DE3042096C2

DE3042096C2 - Unterdruck-Bremskraftverstärker

Info

Publication number: DE3042096C2
Application number: DE3042096A
Authority: DE
Inventors: Yohichi Chiryu Aichi Furuta
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1979-11-09
Filing date: 1980-11-07
Publication date: 1986-01-23
Also published as: GB2064690B; GB2064690A; FR2469589A1; JPS5671660A; JPS5845379B2; FR2469589B1; FR2528780B1; FR2528780A1; DE3042096A1; US4562696A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Unterdruck-

Bremskraftverstärker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 28 19 466 ist ein Bremskraftverstärker dieser Art bekannt bei dem auf den entgegengesetzten Seiten des bewegbaren Wandelements eine

i; Druckdifferenz erzeugt werden kann, die dazu führt, daß das Wandelement vom höheren Druck in Richtung zum niedrigeren Druck verstellt bzw. verschoben wird.

Das Folgesteuerventil des Bremskraftversiärkers, das vom Fahrer des Fahrzeuges betätigt wird, steuert die Stärke des Unterdrucks, der auf einer Seite am bewegbaren Wandelement angelegt wird. Das bewegbare Wandelement ist mit dem Hauptbremszylinder einer hydraulischen Bremsanlage des Kraftfahrzeugs derart verbunden, daß dann, wenn am bewegbaren Wandelement die Druckdifferenz wirkt und somit eine Bewegung des Wandelements erzwungen wird, Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder in die hydraulische Bremsanlage verdrängt wird, so daß die Bremsen des Fahrzeugs angelegt werden können.

Der bekannte Bremskraftverstärker ist dabei so aufgebaut, daß das axiale Öffnungsmaß des Unterdruck-Ventilsitzes in der inaktiven Ruhestellung des Bremskraftverstärkers geringfügig kleiner ist als ein axiales Spielbewegungsmaß zwischen Steuerelement und Kraftkolben, genauer gesagt etwas kleiner als das axiale Spiel des Keils in der Ringnut des Steuerelements, Dies führt in gewissen Situationen zu einem unzureichenden Ansprechverhalten des Bremskraftverstärkers, da der Normaldruck-Ventilsitz ers! nach Tiarücklegen eines relativ großen axialen Hubs des Steuerelements um ein dementsprechend kleines Maß aufgesteuert werden kann.

Bei der Auslegung und Konstruktion von Bremskraftverstärkern für Bremsanlagen ist es allerdings zweckmäßig, diese derart auszubilden, daß aus Sicherheitsgründen die Phase zu Beginn der Bremsbeaufschlagung, wenn der Fahrer zunächst das Bremspedal bewegt, bis das Folgesteuerventil die Strömungsverbindung zwischen den beiden Seiten des bewegbaren Wandeleso ments unterbricht, auf ein Minimum verkürzt ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Bremskraftverstärker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der so schnell wie möglich auf die Betätigung des Bremspedals anspricht

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Das erfindungsgemäße axiale Spiel für den Keil in der Radialausnehmung des Kraftkolbens ermöglicht es, dem Keil zeitlich gezielt beim Rückstellvorgang eine zusätzliche Bewegungsfreiheit in axialer Richtung zu verleihen, die dafür sorgt, daß während dieser Betriebsphase des Bremskraftverstärkers der Unterdruck-Ventilsitz maximal geöffnet werden kann. Die Abstützung des Steuerelements im inaktiven Zustand des Bremskraftverstärkers über den Keil sorgt hingegen dafür, daß dieses zusätzliche Bewegungsmaß beim Betätigen des Bremspedals nicht erst überbrückt werden muß.

um den Unterdruck-Ventilsitz zu schließen. Daraus folgt aber, daß es die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen, den Ventilspalt des Unterdruck-Ventilsitzes zu verkleinern, was wiederum bedeutet, daß der Bremskraftverstärker bereits bei geringerer Axialbewegung des Steuerelements, d. h. wesentlich schneller anspricht zumal der Normaldruck-Ventilsitz in kürzerer Zeit nach Pedalbetätigung weiter geöffnet werden kann. Dadurch wird aber das Ansprechverhalten stark verbessert, wobei sich der zusätzliche Vorteil ergibt, daß beim Rückhub des Bremspedals ebenfalls bedingt durch das axiale Spiel im Kraftkolben ein sehr schneller Druckausgleich zwischen den beiden Arbeitskammern des Bremskraftverstärkers stattfinden kann. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen eröffnen somit durch die von der Abstützungsstellung des WandeSements unabhängige Abstützung des Steuerelements die besonders vorteilhafte Möglichkeit, das axiale Aufsteuerungsmaß des Unterdruck-Ventilsitzes so klein zu halten, daß in der inaktiven Ruhestellung des Kraftkolbens gerade noch eine Strömungsverbindung zwischen den beiden Arbeitskammern aufrecht erhalten wird, ohne daß dadurch das maximale Aufsteuerungsmaß des Nonraldruck-Ventilsitzes beeinträchtigt werden würde.

