DE60304720T2

DE60304720T2 - Pneumatischer bremskraftverstärker

Info

Publication number: DE60304720T2
Application number: DE60304720T
Authority: DE
Inventors: Juan Simon Bacardit; Bruno Berthomieu; Fernando Sacristan
Original assignee: Bosch Sistemas de Frenado SL
Current assignee: Bosch Sistemas de Frenado SL
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2023-09-10
Also published as: FR2844764B1; RU2005111599A; FR2844764A1; EP1542891A1; PT1542891E; JP2005538889A; ATE323631T1; DE60304720D1; KR20050057370A; CN1305718C; AU2003267339A1; KR100943853B1; JP4519650B2; US20060022517A1; WO2004026653A1; CN1681693A; RU2309862C2; ES2260640T3; EP1542891B1; US7201456B2

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Servomotor zur Bremsunterstützung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Die Servomotoren dieses Typs weisen in bekannter Weise eine Unterdruckkammer und eine Arbeitskammer auf, die durch eine dichte Membran voneinander getrennt sind, welche von einer Schürze getragen ist, die einem Kolben zugeordnet ist, der sich aufgrund einer Druckdifferenz zwischen den beiden Kammer in die eine Richtung und durch eine Rückstellfeder in die andere Richtung axial verlagern kann.
Der Kolben des Servomotors ist zwischen einer von einem Bremspedal betätigten Steuerstange und einer Schubstange angebracht, welche einen Kolben eines Hauptbremszylinders (im Allgemeinen den Primärkolben eines Tandemhauptzylinders) antreibt.
An ihrem servomotorseitigen Ende endet die Steuerstange in einen Tauchkolben, der in einer Aufnahme des Kolbens in eine axiale Translationsbewegung geführt ist. Diese Aufnahme mündet auf eine Reaktionsscheibe, die aus einem Material besteht, das nicht zusammendrückbar ist, z.B. Elastomer oder dergleichen, und die zwischen dem Kolben und der Schubstange angeordnet ist.
Ein Dreiwegeventil ist im Kolben um die Steuerstange angebracht und weist ein ringförmiges Ventilelement auf, das mit einem am Kolben ausgebildeten Dichtsitz und einem am Tauchkolben ausgebildeten Dichtsitz zusammenwirkt. Dieses Ventil wird durch die Verlagerung der Steuerstange betätigt und steuert die Versorgung des Servomotors mit atmosphärischer Luft.
In der Ruhestellung, in einem Zustand, in dem keine Bremsung erfolgt, ist die Arbeitskammer des Servomotors durch das Ventilelement des Dreiwegeventils von der Außenatmosphäre getrennt und mit der Unterdruckkammer verbunden, die selbst mit einer Unterdruckquelle wie etwa dem Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs verbunden ist. Wenn der Fahrer auf das Bremspedal drückt, wird die Steuerstange zum Servomotor verlagert und betätigt das Dreiwegeventil, bei dem das Ventilelement die Verbindung zwischen den beiden Kammern trennt und einen Durchgang zur Versorgung der Arbeitskammer mit atmosphärischer Luft öffnet. Unter der Wirkung der allmählich steigenden Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern verlagert der Kolben des Servomotors die Schubstange zum Hauptzylinder zur Beseitigung der mechanischen Spiele im Bremskreis während einer Anfangsphase der Bremsung, die Sprungphase genannt wird, und wenn der Fahrer weiterhin auf das Bremspedal drückt, steigt dann allmählich der Druck in der Arbeitskammer des Servomotors, und der Ausgangsdruck des Hauptzylinders steigt linear in Abhängigkeit von der auf die Steuerstange aufgebrachten Kraft bis zu einer Sättigungsphase an, in der die von dem Servomotor gelieferte Unterstützung maximal ist und nicht mehr ansteigt, wobei der Druck in der Arbeitskammer dem atmosphärischen Druck entspricht.
Bei diesem Betrieb ist der Druck am Ausgang des Hauptzylinders sowohl von der von dem Servomotor gelieferten Unterstützung als auch von dem Wert dieses Drucks am Ende der Sprungphase bei einer bestimmten auf die Steuerstange ausgeübten Kraft bestimmt.
