ein­ geleitet und der aufgrund der in den Poren enthaltenen Luft eine gute Dämpfung erzielt, wobei die Bremskraft bei voll­ kommen zusammengedrücktem Dämpfungselement einen hohen Wert erreicht und somit einen Anschlag bildet.

In einer zweiten Variante kann das Dämpfungselement selbst­ verständlich auch aus Silikon-Kautschuk bestehen, muß dann aber wieder zur Erzielung eines langen Bremsweges mit im Schnitt sich verjüngenden Noppen versehen sein.

In einer letzten Variante ist schließlich vorgesehen, daß das Dämpfungselement aus einer gewellten oder geschlitzten Metall­ scheibe besteht, die mit Gummi umspritzt ist. Aus der gewell­ ten oder geschlitzten Form ergibt sich wiederum ein langer Bremsweg, wobei das Gummi einen übermäßig harten Anschlag von Metall auf Metall verhindert.

Selbstverständlich können sämtliche genannten Dämpfungs­ elemente bei Bedarf auch durch Kleben befestigt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Unterdruck­ bremskraftvertärkers,

Fig. 2 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers im Schnitt,

Fig. 3 bis 6 jeweils einen Anker eines Elektromagneten mit Dämpfungselementen

• a) im Schnitt,
• b) in einer Draufsicht,

Fig. 7 eine geschnittene Teilansicht eines Elektro­ magneten mit Anker und Dämpfungselemente aus Silikonschaum,

Fig. 8 und 9 jeweils ein scheibenförmiges Dämpfungselement

• a) im Schnitt und
• b) in einer Draufsicht.

Das lediglich schematisch angedeutete Verstärkergehäuse 1 des dargestellten Unterdruckbremskraftverstärkers ist durch eine axial bewegliche Wand 2 in einer Arbeitskammer 3 und einer Unterdruckkammer 4 unterteilt, die axial bewegliche Wand 2 besteht aus einem aus Blech tiefgezogenen Membranteller 5 und einer daran anliegenden flexiblen Membran 6, die nicht näher dargestellt zwischen dem äußeren Umfang des Membrantellers 5 und dem Verstärkergehäuse 1 eine Rollmembran als Abdichtung bildet.

Über eine Betätigungsstange 7 wird ein Steuerventil 8 be­ tätigt, das in einem Steuergehäuse 9 untergebracht ist. Das Steuergehäuse 9 ist im Verstärkergehäuse 1 axial verschieblich und abgedichtet geführt. Am Steuergehäuse 9 ist die bewegliche Wand 2 befestigt. Die Bremskraft wird über das Steuergehäuse 9 auf eine Druckstange 10 übertragen, die den Betätigungskolben eines nicht näher dargestellten Hauptzylinders 11 einer Brems­ anlage betätigt.

Um eine von der Betätigungsstange 7 unabhängige Fremd­ betätigung des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstär­ kers einzuleiten ist ein Elektromagnet 12 vorgesehen, mit dem das Steuerventil 8 betätigbar ist. Bei Betätigung des Steuer­ ventils 8 mit dem Elektromagneten 12 wird die Arbeitskammer 3 mit atmosphärem Druck beaufschlagt, so daß die Wand 2 in Richtung Unterdruckkammer 4 gedrückt und die auf den Haupt­ zylinder 11 einwirkende Betätigungskraft im Rahmen einer Notbremsung bis zum maximal möglichen Wert verstärkt wird.

Der Elektromagnet 12 besteht aus einem festen Gehäuse 13, in dem eine elektrische Spule 14 und ein beweglicher Anker 15 angeordnet sind. Ein Übertragungselement 16 überträgt die Bewegung des Ankers 15 auf eine neben dem Elektromagneten 12 angeordnete Schiebehülse 17, die ihrerseits auf das Steuer­ ventil 8 einwirkt und eine Belüftung der Arbeitskammer 3 herbeiführt.