Zu einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers gelangt man mit den Merkmalen gemäß Unteranspruch 7, mit denen der vom Keil benötigte axiale Bauraum auf ein Minimum reduziert werden kann, ohne dadurch bei längerem Betrieb die stabile Lage des Steuerelements in der inaktiven Ruhestellung des Bremskraftverstärkers zu verändern bzw. zu beeinträchtigen.

Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert Es zeigt

Fig.! einen axialsn Schnitt durch den Bremskraftverstärker und

F i g. 2 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie H-II in Fig. 1.

Die in F i g. 1 ausschnittsweise dargestellte Bremsanlage umfaßt einen Unterdruck-Bremskraftverstärker bzw. Servomotor 12, der mit einem nicht dargestellten Hauptbremszylinder verbunden ist damit nicht dargestellte Vorderradbremsen und Hinterradbremsen mit Bremsöldruck beaufschlagt werden, wenn der Fahrer auf ein η ich ι dargestelltes Pedal eine gewisse Kraft ausübt

Der Servomotor \2 umfaßt ein erstes Gehäuseteil 22, das mit einem zweiten Gehäuseteil 24 mittels einer Bajonettverbindung 26 fest verbunden ist Innerhalb des so ersten Gehäuseteils 22 und des zweiten Gehäuseteils 24 ist ein bewegbares Wandelement 28 angeordnet das eine erste Arbeitskammer 30 mit variablem Volumen und eine zweite Arbeitskammer 32 mit variablem Volumen abteilt Das Wandelement 28 umfaßt eine mittige Nabe 34, von der eine Stützplatte 36 ausgeht Eine Membran 40 weist an ihrem AuGenrand eine erste Wulst 42 auf, die zwischen einem Flansch 44 am zweiten Gehäuseteil 24 und dem ersten Gehäuseteil 22 eingeklemmt ist, und hat ferner eine zweite Wulst 48, die in eine Nut 50 neben der Stützplatte 36 eingeschnappt ist

Die Nabe 34 ist min einem nach hinten vorstehenden Vorsprung 52 versehen, der durch eine öffnung 54 im zweiten Gehäuseteil 24 verläuft Der Vorsprung 52 v/eist eine axiale Bohrung 56 auf, in der ein Steuerventil 58, genauer gesagt ein Folgesteuerventil, angeordnet ist, auf das die Eingangsgröße gegeben wird, die vom nicht dargestellten Pedal über eine Schubstange 60 zugeführt wird.

Das Steuerventil 58 umfaßt eine Tellerventilbaugruppe 62, die bei einer Verschiebung des als Kolben 66 ausgebildeten Steuerelements durch die Schubstange 60 in der Weise betätigt wird, daß sie nacheinander den Unterdruck abschaltet und Luft bzw. atmosphärischen Druck durchläßt so daß sich eine Druckdifferenz am Wandelement 28 ausbilden kann.

Die Tellerventilbaugruppe 62 umfaßt eine Stirn- bzw. Ventilfläche 68, die über einen flexiblen Abschnitt 70 mit einer festgelegten Wulst 64 verbunden ist Die Wulst 64 wird in der Bohrung 56 von einem Halteteil 72 festgehalten, das die Wulst 64 gegen den Vorsprung 52 drückt Eine am Halteteil 72 angreifende erste Feder 74 versucht die Ventilfläche 68 gegen einen Unterdruck-Ventilsitz 67 zu drücken, der an einem I Jnterdruckkanal 76 ausgebildet ist Der Unterdruckkanal 76 verbindet die erste Arbeitskammer 30 mit dem Inneren der Bohrung 56 in der Nabe 34. Eine zwischen dem Halteteil 72 und einem Ring 82, der sich an einer Sprüher 80 an der Schubstange 60 abstützt, angeordnete zweite Feder 78 versucht einen Normaldruck-Ventilsitz 84 am Kolben 66 in Berührung mit der Stirnfläche 68 zu drücken. Während dies der Fall ist d- h. im dargestellten Zustand, wird durch Unterdruck, der vom Saugrohr durch eine Leitung 92 und ein nicht dargestelltes Rückschlagventil in die vordere Arbeitskammer 30 gelangt Luft aus der zweiten Arbeitskammer 32 mit variablem Volumen abgesaugt und zwar durch einen Kanal 86 in die Bohrung 56 und von dort durch den Unterdruckkanal 76 im Wandelement 28.

