DE19608711C2 - Unterdruck-Bremskraftverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Unterdruck-Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug- Bremssystem, der so konstruiert ist, daß er zusätzlich zu einem Niederdrücken eines Bremspedals automatisch betrieben wird.

In den vergangenen Jahren wurde ein verbesserter Unterdruck- Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug-Bremssystem entwickelt, bei dem ein Elektromagnet verwendet wird, der für einen automatischen Bremsvorgang sorgt, unabhängig davon, ob der Fahrer das Bremspedal niedergedrückt hat oder nicht, wenn eine Notsituation wie beispielsweise das Bemerken eines nahen Hindernisses vor dem fahrenden Fahrzeug eintritt, zusätzlich als Unterstützung der Bremsbetriebskraft durch den Fahrer. Ein solcher Unterdruck-Bremskraftverstärker kann angewendet werden, um den Abstand zwischen zwei Fahrzeugen aufrechtzuerhalten und um das Fahrzeug auf einem Abhang vor dem Wegrollen zu sichern.

Ein solcher Unterdruck-Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug-Bremssystem ist in der deutschen Patentschrift DE 44 05 092 C1 offenbart, die am 22. Dezember 1994 veröffentlicht wurde. Dieser Unterdruck-Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug- Bremssystem weist ein Gehäuse auf, in dem eine bewegliche Wand untergebracht ist, die das Gehäuse in eine Konstantdruck- Kammer, die in Fluidverbindung mit einer Unterdruckquelle steht, und eine Kammer mit variablem Druck unterteilt. Ferner befindet sich darin ein Arbeitskolben, der mit der beweglichen Wand verbunden ist und der eine Bremskraft abgibt, wenn er auf­ grund einer Druckdifferenz zwischen der Konstantdruck-Kammer und der Kammer mit variablem Druck in seiner Axialrichtung be­ wegt wird. Darüberhinaus befinden sich in dem Gehäuse ein Ein­ gangsbauteil, das in dem Arbeitskolben untergebracht ist, ein Tauchkolben, in dem das Eingangsbauteil axial beweglich geführt ist, wobei der Tauchkolben mit dem Eingangsbauteil in Axial­ richtung bewegbar ist, und ein zur Steuerung der Bremskraft mit dem Tauchkolben zusammenwirkendes Ventil, wobei das Ventil in Eingriff mit dem Tauchkolben die Kammer mit variablem Druck in Fluidverbindung mit der Konstantdruck-Kammer bringt, und außer Eingriff mit dem Tauchkolben die Kammer mit variablem Druck in Fluidverbindung mit der Atmosphäre bringt. Ein Elektromagnet bewegt den Tauchkolben, wenn er mit elektrischem Strom versorgt wird, so daß sich der Tauchkolben vom Ventil wegbewegt. In einer Arbeitskolbenanordnung dieses Unterdruck- Bremskraftverstärkers ist das Eingangsbauteil, das durch Betätigung eines Bremsen-Betätigungsbauteils über eine Eingangsstange betrieben werden soll, von dem Tauchkolben bzw. Plunger umgeben, der durch die Aktivierung des Elektromagneten in Axialrichtung verschoben wird. Manchmal kann die Eingangsstange in eine Schräglage geraten oder leicht taumeln, wenn das Bremsen-Betätigungsbauteil betätigt wird, und eine derartige Schrägstellung drängt den Tauchkolben in seine Radialrichtung. Da die daraus resultierende Schrägstellung den Tauchkolben mit einem oder mehreren benachbarten Bauteilen in Eingriff bringt, die die gleichmäßige Bewegung des Tauchkolbens verhindern, ist ein rohrförmiges Bauteil zwischen dem Arbeitskolben und dem Tauchkolben angeordnet. Der Grund dafür ist, daß, wenn das rohrförmige Bauteil nicht verwendet wird, die Reibung zwischen dem Tauchkolben und jedem benachbarten Bauteil den Tauchkolben daran hindert, in Axialrichtung bewegt zu werden.

Jedoch bedeutet das Vorsehen des rohrförmigen Bauteils eine Erhöhung der Anzahl der Teile und eine einfache Montage der Arbeitskolbenanordnung ist erschwert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Unterdruck- Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug-Bremssystem zu schaffen, bei dem die Gefahr einer Schrägstellung des Tauchkolbens verhindert werden kann, ohne die Reibung zwischen dem Tauchkolben und jedem dazu benachbarten Bauteil zu erhöhen und ohne die Anzahl der dazu notwendigen Teile zu erhöhen.

Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, weist ein Unterdruck-Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug-Bremssystem die Merkmale gemäß Anspruch 1 auf.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Diese Erfindung sowie Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen ausführlich erläutert werden.

Fig. 1 ist eine Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Unterdruck-Bremskraftverstärkers für ein Fahrzeug-Bremssystem.

Fig. 2 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A aus Fig. 1 zur Erläuterung des wesentlichen Bereichs der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ein Unterdruck- Bremskraftverstärker oder eine Unterdruck-Servoeinheit 1 dargestellt, der/die automatisch aktiviert werden kann. Der Unterdruck-Bremskraftverstärker 1 hat ein Gehäuse oder eine Hülle 2, in der ein Arbeitskolben 10 so montiert ist, daß er in der Axialrichtung des Gehäuses 2 bewegbar ist. Im Gehäuse 2 ist ein äußerer Umfang einer feststehenden Wand 3 fluiddicht am Gehäuse 2 befestigt und ein innerer Umfang der feststehenden Wand 3 ist an einer Außenseite des Arbeitskolbens 10 so befestigt, daß der Arbeitskolben 10 relativ zum Innenumfang der feststehenden Wand 3 fluiddicht bewegbar ist. Im Gehäuse 2 ist zwischen einer vorderen oder linken Seite des Gehäuses 2 und der feststehenden Wand 3 eine bewegliche Vorderwand 4 so angeordnet, daß ein äußerer Umfang und ein innerer Umfang der beweglichen Vorderwand 4 fluiddicht jeweils am Gehäuse 2 und der Außenseite des Arbeitskolbens 10 befestigt ist. Eine bewegliche Rückwand 5 ist zwischen einer hinteren oder rechten Seite des Gehäuses 2 und der feststehenden Wand 3 so angeordnet, daß ein äußerer Umfang und ein innerer Umfang der beweglichen Rückwand 5 fluiddicht jeweils am Gehäuse 2 und der Außenseite des Arbeitskolbens 10 befestigt ist. Somit werden im Gehäuse 2 zwischen der Vorderseite des Gehäuses 2 und der beweglichen Vorderwand 4 eine vordere Konstantdruck-Kammer 6, und zwischen der beweglichen Vorderwand 4 und der feststehenden Wand 3 eine vordere Kammer mit variablem Druck 7, und zwischen der feststehenden Wand 3 und der beweglichen Rückwand 5 eine hintere Konstantdruck-Kammer 8, und zwischen der beweglichen Rückwand 5 und der hinteren Seite des Gehäuses 2 eine hintere Kammer mit variablem Druck 9 gebildet.

Die vordere Konstantdruck-Kammer 6 ist über einen Einlaß oder eine Leitung 2a mit einem (nicht gezeigten) Motoreinlaßkrümmer als Unterdruckquelle verbunden. Die vordere Konstantdruck- Kammer 6 steht mit der hinteren Konstantdruck-Kammer 8 im Gehäuse 2 in Fluidverbindung. Somit werden die vordere Konstantdruck-Kammer 6 und die hintere Konstantdruck-Kammer 8 auf einem konstanten Unterdruck gehalten.

Eine Eingangsstange 11, die in Wirkverbindung mit einem (nicht gezeigten) Bremspedal als ein Bremsen-Betätigungsbauteil steht, erstreckt sich in einen hinteren Abschnitt des Arbeitskolbens 10 und ist mit einem ersten Eingangsbauteil 12 verbunden, das im Arbeitskolben 10 axial beweglich ist. Ein zweites Eingangsbauteil 13 ist in Wirkverbindung mit dem ersten Eingangsbauteil 12, so daß es bei Beginn eines Bremsvorgangs mit diesem bewegt wird. Das zweite Eingangsbauteil 13 ist während seiner Axialbewegung mit einer Reaktionsscheibe 14 in Eingriff bringbar, die zur Steuerung einer Hilfskraft des Verstärkers 1 dient. Zusätzlich ist die Reaktionsscheibe 14 mit einer Ausgangsstange 15 verbunden, von der die Hilfskraft oder die verstärkte Bremskraft abgeleitet wird.

Eine Platte 16 zum Halten eines Elektromagneten 17 ist über ein Dichtungselement 18 fluiddicht am Arbeitskolben 10 befestigt. Der Elektromagnet 17 ist über Drähte 17a (von denen nur einer gezeigt ist) an eine (nicht gezeigte) Stromversorgung außerhalb des Gehäuses 2 gekoppelt. Wenn der Elektromagnet 17 mit elektrischem Strom versorgt wird, wird der Elektromagnet 17 aktiviert und eine elektromagnetische Kraft wird erzeugt.

