DE19802847A1 - Pneumatischer Bremskraftverstärker mit verbesserter elektromagnetischer Betätigung - Google Patents
Pneumatischer Bremskraftverstärker mit verbesserter elektromagnetischer BetätigungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bremskraftverstär
ker dieser Art sind bekannt und gelangen heut zutage vermehrt in
Kraftfahrzeugen zum Einbau, da die Bremsanlage moderner Autos
mit Funktionen ausgestattet sein kann, die sich nur mit einem
Bremskraftverstärker realisieren lassen, der auch unabhängig
vom Fahrerwillen betätigbar ist, üblicherweise mittels einer
Elektromagnetanordnung. Als Beispiel für diese zusätzlichen
Funktionen moderner Bremsanlagen seien hier die Antriebs
schlupfregelung, die Fahrdynamikregelung (auch als Stabilitäts
programm bezeichnet), die automatische Abstandsregelung, und
schließlich der sogenannte Bremsassistent genannt, der bei
Erkennen einer Notbremsung automatisch schnellstmöglich die
maximale Bremskraftunterstützung zur Verfügung stellt.
Bei bekannten, normalerweise als Unterdruckbremskraftverstärker
ausgeführten pneumatischen Bremskraftverstärkern mit (zusätz
licher) elektromagnetischer Betätigung besteht das Problem, daß
bestimmte Dichtungen innerhalb des Steuerventils aufgrund der
zwischen ihnen und dem abzudichtenden Bauteil hervorgerufenen
Reibung die Ansteuerbarkeit des Bremskraftverstärkers mittels
der Elektromagnetanordnung nachteilig beeinflussen, d. h. Be
triebspunkte des Bremskraftverstärkers lassen sich mittels der
Elektromagnetanordnung nicht so feinfühlig und schnell einstel
len wie dies wünschenswert wäre. Hinzu kommt, daß oft im Steu
erventil bestimmte Wirkflächen vorhanden sind, auf die die an
der beweglichen Wand des Bremskraftverstärkers anliegende
Druckdifferenz wirkt, so daß entsprechende Störgrößen entste
hen, die das gezielte und schnelle Einstellen vorgegebener
Unterstützungskräfte erschweren. Der somit erforderliche,
größere Regelaufwand und auch die höheren, von der Elektro
magnetanordnung aufzubringenden Kräfte verteuern die Herstel
lungskosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen
Bremskraftverstärker bereitzustellen, dessen Steuerventil das
Einstellen bzw. Anfahren vorgegebener Betriebspunkte, d. h.
vorgegebener Unterstützungskräfte, einfacher und damit kosten
günstiger als bisher ermöglicht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Bremskraftverstär
ker gelöst, der die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
aufweist. Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker, bei dem
die Verbindung zwischen seiner Unterdruckkammer und seiner
Arbeitskammer durch zwei Ventilsitze gesteuert wird, die sich
auf axial gegenüberliegenden Seiten der Elektromagnetanordnung
befinden, und die mit je einem von zwei spiegelbildlich zuein
ander angeordneten, bewegbaren Ventilgliedern zusammenwirken,
wobei der eine der zwei vorgenannten Ventilsitze nur durch eine
Betätigung der Elektromagnetanordnung geschlossen werden kann,
ermöglicht eine klare Trennung zwischen dem elektromagnetischen
Betätigungssystem und den zur manuellen Betätigung des Brems
kraftverstärkers verwendeten Bauteilen, d. h. die zur manuellen
Betätigung notwendigen Bauteile üben keine negativen Einflüsse
auf das elektromagnetische Betätigungssystem aus. Der erfin
dungsgemäße Bremskraftverstärker schafft damit die Vorausset
zung zur Realisierung einer elektromagnetischen Betätigung mit
sogenannten waagerechten Kennlinien. Damit ist gemeint, daß das
Elektromagnetsystem bei einer Bestromung mit gleichbleibender
Stromstärke über seinen gesamten Hub eine gleichbleibende
Magnetkraft erzeugt. Ein solches Elektromagnetsystem ist unab
hängig von der in den verschiedenen Bremskraftverstärkern axial
differierenden Lage des ersten Ventilgliedes, so daß diesbezüg
liche Einstellungen oder Anpassungen in der Serienfertigung
entfallen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Rückwirkungsarmut
oder sogar Rückwirkungsfreiheit zwischen der manuellen und der
elektromagnetischen Betätigung sind auch die Magnetkräfte, die
die Elektromagnetanordnung erzeugen muß, erheblich vermindert.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Bremskraftverstärkers ist der erste Ventilsitz, der die Zufuhr
von Atmosphärendruck (oder Überdruck) zur Arbeitskammer steu
ert, konzentrisch zu einem zweiten Ventilsitz angeordnet, der
zusammen mit einem dritten Ventilsitz die Verbindung zwischen
der Unterdruckkammer und der Arbeitskammer steuert. Ein erster
Ventilsitz, der vorteilhaft radial innerhalb des zweiten Ven
tilsitzes angeordnet und an einem mit dem Eingangsglied des
Bremskraftverstärkers gekoppelten Betätigungskolben ausgebildet
ist, arbeitet dabei wie auch der zweite Ventilsitz mit dem
ersten Ventilglied zusammen. Eine solche Bauweise fördert eine
kompakte Konstruktion und hilft, die Anzahl der notwendigen
Bauteile zu verringern.