Das Ziel der Erfindung besteht insbesondere darin, bei einer Schnellbremsung den Druck am Ausgang des Hauptzylinders am Ende der Sprungphase auf einfache und wirtschaftliche Weise zu erhöhen, indem so wenig Zusatzteile wie möglich verwendet werden und der Platzverbrauch nicht wesentlich erhöht wird.
Dazu schlägt sie einen pneumatischen Servomotor zur Bremsunterstützung des vorgenannten Typs vor, der z.B. aus der DE 198 35 772 A bekannt ist, mit einem Kolben, der zwischen einer Steuerstange und einer Schubstange angebracht ist, wobei die Steuerstange in einen Tauchkolben endet, der in einer Aufnahme des Kolbens translatorisch geführt ist, und einem Dreiwegeventil, das im Kolben um die Steuerstange angebracht ist und ein Ventilelement aufweist, das mit einem Sitz des Kolbens und mit einem Sitz des Tauchkolbens für die selektive Vesorgung des Servomotors mit atmosphärischer Luft zusammenwirkt, mit einer zylindrischen Hülse, die in der Aufnahme um den Tauchkolben axial gleitend angebracht ist, und mit Mitteln, die die Hülse kontinuierlich elastisch zum Ventilelement des Dreiwegeventils so beaufschlagen, dass dieses Ventilelement von seinem Sitz am Tauchkolben entfernt und somit die Versorgung einer Arbeitskammer des Servomotors mit atmosphärischer Luft erhöht wird, wobei dieser weiterhin Mittel zur axialen Blockierung der Hülse in einer von dem Ventilelement beabstandeten Stellung und Mittel zur Freigabe der Hülse aufweist, die auf die Verlagerungsgeschwindigkeit der Steuerstange und des Tauchkolbens in Bremsrichtung ansprechen und die Hülse freigeben, wenn diese Geschwindigkeit mindestens einem vorbestimmten Wert entspricht oder größer ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Servomotor ist es durch die Verlagerung der Hülse, die durch eine schnelle Verlagerung der Steuerstange, d.h. bei einer Schnellbremsung, ausgelöst wird, möglich, die Sprungphase zu verlängern und somit den Wert des Drucks am Ausgang des Hauptzylinders am Ende der Sprungphase und auch während der auf die Bremsung folgenden Phase bis zur Sättigung des Servomotors zu erhöhen. Somit ist der Druck am Ausgang des Hauptzylinders bei einer Schnellbremsung bei gleicher auf die Steuerstange ausgeübten Kraft höher als der Druck am Ausgang des Hauptzylinders bei einer normalen Bremsung. Dadurch wird die Wirkung der Bremsung entsprechend verstärkt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Mittel zur axialen Blockierung der Hülse in der Aufnahme zwischen dem Tauchkolben und dem Kolben angeordnet und weisen ein elastisch verformbares Element zum Zurückhalten der Hülse auf, wobei dieses Element in einer ringförmigen Nut der im Kolben ausgebildeten Aufnahme angebracht ist.
Ein Teil des Rückhalteelements erstreckt sich zum Tauchkolben und liegt an einer Rampe oder an einem schrägen Oberflächenabschnitt des Tauchkolbens an, um vom Tauchkolben entfernt zu werden und die Hülse freizugeben, wenn der Tauchkolben in Bezug auf den Kolben axial zur Schubstange hin verlagert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Rückhalteelement aus einer Klammer aus Federstahldraht gebildet, die mindestens eine Biegung aufweist, die in der Nut der Aufnahme aufgenommen ist, und mindestens eine Biegung, die in einer Einkerbung der Hülse aufgenommen ist.
Diese Mittel sind einfach, kostengünstig und nehmen wenig Raum ein.
Der erfindungsgemäße Servomotor weist auch Mittel auf, die von dem Kolben getragen sind und die axiale Verlagerung der Hülse zum Ventilelement begrenzen, wobei diese Mittel auch Mittel zur Begrenzung der axialen Verlagerung des Tauchkolbens in Bezug auf den Kolben bilden und es ferner ermöglichen, die Hülse nach einem Auslösen bei einer Schnellbremsung in Bezug auf den Kolben in eine Ausgangsstellung zurückzustellen.