Das linke vordere Ende des Kolbens 66 erstreckt sich in eine Bohrung 94, die in Verbindung mit einer Reaktionskammer 96 steht Die Reaktionskammer 96 ist als gestufte Bohrung ausgebildet und weist zwei Ringschuliern 98 und 100 auf. Jn der gestuften Reaktionskammer 96 sind eine Platte 102, ein Element 104 aus gummiartigem Material sowie ein Kopf 106 eines angetriebenen Elementes 108 eingeschlossen. Das angetriebene Element 108 steht in Verbindung mit einem nicht dargestellten Hauptkolben des nicht dargestellten Hauptbremszylinders. Die Platte 102 kann in der Reaktionskammer 96 frei gleiten und bildet einen Zwischenraum Cmit der Schulter 100, was im folgenden noch ausführlicher beschrieben wird.

Am Kolben 66 ist eine Ringnut 110 ausgebildet, die in Eingriff mit einem Gabel abschnitt 112a eines Sicherungsteils bzw. Keils 112 steht Der Keil 112 weist zwei Finger 112A auf, die am Gehäuseteil 24 anliegen können. Im Vorsprung 52 ist der Kanal 86 ausgebildet durch den eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer 32 und dem Inneren des Vorsprungs 52 besteht Der Gabelabschnit' 112a sitzt in einer Ausnehmung 116 im Vorsprung 52, wobei zwischen dem Gabelabschnitt 112a und der Ausnehmung 116 eine axiale Spielpassung besteht so daß in der in F i g. 1 dargestellten Ruhestellung des Servomotors ein Zwischenraum B zwischen dem Gabelabschnitt 112a und der hinteren Wand der Ausnehmung 116 vorhanden ist, was noch ausführlicher erläutert wird.

Im folgenden wird die Funktionsweise der vors-'ehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsiorm erläutert.

Im dargestellten Zustand nimmt jedes Teil bzw. Element des Servomotors 12 seine Ruhestellung ein. Dabei wirken der Unterdruck-Ventilsitz 67 und die Ventilfläche 68 in der Weise miteinander zusammen, daß zwischen ihnen ein kleiner Zwischenraum A besteht, wogegen der Normaldruck-Ventilsitz 84 in Berührung mit

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der Ventilfläche 68 der Tiillerventilbaugruppe 62 steht, die Ventilfläche 68 und gleichzeitig die Ventilfläche 68

so daß die Kammer 32 in Verbindung mit der anderen weg vom Unterdruck-Ventilsitz 67, so daß der in der

Kammer 30 steht und in beiden Kammern im Betrieb Kammer 30 herrschende Unterdruck die hintere Kam- Unterdruck herrscht Die unter atmosphärischem mer 32 entleeren kann, so daß das Wandelement 28 auf Druck stehende Luft in der Bohrung 36, die in diese 5 beiden Seiten mit Unterdruck beaufschlagt ist.

durch ein Filter 18 gelangt, ist abgetrennt Wenn der Währenddes Rückstellvorgangs wird der Keil 112 zu

Fahrer auf das nicht dargestellte Pedal eine Eingangs- Beginn des Pedalhubes unter Federbelastung durch die

kraft ausübt, wird die Schubstange 60 so verschoben. Feder 78 und durch den Kolben 66 nach rechts gescho-

daß die Feder 74 die Ventilfiädie 68 der Tellerventilbau- ben, bis der Gabelabschnitt 112a an der hinteren Wand

gruppe 62 gegen den Unterdruck-Ventilsitz 67 drücken to der Ausnehmung 116 anliegt, so daß der Spielraum B

kann, so daß die Verbindung zwischen der ersten Kam- beseitigt ist, was zur Folge hat, daß sich die Ventilfläche

mer 30 und der Bohrung 56 durch den Unterdruckkanal 68 vom Unterdruck-Ventilsitz 67 um eine maximale