Konstruktiv vorteilhaft sind beim erfindungsgemäßen Bremskraft
verstärker sowohl der zweite Ventilsitz als auch der dritte
Ventilsitz am Steuerventilgehäuse ausgebildet, d. h. diese
beiden Ventilsitze sind feststehend. Besonders bevorzugt weisen
der zweite Ventilsitz und der dritte Ventilsitz einen zumindest
annähernd gleichen Dichtdurchmesser auf. Sind die Dichtdurch
messer des zweiten und dritten Ventilsitzes gleich, kann ein
zwischen der Arbeitskammer und der Unterdruckkammer bestehender
Druckunterschied zu keiner Störgröße auf die Elektromagnet
anordnung führen.
Bevorzugt ist die Elektromagnetanordnung im Steuerventilgehäuse
bezüglich der Mittellängsachse des Bremskraftverstärkers axial
schwimmend zwischen dem zweiten und dem dritten Ventilsitz
gelagert. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Bremskraftverstärkers ist das zweite Ventilglied von dem drit
ten Ventilsitz weg und in Richtung auf die Elektromagnetanord
nung federnd vorgespannt, so daß der dritte Ventilsitz bei
unbetätigter Elektromagnetanordnung ständig offen ist. Bei
einer wie beschrieben schwimmend im Steuerventilgehäuse gela
gerten Elektromagnetanordnung wird die federnde Vorspannung des
zweiten Ventilgliedes vorteilhaft auch dazu benutzt, das Gehäu
se der Elektromagnetanordnung im unbetätigten Zustand derselben
dichtend zwischen dem zweiten Ventilglied und einem feststehen
den Anschlag des Steuerventilgehäuses einzuspannen. Der fest
stehende Anschlag ist wie auch die Ventilsitze vorzugsweise von
kreisringförmiger Gestalt und hat aus Gründen der Rückwirkungs
freiheit einen mit dem Dichtdurchmesser des zweiten Ventilsit
zes übereinstimmenden Dichtdurchmesser.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brems
kraftverstärkers ist der Anker der Elektromagnetanordnung mit
einer Betätigungshülse gekoppelt, die beim Betätigen der Elek
tromagnetanordnung auf das erste Ventilglied einwirkt, um es
vom ersten Ventilsitz abzuheben und so die Zufuhr von Atmosphä
rendruck (oder Überdruck) zur Arbeitskammer zu ermöglichen.
Eine Öffnung des ersten Ventilsitzes mittels der Elektromag
netanordnung erfolgt somit ohne Zuhilfenahme der bei einer
mechanischen Betätigung verwendeten Bauteile. Das erste Ventil
glied ist dabei vorzugsweise von zwei in Reihe geschalteten,
Federn in Richtung auf den ersten Ventilsitz vorgespannt, von
denen die zweite Feder, die bevorzugt stärker als die erste
Feder ist, nur beim durch die Betätigungshülse erfolgenden
Abheben des ersten Ventilgliedes vom ersten Ventilsitz wirksam
ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß allein die erste,
vorzugsweise schwächere Feder die Anpreßkraft erzeugt, mit der
das erste Ventilglied gegen den zweiten Ventilsitz gedrückt
wird, so daß das Öffnen dieses zweiten Ventilsitzes bei Beendi
gung einer mechanischen Betätigung des Bremskraftverstärkers
eine nur vergleichsweise geringe Kraft erfordert. Andererseits
muß beim elektromagnetischen Öffnen des ersten Ventilsitzes die
genannte Betätigungshülse zusätzlich die Kraft der zweiten
Feder überwinden, d. h. die Elektromagnetanordnung muß gegen
eine steilere Federkennlinie arbeiten. Eine solche steilere
Kennlinie hat vor allem den Vorteil, daß die für einen bestimm
ten Hub des Ankers gegen die Federkraft erforderliche Stromän
derung (Stromerhöhung) relativ groß ist, so daß mit einem
relativ geringen Regelaufwand eine ausreichend hohe Regelgenau
igkeit erzielt werden kann.