In besonders vorteilhafter Weise sind diese Mittel zur Verlagerungsbegrenzung durch einen Stift oder eine Krampe gebildet, die in Langlöcher der zylindrischen Wände des Kolbens und der Hülse eingreift, wobei diese Langlöcher eine begrenzte axiale Verlagerung des Stifts oder der Krampe in Bezug auf den Kolben ermöglichen.
Die Erfindung wird beim Lesen der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, besser verstanden und weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile dieser Erfindung klarer. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Ansicht im Axialschnitt eines pneumatischen Unterstützungsservomotors einer bekannten Art;
2 eine Teilansicht im größeren Maßstab eines erfindungsgemäßen Servomotors;
3 eine Teilschnittansicht entlang der Linie III-III aus 2;
4A eine schematische perspektivische Explosionsansicht eines Abschnitts des erfindungsgemäßen Servomotors;
4B und 4C schematische perspektivische Teilansichten im größeren Maßstab;
5 einen Graph, der die Veränderungen des Drucks am Ausgang eines einem erfindungsgemäßen Servomotor zugeordneten Hauptzylinders in Abhängigkeit von der auf die Steuerstange des Servomotors ausgeübten Eingangskraft darstellt;
6 eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsvariante;
7 einen Graph ähnlich dem aus 5 für die Ausführungsvariante aus 6;
8 und 9 Ansichten einer weiteren Ausführungsvariante, die den 6 und 7 entsprechen;
10 eine schematische Ansicht im Axialschnitt einer weiteren Ausführungsvariante;
11 und 12 vergrößerte Teilansichten im Axialschnitt und 13 eine vergrößerte Teilansicht im Querschnitt der Variante aus 10.
Üblicherweise wird in der nachfolgenden Beschreibung der Bereich auf der linken Seite in den Zeichnungen als vorne befindlich und der Bereich auf der rechten Seite als hinten befindlich bezeichnet.
In 1 ist schematisch ein pneumatischer Servomotor 10 zur Bremsunterstützung der bekannten Art dargestellt, der ein Gehäuse 12 aufweist, das eine vordere Kammer 14 und eine hintere Kammer 16 begrenzt, die durch eine dichte Membran 18 voneinander getrennt sind, welche von einer starren Schürze 20 getragen ist. Diese Schürze weist eine mittlere Öffnung auf, in der ein Kolben 22 befestigt ist, der axial im Servomotor 10 verlagert werden kann.
Eine Steuerstange 24, die von einem Bremspedal (nicht dargestellt) in die durch den Pfeil 26 angegebene Richtung betätigt wird, erstreckt sich axial am hinteren Ende des Servomotors und trägt an ihrem vorderen Ende einen Verteilertauchkolben 28, der an seinem hinteren Ende mit einem ringförmigen Ventilelement eines Dreiwegeventils 30 zusammenwirkt, das im röhrenförmigen hinteren Ende des Kolbens 22 um die Steuerstange 24 angebracht ist, um die hintere Kammer 16 oder Arbeitskammer des Servomotors 10 in Abhängigkeit von der Kraft, die von dem Bremspedal auf die Steuerstange 24 ausgeübt wird, selektiv mit atmosphärischer Luft zu versorgen.
Der Kolben 22 des Servomotors ist dazu vorgesehen, eine Schubstange 24 in die durch den Pfeil 32 angegebene Richtung in eine axiale Translationsbewegung anzutreiben, wobei sich die Schubstange zwischen dem Kolben 22 und einem Primärkolben eines Tandemhauptzylinders (nicht dargestellt) erstreckt, der mit dem vorderen Teil des Servomotors 10 verbunden ist und die Versorgung eines Bremskreises mit unter Druck stehender Bremsflüssigkeit ermöglicht.
Eine Druckfeder 36 ist im Servomotor in der vorderen Kammer 14 oder Unterdruckkammer um die Schubstange 34 angebracht und ermöglicht es, den Kolben 22 in eine hintere Stellung oder Ruhestellung zurückzustellen, die in 1 dargestellt ist.
An ihrem hinteren Ende trägt die Schubstange 34 eine Schale 38, die nach hinten gerichtet ist und in der eine Reaktionsscheibe 40 aus im Wesentlichen nicht zusammendrückbarem Material, insbesondere aus Gummi oder aus Elastomer, aufgenommen ist, auf der ein Teil 42 des Kolbens 22 des Servomotors in Anlage gelangt. Der vordere Teil des Verteilertauchkolbens 28 ist in einem axialen Durchgang 44 dieses Teils 42 des Kolbens 22 translatorsich geführt und befindet sich in der Ruhestellung in unmittelbarer Nähe zur Reaktionsscheibe 40.