Ein Tauchkolben 19 ist in einen ersten Teil 19a und einen zweiten Teil 19b zur einfachen Montage aufgeteilt, wobei der letztere mit dem ersteren verschraubt ist. Das erste Eingangsbauteil 12 ist über ein Dichtungselement oder einen Ring 20 gleitfähig und fluiddicht in einem Innenumfang des zweiten Teils 19b des Tauchkolbens 19 eingepaßt. Am rechten Ende des zweiten Teils 19b des Tauchkolbens ist ein vergrößerter Abschnitt 19ba (huck portion) ausgebildet. Auf dem ersten Eingangsbauteil 12 sind vier gleichmäßig am Umfang beabstandete radiale Vorsprünge 12a ausgebildet. Eine Druckfeder 21 ist zwischen dem vergrößerten Abschnitt 19ba des zweiten Teils 19b des Tauchkolbens 19 und den radialen Vorsprüngen 12a des ersten Eingangsbauteils 12 angeordnet. Das erste Eingangsbauteil 12 ist mit einem Flansch 12b ausgestattet. Somit wird der Tauchkolben 19 in die rechte Richtung in Fig. 1 gedrängt und ist durch einen Eingriff des ersten Teils 19a mit dem Flansch 12b der ersten Eingangswelle 12 abgestützt, während die Eingangsstange 11 unbeweglich bleibt.

Der zweite Teil 19b des Tauchkolbens 19 ist mit vier am Umfang gleichmäßig beabstandeten radialen Schlitzen 19bb ausgestattet, in die die vier am Umfang gleichmäßig beabstandeten radialen Vorsprünge 12a hineinragen, so daß zwischen dem Tauchkolben 19 und dem ersten Eingangsbauteil 12 eine axiale Relativbewegung zugelassen ist.

Ein erster Halter 22 ist am Arbeitskolben 10 montiert, indem er die Expansion einer zwischen dem ersten Halter 22 und einem auf der Eingangsstange 11 befestigten zweiten Halter 23 angeordneten Feder 24 aufnimmt. Ein Ventil 25 ist an seinem rechten Ende an dem ersten Halter 22 befestigt. Ein linkes Ende des Ventils 25 ist mit einem Federhalter 26 festgelegt. Zwischen dem Federhalter 26 und dem ersten Halter 22 ist eine Ventilfeder 27 angeordnet, so daß das Ventil 25 mit dem zweiten Teil 19b des Tauchkolbens 19 in Eingriff ist, während die Eingangsstange 11 unbeweglich bleibt. Wenn die Eingangsstange 11 nach links bewegt wird, wird das Ventil 25 mit einem Ventilsitz 10a in Eingriff gebracht, der im Arbeitskolben 10 vorgesehen ist.

Im Betrieb hält der Unterdruck-Bremskraftverstärker 1 den Zustand, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, wenn das Bremsen- Betätigungsbauteil nicht betätigt wird. In einem solchen Zustand ist das Ventil 25 mit dem zweiten Teil 19b des Tauchkolbens 19 in Eingriff und ist ebenso mit dem Ventilsitz 10a des Arbeitskolbens 10 außer Eingriff und die vordere Kammer mit variablem Druck 7 und die hintere Kammer mit variablem Druck 9 stehen über die vordere Konstantdruck-Kammer 6 mit der Unterdruckquelle in Fluidverbindung.