Der bereits genannte Betätigungskolben, an dem vorteilhaft der
erste Ventilsitz ausgebildet ist, durchsetzt vorzugsweise die
gesamte Elektromagnetanordnung, das zweite Ventilglied und den
dritten Ventilsitz in axialer Richtung. Eine Abdichtung des
Betätigungskolbens gegenüber der Elektromagnetanordnung ist bei
der beschriebenen Ausgestaltung mit den zwei zusammenwirkenden,
die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer und der Arbeits
kammer steuernden Ventilsitzen nicht erforderlich.
Aus Gründen einer einfacheren Herstellung besteht das Steuer
ventilgehäuse eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers
vorzugsweise aus zumindest zwei sich axial aneinander anschlie
ßenden, starr miteinander verbundenen Teilen, wobei der zweite
Ventilsitz in dem einen Teil und der dritte Ventilsitz in dem
anderen Teil des Steuerventilgehäuses ausgebildet ist. Die
zumindest zwei Teile des Steuerventilgehäuses sind auf zweck
dienliche Weise miteinander verbunden, beispielsweise durch
Verschrauben, Verkleben, oder auch durch Verschweißen.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremskraftver
stärkers wird im folgenden anhand der beigefügten, schemati
schen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 das Steuerventil eines erfindungsgemäßen Bremskraft
verstärkers im Längsschnitt, wobei Fig. 1 den unbetä
tigten Zustand des Steuerventils, also dessen
Ruhelage, wiedergibt,
Fig. 2 die Ansicht aus Fig. 1 in einem Zustand unmittelbar
nach Beginn einer manuellen Betätigung,
Fig. 3 die Ansicht aus Fig. 2 nach einem Zurücknehmen (Lösen)
einer manuellen Betätigung des Steuerventils,
Fig. 4 die Ansicht aus Fig. 1 kurz nach dem Beginn einer
elektromagnetischen Betätigung des Steuerventils,
Fig. 5 die Ansicht aus Fig. 1 in einer gegenüber Fig. 4 etwas
späteren Phase einer elektromagnetischen Betätigung,
Fig. 6 die Ansicht aus Fig. 1 in einer gegenüber den Fig. 4
und 5 noch späteren Phase einer elektromagnetischen
Betätigung,
Fig. 7 die Ansicht aus Fig. 1 in einer gegenüber Fig. 6
nochmals späteren Phase einer elektromagnetischen Be
tätigung (sog. Regelstellung),
Fig. 8 die Ansicht aus Fig. 1 in einem Zustand während einer
elektromagnetischen Betätigung, in dem ein die Zufuhr
von Atmosphärendruck (oder Überdruck) zur Arbeitskam
mer steuernder Ventilsitz geöffnet ist, und
Fig. 9 die Ansicht aus Fig. 1 in einem Zustand, der auf den
in Fig. 8 wiedergegebenen Zustand folgt und sich un
mittelbar nach dem Beenden einer elektromagnetischen
Betätigung einstellt.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den hier hauptsächlich
interessierenden Teil eines Unterdruckbremskraftverstärkers mit
einem Verstärkergehäuse 10, von dem in Fig. 1 nur ein kleiner
Abschnitt wiedergegeben ist. Das Verstärkergehäuse 10 ist
üblicherweise aus zwei Blechhalbschalen gebildet und begrenzt
einen Innenraum, der durch eine bewegliche Wand 12 in eine
Unterdruckkammer 14 und eine Arbeitskammer 16 unterteilt ist.