Am Gehäuse 13 des Elektromagneten 12 ist ein Sensorträger 18 angesteckt, der einen Hall-Sensor 19 trägt. Der Sensorträger 18 umgreift den Elektromagneten 12 wobei auch elektrische Zuleitungen für den Hall-Sensor 19 im Sensorträger 18 ver­ laufen und somit um das Gehäuse 13 des Elektromagneten 12 herumgeführt werden. Die nicht gezeigten elektrischen Zu­ leitungen stehen mit dem Hall-Sensor 19 in Kontakt. Für die Messung der Position der Schiebehülse 17 in bezug auf den Hall-Sensor 19 ist die Schiebehülse 17 auf ihrer Außenseite mit einem Permanentmagneten 20 versehen. Der Sensorträger 18 ragt radial vom Elektromagneten 12 weg in den Bereich der Schiebehülse 17 bis in eine Führungsbahn 21 des Steuergehäuses 9. Eine Feder 22 ist zwischen der Außenseite des Gehäuses 13 des Elektromagneten 12 und dem Endbereich 23 des Sensorträgers 18 angeordnet. Die Feder 22 drückt den Endbereich 23 des Sensorträgers 18 in die Führungsbahn 21 des Steuergehäuses 9 hinein, so daß der Hall-Sensor 19 in bezug auf das Steuergehäuse 9 keine Relativbewegung ausführen kann. Selbst bei leichten Bewegungen des Gehäuses 13 des Elektromagneten 12 aufgrund eines Spiels in den Lagern 24 und 25 des Elektromagneten 12 wirken sich nicht auf die Position des Hall-Sensors 19 aus.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Anker 15 des Elektromagneten 12 auf einer Stirnseite 26 mit zumindest einem Dämpfungselement 27 bis 33 versehen, das aus Silikon-Kautschuk besteht.

Fig. 3 zeigt ein ringförmiges Dämpfungselement 27, das in eine umlaufende Nut 34 der Stirnseite 26 des Ankers 15 eingesteckt oder eingespritzt ist. Im Schnitt von Fig. 3a erkennt man, daß das Dämpfungselement 27 sich nach außen zu verjüngt und einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist. Die Nut 34 ist nach außen hin in Form einer Stufe 35 verbreitert, so daß ein Raum entsteht, in dem das Material des Dämpfungselementes 27 bei einem Aufprall des Ankers 15 auf eine Wand des Gehäuses 13 aufgenommen werden kann.

Fig. 4 zeigt die Anordnung von drei noppenförmigen Dämpfungs­ elementen 28, die in drei Bohrungen 36 auf der Stirnseite 26 des Ankers 15 eingesteckt oder eingespritzt sind. Die noppen­ förmigen Dämpfungselemente 28 sind ebenfalls im Schnitt dreieckförmig nach außen hin verjüngt. Die Bohrungen 36 sind nach außen hin im Schnitt verbreitert und gehen in einen kegelförmigen Abschnitt 37 über.

Fig. 5 zeigt einen Anker 15, der einen umlaufenden Absatz 38 aufweist, in dem ein ringförmiges Dämpfungselement 29 ein­ gesetzt ist, das sich dreieckförmig nach außen hin verjüngt.

Fig. 6 zeigt einen Anker 15, dessen Stirnseite 26 mit drei pilzförmigen Dämpfungselementen 30 versehen ist, die in eine umlaufende Nut 39 eingesteckt sind.

Fig. 7 zeigt ein ringförmiges Dämpfungselement 31 aus Silikon­ schaum, das in den Zwischenraum zwischen der Stirnfläche 26 des Ankers 15 und der gegenüberliegenden Anschlagfläche 40 des Gehäuses 13 eingelegt ist. Anstelle des Dämpfungselementes 31 können auch andere scheibenförmige Dämpfungselemente 32 oder 33 aus Silikon-Kautschuk vorgesehen sein, die mit im Schnitt nach außen sich verjüngenden Noppen 41 oder mit einem im Schnitt sich verjüngenden, umlaufenden Vorsprung 42 versehen sind.