Wenn das Bremsen-Betätigungsbauteil aktiviert wird, oder das Bremspedal heruntergedrückt wird, wird die damit verbundene Eingangsstange 11 zusammen mit dem ersten Eingangsbauteil 12 gemäß Fig. 1 in die linke Richtung bewegt. Nachfolgend zu der resultierenden Bewegung des ersten Eingangsbauteils 12 wird die Bewegung nach links über dessen Flansch 12b auf den Tauchkolben 19 übertragen, und das Ventil 25 bewegt sich aufgrund der Vorspannkraft der Ventilfeder 27 zusammen mit dem Tauchkolben 19 in die linke Richtung. Bei der weiteren Bewegung des Tauchkolbens 19 nach links kommt das Ventil 25 mit dem Tauchkolben 19 außer Eingriff und wird mit dem Ventilsitz 10a des Arbeitskolbens 10 in Eingriff gebracht. Somit werden, ähnlich wie beim herkömmlichen Bremskraftverstärker, die vordere Kammer mit variablem Druck 7 und die hintere Kammer mit variablem Druck 8 von der Unterdruckquelle getrennt und in Fluidverbindung mit der Atmosphäre gebracht. Es wird eine Druckdifferenz zwischen der vorderen Konstantdruck-Kammer 6 und der vorderen Kammer mit variablem Druck 7 und ebenso eine andere Druckdifferenz zwischen der hinteren Konstantdruck-Kammer 8 und der hinteren Kammer mit variablem Druck 9 aufgebaut, und die bewegbare Vorderwand 4 und die bewegbare Rückwand 5, die jeweils die resultierenden Druckdifferenzen aufnehmen, drängen den Arbeitskolben 10. Somit wird eine verstärkte Kraft von der Ausgangsstange 15, die über eine Reaktionsscheibe 14 mit dem Arbeitskolben 10 verbunden ist, abgegeben. Danach wird die unterstützende oder abgegebene Kraft des Verstärkers 1 reguliert oder gemäß der über das Bremspedal auf die Eingangsstange 11 aufgebrachte Niederdruckkraft gesteuert, so daß die von der Reaktionsscheibe 14 über das erste Eingangsbauteil 12 und das zweite Eingangsbauteil 13 auf die Eingangsstange 11 übertragene Reaktionskraft den selektiven Eingriff des Ventils 25 mit dem Tauchkolben 19 und dem Ventilsitz 10a zuläßt.

Für den Fall, wo ein automatisch durchgeführter Bremsvorgang benötigt wird, der mittels eines (nicht gezeigten) Mikroprozessors erkannt wird, bildet die Stromquelle, einer der Drähte 17a, der Elektromagnet 17 und der andere der Drähte 17a einen elektrischen Schaltkreis, um den Elektromagneten 17 zur Aktivierung mit Strom zu versorgen. Der Elektromagnet 17 bewegt, unabhängig von der Bewegung des ersten Eingangsbauteils 12, den Tauchkolben 19 in die linke Richtung, entgegen der Reibungskraft des Dichtungselements 20 und der Vorspannkraft der Feder 21. Wie im letzten Absatz der vorangegangenen Beschreibung bewegt sich das Ventil 25 aufgrund der linksgerichteten Bewegung des Tauchkolbens 19 unter Vorspannen der Ventilfeder 27 zusammen mit dem Tauchkolben 19 in die linke Richtung. Anschließend wird das Ventil 25 vom Tauchkolben 19 getrennt und wird mit dem Ventilsitz 10a des Arbeitskolbens 10 in Eingriff gebracht. Somit wird eine Druckdifferenz zwischen der vorderen Konstantdruck-Kammer 6 und der vorderen Kammer mit variablem Druck 7 und ebenso eine weitere Druckdifferenz zwischen der hinteren Konstantdruck-Kammer 8 und der hinteren Kammer mit variablem Druck 9 aufgebaut, und die beweglichen Vorderwand 4 und die bewegliche Rückwand 5, die jeweils die resultierenden Druckdifferenzen aufnehmen, drängen den Arbeitskolben 10 in die linke Richtung. Somit wird eine verstärkte Kraft von der Ausgangsstange 15 abgegeben, die über die Reaktionsscheibe 14 mit dem Arbeitskolben 10 verbunden ist.

Wenn der Mikroprozessor erkennt, daß ein weiterer automatischer Bremsvorgang nicht mehr notwendig ist, wird die Stromversorgung von der Stromquelle an den Elektromagneten 17 gestoppt und der Tauchkolben 13 kommt vom Elektromagneten 17 frei, mit der Folge, daß der Tauchkolben 19 durch die Vorspannkraft der Feder 21 in Fig. 1 in die rechte Richtung bewegt wird. Aufgrund des Eingriffes des Ventils 25 mit dem Tauchkolben 19 unter der resultierenden Bewegung, wird das Ventil 25 ebenso in die rechte Richtung bewegt und entfernt sich vom Ventilsitz 10a des Arbeitskolbens 10. Dies führt zur Trennung der vorderen Kammer mit variablem Druck 7 und der hinteren Kammer mit variablem Druck 9 von der Atmosphäre und führt jeweils zu Fluidverbindungen der vorderen Kammer mit variablem Druck 7 und der hinteren Kammer mit variablem Druck 9 mit der vorderen Konstantdruck-Kammer 6 und der hinteren Konstantdruck-Kammer 8, wobei beide mit der Unterdruckquelle verbunden sind. Somit wird keine Druckdifferenz zwischen der vorderen Konstantdruck-Kammer 6 und der hinteren Kammer mit variablem Druck 7 und ebenso keine Druckdifferenz zwischen der hinteren Konstantdruck-Kammer 8 und der hinteren Kammer mit variablem Druck 9 aufgebaut, mit der Folge, daß keine Hilfskraft an den Arbeitskolben 10 aufgebracht wird, wodurch die Vorrichtung in ihren ursprünglichen Zustand, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, zurückkehrt.