In das Verstärkergehäuse 10 ragt längs einer Achse A ein Steu
erventil 18 zum Steuern einer auf die bewegliche Wand 12 ein
wirkenden pneumatischen Druckdifferenz. Das Steuerventil 18 hat
ein hier aus zwei Teilen 20, 22 bestehendes Steuerventilgehäuse
und ist verschieblich und abdichtend in einem axial nach außen
stehenden, zylindrischen Hals des Verstärkergehäuses 10 aufge
nommen. Im Innenraum des Verstärkergehäuses 10 ist die bewegli
che Wand 12 an einem umlaufenden Radialflansch 24 des Teils 20
des Steuerventilgehäuses abdichtend und kraftübertragend befe
stigt. Eine in der Unterdruckkammer 14 angeordnete, hier nicht
gezeigte Rückstellfeder spannt das Steuerventilgehäuse samt der
beweglichen Wand 12 in die in Fig. 1 wiedergegebene Ausgangs
stellung vor.
Das Steuerventil 18 und damit der Bremskraftverstärker ist mit
einem hier stangenförmigen, axial in das Steuerventilgehäuse
ragenden, mechanischen Eingangsglied 26 betätigbar, das mit
seinem einen Ende im Steuerventil 18 auf einen Betätigungskol
ben 28 wirkt und dessen anderes Ende beispielsweise mit einem
nicht dargestellten Bremspedal verbunden ist. Der Betätigungs
kolben 28 überträgt die durch das Eingangsglied 26 eingeleitete
Betätigungskraft auf eine sogenannte Fühlscheibe 30, die in dem
auf der Kraftausgangsseite angeordneten Teil 22 des Steuerven
tilgehäuses aufgenommen ist. Die Fühlscheibe 30 wiederum wirkt
auf eine gummielastische Reaktionsscheibe 32 größeren Durchmes
sers, die ebenfalls in dem Teil 22 aufgenommen ist und die die
Betätigungskraft auf einen Eingangskolben 34 eines hier nicht
weiter dargestellten hydraulischen Hauptzylinders überträgt,
der an der unterdruckseitigen Verstärkergehäusehälfte ange
bracht ist.
An dem Betätigungskolben 28 ist ein erster, kreisringförmiger
Ventilsitz 36 ausgebildet, der mit einem ersten, kreis
ringscheibenförmigen Ventilglied 38 zusammenwirkt und der in
offenem Zustand über einen radialen Kanal 40 die Arbeitskammer
16 mit Atmosphärendruck (oder Überdruck) verbindet, welcher
durch ein Luftfilterelement 42 von außen in das Steuerventilge
häuse einströmen kann. Durch den radialen Kanal 40 des Steuer
ventilgehäuses ragt ein am Betätigungskolben 28 befestigter
Querriegel 44, der bei einer Betätigung des Steuerventils 18
die axiale Relativbewegung des Betätigungskolbens 28 gegenüber
dem Steuerventilgehäuse durch Inkontaktkommen mit der in den
Figuren linken Seitenwand des Kanals 40 begrenzt und der bei
einer Rückkehrbewegung des Betätigungskolbens 28 am Ende eines
Bremsvorganges gegen einen in der Wand des Verstärkergehäuses
10 ausgebildeten Anschlag 46 stößt, der die sogenannte Löse
stellung (unbetätigte Stellung) des Bremskraftverstärkers
definiert.
Zur automatischen, d. h. vom Willen eines Fahrers unabhängigen
Betätigung des Bremskraftverstärkers weist das Steuerventil 18
eine Elektromagnetanordnung 48 auf, die in einem Abschnitt
größeren Durchmessers des Teils 20 des Steuerventilgehäuses
aufgenommen ist und die einen hohlzylindrischen Anker 50, ein
Spulengehäuse 52 und eine darin aufgenommene, von einem Spulen
halter 54 getragene Spule 56 umfaßt, die den Anker 50 ringför
mig umgibt. Die Elektromagnetanordnung 48 ist koaxial zum
Betätigungskolben 28 angeordnet und wird von letzterem durch
setzt. Radial zwischen dem Anker 50 und dem Spulengehäuse 52
bzw. dem Spulenhalter 54 befindet sich eine dünnwandige Trenn
hülse 58 aus nichtmagnetischem Material, auf deren Innenfläche
der Anker 50 axial gleiten kann.