76 unterbrochen wird. Deir Zvrischenraum A ist so be- Strecke entfernt, so daß ein größtmöglicher freier Strö-

rechnet, daß er den kleinsten Wert hat, der notwendig mungsquerschnitt zwischen der Ventilfläche 68 und dem

und ausreichend ist, um die Verbindung zwischen der 15 Unterdruck-Ventilsitz 67 besteht, durch den die Luft aus

ersten Kammer 30 und der Bohrung 36 in der Ruheste!- der hinteren Kammer 32 schnell abgesaugt werden

lung aufrechtzuhalten. Wenn dann die Schubstange 60 kann. Auf diese Weise wird unverzügliche Rückstellung

weiter verschoben wird, wird dadurch der Normal- des Servomotors erreicht. Dieser größte freie Strö-

druck-Ventilsitz 84 von deir Yjüitüfläche 68 abgehoben niungsquerschnitt bleibt erhalten, bis der Kci! 112 sn der

so daß Luft unter atmosphärischem Druck, die in der 20 Innenseite des hinteren Gehäuseteils 24 mit seinen Fin-

Bohrung 56 vorhanden ist, durch den Kanal 86 in die gern 112/) anliegt und unmittelbar darauf das Wandelc-

hintere Kammer 32 gelangen kann. Wenn Luft unter ment 28 mit dem Anschlag 90 am Gehäuseteil 24 zur

atmosphärischem Druck in der hinteren Arbeitskammer Anlage kommt Der Zwischenraum B nimmt dann wic-

32 wirkt und in der vorderen Arbeitskammer 30 Unter- der seine ursprüngliche Größe an, wie sie zwischen dem

druck herrscht, wirkt am Wandelement 28 eine Druck- 25 Gabelabschnitt 112a und der rechten Wand der Ausneh-

differenz. Diese Druckdifferenz erzeugt eine Stell- bzw. mung 116 gezeigt ist

Servokraft, die über die Nabe M, die Platte 102 und das Der Zwischenraum C ist so berechnet, daß sich ein Element 104 aus gummiartigem Material zum Kopf 106 Anschk £ für die Platte 102 ergibt, wenn sich der Kolben

des getriebenen Elementes 108 übertragen wird und 66 während des Rückstellvorganges nach rechts relativ

dieses verschiebt, so daß im nicht dargestellten Haupt- 30 zur Nabe 34 bewegt, damit eine zu starke Verformung

bremszylinder auf übliche Weise ein Bremsfluiddruck des Elementes 104 aus gummiar::gem Material verhin-

aufgebaut wird. dert wird und die Lebensdauer des Elementes 104 er-

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß höht ist

die Anmeldung gemäß ermöglichte kleinstmögliche Di- Wenn kein Unterdruck zur Verfügung steht und der mensionierung des Zwischenraumes A die günstige 35 Fahrer die Bremsen ohne Bremskraftverstärkung betä-Wirkung hat, daß die Verbindung zwischen der ersten tigen muß, wird der Kopf 106 relativ zur Nabe 34 verKammer 30 und der Bohrung 56 während der Anfangs- schoben, bis die rechte Seite der Ringnut 110 des Kolphase der Bremsbetätigung: schnell unterbrochen wird, bens 66 am Gabelabschnitt 112a des Keils 112 anliegt, so daß schnell eine Bremswirkung erzielt werden kann wonach dann der Kolben 66 die Nabe 34 und somit das bzw. das Ansprechverhalten der Bremsanlage verbes- 40 Wandelement 28 entgegen der Kraft der Rückstellfeder sert ist 88 verschiebt und dabei das angetriebene Element 108

Während des Bremsbetriebes wird ein größerer An- nach links drückt

teil der im Element 104 aus gummiartigem Material auf- Es sei noch einmal darauf hingewiesen, daß die Ventiltretenden Reaktionskraft von der Ringschulter 98 des fläche 68 der Tellerventilbaugruppe 62 und der Unter-Vorsprungs 52 aufgenommen, während die übrige Re- 45 druck-Ventilsitz 67 in der dargestellten Ruhestellung aktionskraft von der Platte 102 aufgenommen wird und des Servomotors 12 den kleinstmöglichen Abstand havon dieser wiederum zum Kolben 66 Obertragen wird, ben können, der notwendig ist um für den Unterdruck so daß der Fahrer sie über die !Schubstange 60 und das eine Strömungsverbindung aufrechtzuhalten. Maximal nicht dargestellte Bremspedal spüren kann. wird der Abstand zur Ventilfläche 68 jedoch, wenn der

Der Zwischenraum B besteht im dargestellten Ruhe- 50 Servomotor 12 betätigt wird, um unverzüglich die

zustand, während der Keil 112 mit seinen Fingern 1126 Druckdifferenz am Wandelement 28 aufzubauen oder

an der Innenseite des Gehäuseteils 24 anliegt und wäh- um zum Rückstellen die in der Arbeitskammer 32 vor-

rend die linke Seite der Ringnut 110 des Kolbens 66 von handene Luft schnell abzusaugen. Dies hat eine Erhö-

der Kraft der Feder 88 in Anlage am Keil gehalten wird. hung bzw. Verbesserung der Ansprecheigenschaften