Wenn der Tauchkolben 19 mittels der Aktivierung des Elektromagneten 17 in die linke Richtung bewegt wird, während das erste Eingangsbauteil 12 aufgrund des Niederdrückens des Bremspedals über die Eingangsstange 11 in die linke Richtung bewegt wird, sogar wenn eine Schwingbewegung der Eingangsstange 11 eine Schrägstellung des ersten Eingangsbauteils 12 relativ zu seiner Achse hervorruft, wird der radiale Vorsprung 12a des ersten Eingangsbauteils 12 in Eingriff mit der Innenseite des Arbeitskolbens 10 gebracht, wodurch ein weiteres Schrägstellen des ersten Eingangsbauteils 12 verhindert wird. Andererseits. Ist der zweite Teil 19b des Tauchkolbens 19 mit dem Schlitz 19bb versehen, durch den der radiale Vorsprung 12a des ersten Eingangsbauteils 12 hindurchtritt, woraus folgt, daß der zweite Teil 19b keine Kraft aufnimmt, die von der vorangegangenen Schrägstellung des ersten Eingangsbauteils 12 hervorgerufen wurde. Somit wird, wenn der Tauchkolben 19 durch den aktivierten Elektromagneten 17 bewegt wird, verhindert, daß der Tauchkolben 19 gegen den Arbeitskolben 10 und/oder einen oder mehrere benachbarte Bauteile stößt, wodurch eine gleichmäßige Bewegung des Tauchkolbens 19 sichergestellt wird, die eine konstruktive Zuverlässigkeit des Unterdruck-Bremskraftverstärkers 1 gewährleistet. Dies führt zu einer geringeren elektromagnetischen Kraft des Elektromagneten 17, was eine Verkleinerung desselben ermöglicht, mit dem Ergebnis, daß insgesamt eine Gewichtsreduzierung und Verkleinerung der Vorrichtung erreicht werden kann.

Claims (3)

1. Unterdruck-Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug- Bremssystem, der folgende Bauteile aufweist:
ein Gehäuse (2),
eine in dem Gehäuse (2) untergebrachte bewegliche Wand (4, 5), die das Gehäuse (2) in eine Konstantdruck-Kammer (6, 8), die in Fluidverbindung mit einer Unterdruckquelle steht, und eine Kammer mit variablem Druck (7, 9) unterteilt,
einen Arbeitskolben (10), der mit der beweglichen Wand (4, 5) verbunden ist und der eine Bremskraft abgibt, wenn er aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der Konstantdruck-Kammer (6, 8) und der Kammer mit variablem Druck (7, 9) in seiner Axialrichtung bewegt wird,
ein Eingangsbauteil (12), welches über ein mit ihm verbundenes Bremsen-Betätigungsbauteil (Eingangsstange 11) axial bewegbar im Arbeitskolben (10) untergebracht ist,
einen Tauchkolben (19), in dem das Eingangsbauteil (12) axial beweglich geführt ist und der mit dem Eingangsbauteil (12) in Axialrichtung bewegbar ist,
ein zur Steuerung der Bremskraft mit dem Tauchkolben (19) zusammenwirkendes Ventil (25), wobei das Ventil (25) in Eingriff mit dem Tauchkolben (19) die Kammer mit variablem Druck (7, 9) in Fluidverbindung mit der Konstantdruck-Kammer (6, 8) bringt und außer Eingriff mit dem Tauchkolben (19) die Kammer mit variablem Druck (7, 9) in Fluidverbindung mit der Atmosphäre bringt,
einen Elektromagneten (17), der den Tauchkolben (19) bei Aufnahme eines elektrischen Stroms bewegt, so daß sich der Tauchkolben (19) vom Ventil (25) wegbewegt,
eine Mehrzahl von am Umfang des Eingangsbauteils (12) angeordneten und voneinander beabstandeten Vorsprüngen (12a), die vom Eingangsbauteil (12) nach außen vorstehen,
und eine entsprechende Mehrzahl von Schlitzen (19bb), die im Tauchkolben (19) zur Aufnahme der jeweiligen Vorsprünge (12a) ausgebildet sind.

2. Unterdruck-Bremskraftverstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (12a) in gleichen Abständen voneinander beabstandet angeordnet sind.

3. Unterdruck-Bremskraftverstärker gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Vorsprünge (12a) vier ist.