Der Anker 50 ist, beispielsweise durch Verschrauben, starr mit
einer hohlzylindrischen Betätigungshülse 60 verbunden, die den
Betätigungskolben 28 koaxial umgibt und sich in Richtung des
Eingangsgliedes 26 aus der Elektromagnetanordnung 48 heraus
erstreckt. Außerhalb der Elektromagnetanordnung 48 weist die
Betätigungshülse 60 einen radialen Flansch 62 auf, an dem
mehrere, sich im wesentlichen parallel zur Achse A in Richtung
auf das erste Ventilglied 38 erstreckende Arme 64 befestigt
sind, von denen in den Figuren nur einer erkennbar ist. Die
Arme 64 enden in dem in Fig. 1 wiedergegebenen Zustand
(unbetätigte Elektromagnetanordnung 48 und keine Betätigung des
Eingangsgliedes 26) radial außerhalb des ersten Ventilsitzes 36
axial kurz vor dem ersten Ventilglied 38.
An einer bezogen auf die in Fig. 1 wiedergegebene Ruhestellung
axial mit dem ersten Ventilsitz 36 übereinstimmenden Stelle ist
an einem inneren Teil 66 des Steuerventilgehäuseteils 20 radial
außerhalb des ersten Ventilsitzes 36 und der Arme 64 ein zum
ersten Ventilsitz 36 konzentrischer, ebenfalls kreisringförmi
ger und mit dem ersten Ventilglied 38 zusammenwirkender zweiter
Ventilsitz 68 ausgebildet, der in offenem Zustand über einen
Ringkanal 70 die Unterdruckkammer 14 mit der Arbeitskammer 16
verbinden kann.
Das mit einem Versteifungselement 72 versehene, gummielastische
erste Ventilglied 38 wird von einer ersten Druckfeder 74 in
dichtende Anlage mit dem ersten Ventilsitz 36 und dem zweiten
Ventilsitz 68 gedrückt, die sich mit ihrem einen Ende an dem
Versteifungselement 72 und mit ihrem anderen Ende an einem
ringförmigen Federhalteelement 76 mit L-förmigem Querschnitt
abstützt. Das Federhalteelement 76 wiederum wird von einer sich
an letzterem abstützenden, zweiten Druckfeder 78, deren anderes
Ende sich an einem Einsatz 80 abstützt, axial gegen einen innen
am Steuerventilgehäuseteil 20 ausgebildeten Anschlag 82 ge
drückt. Die zweite Druckfeder 78 hat eine größere Federkraft
als die erste Druckfeder 74.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist das erste Ventil
glied 38 mit einem einstückig angeformten, gummielastischen
Balg 84 versehen, dessen freier Rand verdickt ausgebildet und
dichtend zwischen einem radial nach innen ragenden Vorsprung
des abdichtend im Steuerventilgehäuseteil 20 angeordneten
Einsatzes 80 und einem Ringblech 86 eingeklemmt ist. Das Ring
blech 86 wird von einer sich an ihm abstützenden Kegelfeder 88
gegen den Einsatz 80 gepreßt, deren anderes Ende sich an einer
Stufe des Eingangsgliedes 26 abstützt, so daß die Kegelfeder 88
zugleich das Eingangsglied 26 entgegen der Betätigungsrichtung
vor spannt.
Vom Eingangsglied 26 aus gesehen ist axial jenseits der Elek
tromagnetanordnung 48 an dem Teil 22 des Steuerventilgehäuses
ein dritter, kreisringförmiger Ventilsitz 90 ausgebildet, der
mit einem dem ersten Ventilglied 38 ähnlichen, zweiten Ventil
glied 92 zusammenwirkt und der zusammen mit dem zweiten Ventil
sitz 68 die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 14 und der
Arbeitskammer 16 steuert. Der dritte Ventilsitz 90 hat, jeden
falls zumindest annähernd, denselben Dichtdurchmesser wie der
zweite Ventilsitz 68.
An der Elektromagnetanordnung 48 ist durch einen kurzen axialen
und ringförmig umlaufenden Kragen 93 des Spulengehäuses 52 ein
kreisringförmiger vierter Ventilsitz 94 gebildet, dessen Dicht
durchmesser dem des dritten Ventilsitzes 90 entspricht und der
ebenfalls mit dem zweiten Ventilglied 92 zusammenwirkt. In der
in Fig. 1 wiedergegebenen Ausgangs- oder Ruhestellung des
Steuerventils 18 ist das zweite Ventilglied 92 durch eine
dritte Druckfeder 96 in Anlage an den vierten Ventilsitz 94
vorgespannt, d. h. der dritte Ventilsitz 90 ist in der Ruhestel
lung des Steuerventils 18 offen.