Bei den in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Ausführungs­ beispielen ist die Stirnseite 26 des Ankers 15 zusätzlich noch mit einer dünnen Schicht 43 aus Silikon-Kautschuk versehen, die als Endanschlag dient. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das Dämpfungselement 31 aus Silikonschaum im zusammengepreßten Zustand selbst den End­ anschlag. Bei den in den Fig. 8 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen wird der Endanschlag durch den scheibenförmigen Grundkörper der Dämpfungselemente 32 und 33 gebildet.

Claims (16)

1. Unterdruckbremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge; mit einem Verstärkergehäuse (1), dessen Innenraum durch eine bewegliche Wand (2) in eine Unterdruckkammer (4) und eine Arbeitskammer (3) unterteilt ist; mit einem die bewegliche Wand (2) tragenden Steuergehäuse (9), in dem ein Steuerventil (8) angeordnet ist, das durch eine Betätigungsstange (7) betätigbar ist und eine auf die bewegliche Wand (2) einwirkende Druckdifferenz steuert; mit einem Elektromagneten (12), der über eine Schiebe­ hülse (17) auf das Steuerventil (8) einwirkt und eine Be­ lüftung der Arbeitskammer (3) unabhängig von der Be­ tätigungsstange (7) ermöglicht; und mit einem Sensor (19) zur Erkennung der Position der Schiebehülse (17) in bezug auf das Steuergehäuse (9), dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (19) auf einem Sensorträger (18) befestigt ist, der in den Bereich der Schiebehülse (17) ragt; daß der Sensorträger (18) am Elektromagneten (12) ansteckbar ist und mittels einer Feder (22) elastisch in eine Führungsbahn (21) des Steuergehäuses (9) gedrückt wird.

2. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Hall-Sensor (19) ist und daß auf der Außenseite der Schiebehülse (17) ein Permanentmagnet (20) befestigt ist.

3. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Zuleitungen für den Hall- Sensor (19) im Sensorträger (18) geführt und mit dem Hall-Sensor (19) in Kontakt sind.

4. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorträger (18) den Elektromagneten (12) umgreift.

5. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (15) des Elektromagneten (12) auf zumindest einer Stirnseite (26) mit zumindest einem Dämpfungselement (27 bis 33) aus einem elastischen Material versehen ist.

6. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebehülse (17) auf ihrer dem Elektromagneten (12) zugewandten Stirnseite mit zumindest einem Dämpfungs­ element aus einem elastischen Material versehen ist.

7. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (27 bis 30) aus Silikon-Kautschuk besteht.

8. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (26) des Ankers (15) oder der Schiebehülse (17) eine umlaufende Nut (34) aufweist, in die ein ringförmiges, nach außen im Schnitt sich verjüngendes Dämpfungselement (27) eingesetzt ist.

9. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (26) des Ankers (15) oder der Schiebehülse (17) Bohrungen (36) aufweist, in die noppenförmige, nach außen im Schnitt sich verjüngende Dämpfungselemente (28) eingesetzt sind.

10. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (27, 28) in die Nut (34) oder die Bohrungen (36) eingespritzt sind.

11. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (34) oder die Bohrungen (36) nach außen hin im Schnitt verbreitert, vorzugsweise stufenförmig ausgebildet sind.

12. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (15) des Elektromagneten (12) einen umlaufenden Absatz (38) aufweist, in den ein ringförmiges, im Schnitt nach außen sich verjüngendes Dämpfungselement (29) eingesetzt ist.

13. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen scheibenförmiges Dämpfungselement (31, 32, 33) in den Zwischenraum zwischen einer Stirnfläche (26) des Ankers (15) oder der Schiebehülse (17) und einer gegenüber­ liegenden Anschlagfläche (40) eingelegt ist.

14. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (31) aus Silikonschaum besteht.

15. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (32, 33) aus Silikon-Kautschuk besteht und mit im Schnitt sich verjüngenden Noppen (41) oder einem im Schnitt sich verjüngenden umlaufenden Vorsprung (42) versehen ist.

16. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement aus einer gewellten oder geschlitzten Metallscheibe besteht, die mit Gummi umspritzt ist.