Der Zwischenraum B ist auslegtingsgemäß so dimensio- 55 des Servomotors bzw. Bremskraftverstärkers 12 auf die

niert, daß der Kolben 66 um die dem Zwischenraum A vom Fahrer aufgebrachte Eingangskraft zur Folge, was

entsprechende Strecke sowie außerdem so weit nach die Sicherheitswirkung der Bremsanlage erhöht

vorne bewegt werden kann, daß sich der Normaldruck-

Ventilsitz 84 von der Ventilfläche 68 um eine so große Hierzu 1 Blatt Zeichnungen Strecke entfernen kann, daß! die in der Bohrung 56 vor- 60

handene Luft unter atmosphärischem Druck schnell in
die hintere Kammer 32 gellangen kana Dies führt zu
schnellem Aufbau der Druckdifferenz am Wandelement
28 und bedeutet somit, daß das gewünschte bessere Ansprechverhalten der Tellerventilbaugruppe 62 und so- 65
mit des Servomotors 12 zusätzlich verbessert wird.
Wenn die Eingangskraft nicht mehr wirkt, drückt die
Rückstellfeder 88 den Normaldruck-Ventilsitz 84 gegen

Claims

Patentansprüche:

1. Unterdruck-Bremskraftverstärker mit einem Gehäuse, das durch ein als Kraftkolben wirkendes Wandelement in zwei Arbeitskammern unterteilt ist, deren Druckdifferenz durch ein vom Kraftkolben getragenes Folgesteuerventil mit einem Unterdruck- und einem Normaldruck-Ventilsitz derart steuerbar ist, daß der Kraftkolben im inaktiven Betrieb unter Einwirkung einer Rückstellfeder eine festgelegte axiale Ruhestellung einnehmen kann, in der der Normaldruck-Ventilsitz geschlossen ist und im aktiven Betrieb nach Verschließen des Unterdruck-Ventilsitzes den Normaldruck-Ventilsitz zur Erzeugung einer Arbeits-Druckdifferenz aufsteuern kann, wobei das Folgesteuerventil ein im Kraftkolben gleitend verschiebbares und mit dem Bremspedal in Wirkverbindung stehendes Steuerelement aufweist, Jas mit einem die Ventilsitze steuernden Teiierveniiielerr.er.i zusanur.cr.wirkt und eine Ringnut besitzt, in die ein sich durch eine Radialausnehmung im Kraftkolben erstreckender Keil eingreift, der das Steuerelement mit dem Kraftkolben unter Ermöglichung einer begrenzten axialen Relativ-Spielbewegung zwischen dem Steuerelement und dem Kraftkolben verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (112) mit axialem Spiel (B) in der Radialausnehmung (116) aufgenommen ist und in der inaktiven Ruhestellung des Kraftkolbens (Wandelement 28) unter Einwirkung der Rückstellkraft des Steuerelements (Kolben 66) an einem gehäusefesten Punkt anliegt

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil ν 112) mit axialem Spiel in der Ringnut (110) des Steuerelements (Kolben 66) aufgenommen ist

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäusefeste Punkt von der Innenseite des Gehäuses (22,24) gebildet ist

4. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftkolben (Wandelement 28) bei seiner Rückhubbewegung nach der Anlage des Keils (112) an dem gehäusefesten Punkt derart weiterbewegbar ist, daß er den Abstand zwischen dem Unterdruck-Ventilsitz (67) und der Ventilfläche (68) des Tellerventilelements (62) bis auf einen kleinen Zwischenraum (A) verringert

5. Bremskraftverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Spiel (B) des Keils (112) in der Radialausnehmung (116) größer ist als der Zwischenraum (A) zwischen Unterdruck-Ventilsitz (67) und Ventilfläche (68) in der inaktiven Ruhestellung des Kraftkolbens (Wandelement 28).

6. Bremskraftverstärker nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (A) derart bemessen ist, daß er gerade noch ausreicht, in der inaktiven Ruhestellung des Kraftkolbens (Wandelement 28) eine ausreichende Strömungsverbindung zwischen den beiden Arbeitskammern (30 und 32) herzustellen.

7. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche I bis 6, wobei der Keil (112) einen in der Radialausnehmung (116) aufgenommenen und in die Ringnut (110) eingreifenden Gabelabschnitt (U2a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gabelabschnitt (112a,) radial außerhalb der Radialausnehmung (116) in zwei Finger {U2b) übergeht, die mit dem Gehäuse (22, 24) in Anlagekontakt bringbar sind.