Die gesamte Elektromagnetanordnung 48 ist im Steuerventilgehäu
se 20, 22 axial schwimmend zwischen dem zweiten Ventilglied 92
und einem festen, kreisringförmigen Anschlag 98 gelagert, gegen
den das Spulengehäuse 52 der Elektromagnetanordnung 48 in der
Ruhestellung des Steuerventils 18 aufgrund der federnden Vor
spannung des zweiten Ventilgliedes 92 gedrückt wird. Der gehäu
sefeste Anschlag 98 ist mit einem elastischen Dichtungswulst
100 versehen, um gegen das Spulengehäuse 52 abdichten zu kön
nen.
Es wird nun unter Bezugnahme auf die übrigen Figuren die Funk
tion des Bremskraftverstärkers und insbesondere des Steuerven
tils 18 näher erläutert. Betätigt ein Fahrer das hier nicht
dargestellte Bremspedal, so verschieben sich das Eingangsglied
26 und der Betätigungskolben 28 aus ihrer in Fig. 1 gezeigten
Ruhelage relativ zum Steuerventilgehäuse 20, 22 in Richtung auf
den hier ebenfalls nicht gezeigten hydraulischen Hauptzylinder,
also in den Figuren nach links. Durch diese Verschiebung wird
der erste Ventilsitz 36 vom ersten Ventilglied 38 abgehoben, so
daß von außen durch das Luftfilterelement 42 Atmosphärendruck
am ersten Ventilsitz 36 vorbei und durch den radialen Kanal 40
in die Arbeitskammer 16 strömen kann (Fig. 2). An der bewegli
chen Wand 12 baut sich daraufhin ein Differenzdruck auf, der
die Wand 12 und damit auch das Steuerventilgehäuse 20, 22 nach
links verschiebt. Die entsprechende Servokraft wird über den
Eingangskolben 34 an den nicht dargestellten Hauptzylinder
abgegeben.
Nach einem Lösen des Bremspedals drückt die Kegelfeder 88 das
Eingangsglied 26 relativ zum Steuerventilgehäuse 20, 22 entge
gen der Betätigungsrichtung zurück, d. h. in den Figuren nach
rechts. Der erste Ventilsitz 36 kommt wieder in dichtenden
Kontakt mit dem ersten Ventilglied 38 und öffnet in Fortführung
dieser Bewegung gegen die Kraft der ersten Druckfeder 74 den
zweiten Ventilsitz 68, womit aufgrund des ebenfalls offenen
dritten Ventilsitzes 90 die Verbindung zwischen der Unterdruck
kammer 14 und der Arbeitskammer 16 geöffnet ist. Weil die
Unterdruckkammer 14 ständig mit einer Unterdruckquelle verbun
den ist, beispielsweise mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungs
motors, wird der an der beweglichen Wand 12 anliegende
Differenzdruck unter entsprechender Verringerung der vom Brems
kraftverstärker abgegebenen Servokraft abgebaut (Fig. 3).
Die vorstehende Funktionsbeschreibung betrifft eine mittels des
Eingangsgliedes 26 erfolgende, manuelle Betätigung des Brems
kraftverstärkers. Im Falle einer elektromagnetischen Betätigung
erregt ein mit dem Bremskraftverstärker verbundenes und hier
nicht gezeigtes elektronisches Steuergerät die Spule 56 der
Elektromagnetanordnung 48 mit einer bestimmten Stromstärke, die
der vom Bremskraftverstärker abzugebenden, gewünschten Servo
kraft entspricht. In der Elektromagnetanordnung 48 baut sich
daraufhin ein Magnetfeld auf, das den Anker 50 solange nach
rechts zieht, bis die Arme 64 der mit dem Anker 50 fest verbun
denen Betätigungshülse 60 gegen das erste Ventilglied 38 stoßen
(Fig. 4). Aufgrund des Widerstandes, den das durch die erste
Druckfeder 74 vorgespannte Ventilglied 38 entgegensetzt, ver
schiebt sich anschließend das schwimmend gelagerte Spulengehäu
se 52 der Elektromagnetanordnung 48 in entgegengesetzter
Richtung, d. h. nach links, und drückt das zweite Ventilglied 92
gegen die Kraft der im Vergleich zur ersten Druckfeder 74
schwächeren dritten Druckfeder 96 in dichtende Anlage an den
dritten Ventilsitz 90 (Fig. 5).
Sodann nehmen der Anker 50 und die mit ihm starr verbundene
Betätigungshülse 60 ihre zuvor unterbrochene Bewegung nach
rechts wieder auf, wodurch das erste Ventilglied 38 gegen die
Kraft der ersten Druckfeder 74 nach rechts verschoben und
dadurch vom ersten Ventilsitz 36 abgehoben wird (Fig. 6). Der
zweite Ventilsitz 68 ist in diesem Zustand ebenfalls geöffnet,
jedoch ist der dritte Ventilsitz 90 wie zuvor erwähnt geschlos
sen, so daß keine Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 14
und der Arbeitskammer 16 besteht. Vielmehr erfolgt, wie im
Zusammenhang mit der manuellen Betätigung beschrieben, durch
den geöffneten ersten Ventilsitz 36 eine Zufuhr von Atmosphä
rendruck zur Arbeitskammer 16 und daraus resultierend eine
Verschiebung der beweglichen Wand 12, die über den Flansch 24
auf das Steuerventilgehäuse 20, 22 übertragen wird. Der Betäti
gungskolben 28, der über seine Verbindung mit dem Eingangsglied
26 durch die Kegelfeder 88 entgegen der Betätigungsrichtung
vorgespannt ist, folgt dieser Bewegung jedoch nicht, so daß es
zu einer Relativerschiebung zwischen dem Steuerventilgehäuse
20, 22 und dem Betätigungskolben 28 kommt, die den ersten
Ventilsitz 36 wieder schließt. Dies passiert solange, bis der
an dem Anschlag 46 des Verstärkergehäuses 10 anliegende Quer
riegel 44 durch Inkontaktkommen mit der in den Figuren rechten
Seitenwand des radialen Kanals 40 bei einer weiteren, relativ
zum Verstärkergehäuse 10 erfolgenden Verschiebung des Steuer
ventilgehäuses 20, 22 zwangsweise mitgenommen wird (Fig. 7).
Erst wenn, wie in Fig. 7 dargestellt, der Querriegel 44 an der
rechten Wand des radialen Kanals 40 anschlägt, führt jeder
weitere Öffnungshub des Ankers 50, der durch die Betätigungs
hülse 60 und ihre Arme 64 auf das erste Ventilglied 38 übertra
gen wird, zum Abheben des ersten Ventilgliedes 38 vom ersten
Ventilsitz 36. In dieser Stellung, die auch als Regelstellung
bezeichnet wird, ist die erste Druckfeder 74 soweit zusammenge
drückt, daß das Versteifungselement 72 des ersten Ventilgliedes
38 in Kontakt ist mit dem Federhalteelement 76. Das bedeutet,
daß die durch eine Verschiebung des Ankers 50 hervorgerufene
Öffnung des ersten Ventilsitzes 36 gegen die Kraft sowohl der
ersten Druckfeder 74 als auch der stärkeren, zweiten Druckfeder
78 erfolgen muß.
Von der Regelstellung aus arbeitet somit die Elektromagnet
anordnung 48 beim Öffnen des ersten Ventilsitzes 36 gegen eine
steilere Federkennlinie (Fig. 8). Die Erhöhung der Stromstärke,
die für eine gewünschte Hubänderung des Ankers 50 in Öffnungs
richtung des ersten Ventilgliedes 38 erforderlich ist, muß
deshalb größer ausfallen, was aufgrund des dadurch erreichten,
geringeren Regelaufwandes regelungstechnisch vorteilhaft ist.
Fig. 9 zeigt einen Zustand, der sich nach dem Beenden einer
elektromagnetischen Betätigung des Steuerventils 18 einstellt,
d. h. bei Entregung der Spule 56. Der zweite Ventilsitz 68 und
der dritte Ventilsitz 90 sind geöffnet, während der erste
Ventilsitz 36 geschlossen ist, so daß durch die dann bestehende
Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 14 und der Arbeitskam
mer 16 ein an der beweglichen Wand 12 anliegender Druckunter
schied abgebaut werden kann.
Claims (12)
1. Pneumatischer Bremskraftverstärker insbesondere für Kraft
fahrzeuge, mit einem Verstärkergehäuse (10), dessen Innenraum
durch zumindest eine bewegliche Wand (12) in eine Unterdruck
kammer (14) und eine Arbeitskammer (16) unterteilt ist, und mit
einem längs einer Achse (A) in das Verstärkergehäuse (10)
ragenden Steuerventil (18) zum Steuern einer auf die bewegliche
Wand (12) einwirkenden pneumatischen Druckdifferenz, das ein
Steuerventilgehäuse (20, 22) aufweist, mit dem die bewegliche
Wand (12) kraftübertragend verbunden ist, und das einerseits
durch ein mechanisches Eingangsglied (26) und unabhängig davon
andererseits durch eine ein Gehäuse (52) und einen Anker (50)
aufweisende Elektromagnetanordnung (48) betätigbar ist, wobei
das Steuerventil (18) einen ersten Ventilsitz (36), der die
Zufuhr von Atmosphärendruck oder Überdruck zur Arbeitskammer
(16) steuert, und einen zweiten Ventilsitz (68) aufweist, der
der die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer (14) und der
Arbeitskammer (16) steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - ein dritter Ventilsitz (90) vorhanden ist, der zusammen mit dem zweiten Ventilsitz (68) die Verbindung zwischen der Unter druckkammer (14) und der Arbeitskammer (16) steuert,
- - der zweite Ventilsitz (68) mit einem ersten Ventilglied (38) und der dritte Ventilsitz (90) mit einem zweiten Ventilglied (92) zusammenwirkt, wobei bezüglich der Achse (A) der zweite Ventilsitz (68) und das erste Ventilglied (38) auf einer Seite der Elektromagnetanordnung (48) und der dritte Ventilsitz (90) und das zweite Ventilglied (92) auf der gegenüberliegenden Seite der Elektromagnetanordnung (48) angeordnet sind, und daß
- - der dritte Ventilsitz (90) nur durch eine Betätigung der Elektromagnetanordnung (48) schließbar ist.
2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilsitz (36) konzen
trisch zum zweiten Ventilsitz (68) angeordnet ist und ebenfalls
mit dem ersten Ventilglied (38) zusammenwirkt.
3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilsitz (68) und der
dritte Ventilsitz (90) am Steuerventilgehäuse (20, 22) ausge
bildet sind.
4. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ventilsitz (68) und der
dritte Ventilsitz (90) einen zumindest annähernd gleichen
Dichtdurchmesser aufweisen.
5. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetanordnung (48)
axial schwimmend im Steuerventilgehäuse (20, 22) gelagert ist.
6. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventilglied (92) von dem
dritten Ventilsitz (90) weg und in Richtung auf die Elektro
magnetanordnung (48) federnd vorgespannt ist.
7. Bremskraftverstärker nach Anspruch 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet, daß bei unbetätigter Elektromagnet
anordnung (48) das Gehäuse (52) der Elektromagnetanordnung (48)
aufgrund der Federvorspannung des zweiten Ventilgliedes (92)
dichtend zwischen dem zweiten Ventilglied (92) und einem fest
stehenden Anschlag (98) des Steuerventilgehäuses (20, 22)
eingespannt ist.
8. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (50) der Elektromagnet
anordnung (48) mit einer Betätigungshülse (60) gekoppelt ist,
die beim Betätigen der Elektromagnetanordnung (48) auf das
erste Ventilglied (38) einwirkt, um es vom ersten Ventilsitz
(36) abzuheben.
9. Bremskraftverstärker nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventilglied (38) von zwei
in Reihe geschalteten, unterschiedlich starken Federn (74, 78)
in Richtung auf den ersten Ventilsitz (36) vorgespannt ist, von
denen die zweite und stärkere Feder (78) nur beim durch die
Betätigungshülse (60) erfolgenden Abheben des ersten Ventil
gliedes (38) vom ersten Ventilsitz (36) wirksam ist.
10. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilsitz (36) an einem
mit dem Eingangsglied (26) gekoppelten Betätigungskolben (28)
ausgebildet ist.
11. Bremskraftverstärker nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (28) die
gesamte Elektromagnetanordnung (48), das zweite Ventilglied
(92) und den dritten Ventilsitz (90) axial durchsetzt.
12. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventilgehäuse (20, 22)
aus zumindest zwei axial aufeinanderfolgenden Teilen (20, 22)
besteht, wobei der zweite Ventilsitz (68) in dem einen Teil
(20) und der dritte Ventilsitz (90) in dem anderen Teil (22)
des Steuerventilgehäuses ausgebildet ist.
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- 1998-01-26 DE DE1998102847 patent/DE19802847C2/de not_active Expired - Fee Related
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