Bei einer Bremsung berührt das vordere Ende des Verteiltauchkolbens 28 die Reaktionsscheibe 40, um der Steuerstange 24 und dem Bremspedal die Reaktionskraft zu übertragen, die im Bremskreis erzeugt und über den Primärkolben des Hauptzylinders und über die Schubstange 34 zur Reaktionsscheibe 40 übertragen wird.
Diese Kraftrückkehr wird von dem Fahrer gespürt und ermöglicht es ihm, die Kraft, die er über das Bremspedal auf die Steuerstange 24 ausübt, in Abhängigkeit von der durchzuführenden Bremsung zu modulieren.
Wie in 5 schematisch dargestellt, weist die Veränderung des Drucks Pmc am Ausgang des Hauptzylinders in Abhängigkeit von der Eingangskraft Fe, die für die Bremsung auf die Steuerstange 24 ausgeübt wird, eine erste Phase 1 auf, die ein Totgang ist, eine zweite Phase, die Sprungphase genannt wird, eine dritte Phase 3 zur Bremsunterstützung und eine letzte Phase 4 oder Sättigungsphase.
Die zweite Phase 2 entspricht dem Beginn der Versorgung der Arbeitskammer 16 des Servomotors mit atmosphärischer Luft. Wenn die Steuerstange 24 beginnt, in Bezug auf den Kolben 22 des Servomotors 10 nach vorne verlagert zu werden, trennt genauer gesagt das Ventilelement des Dreiwegeventils 30 zunächst die Verbindung zwischen den beiden Kammern 14 und 16 des Servomotors und öffnet dann einen Durchgang für die Versorgung der Kammer 16 mit atmosphärischer Luft. Die Druckdifferenz, die dann zwischen den beiden Kammer 14 und 16 des Servomotors gebildet wird, bewirkt eine Verlagerung des Kolbens 22 nach vorne und eine Beseitigung der Totgänge im Bremskreis, wobei der Druck der Bremsflüssigkeit am Ausgang des Hauptzylinders am Ende der Sprungphase oder der Phase 2 bis auf einen Wert Pmcl erhöht wird. Wenn die auf die Steuerstange 24 ausgeübte Eingangskraft Fe weiterhin steigt, wird anschließend während der Phase 3 mehr Luft mit atmosphärischem Druck in die Arbeitskammer 16 des Servomotors eingelassen, bis der Druck in dieser Kammer 16 dem atmosphärischen Druck entspricht. Der Servomotor 10 ist dann gesättigt. Wenn die Eingangskraft Fe weiter steigt, steigt der Druck am Ausgang des Hauptzylinders, jedoch viel schwächer, weiter (Phase 4).
In der Technik ist bekannt, dass bei einer Verlängerung der Sprungphase oder Phase 2 z.B. bis auf den in 5 angegebenen Druck Pmc2 die Kurve des Drucks Pmc während der darauffolgenden Phase 3' oder Unterstützungsphase im Wesentlichen parallel zur Kurve während der zuvor beschriebenen Unterstützungsphase 3 verläuft. Dadurch ist es möglich, die Bremsunterstützung insgesamt zu verstärken, wobei der auf der Kurve 3' am Ausgang des Hauptzylinders erhaltene Druck größer ist als der Druck, der bei gleicher Eingangskraft Fe auf der Kurve 3 erhalten wird.
Die vorliegende Erfindung sieht vor, die Sprungphase während einer Schnellbremsung mit der in den 2 bis 4 dargestellten Vorrichtung zu verlängern, wobei nun auf diese Figuren Bezug genommen wird.
In diesen Figuren wurden die gleichen Elemente wie in 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Erfindungsgemäß ist eine zylindrische Hülse 46 axial gleitend in einer Aufnahme 48 angebracht, welche im Teil 42 des Kolbens des Servomotors um den Verteilertauchkolben 28 ausgebildet ist, welcher am Ende der Steuerstange 24 angebracht ist, wobei der zylindrische hintere Teil der Hülse 46 eine Dichtung 50 trägt, die an der zylindrischen Innenfläche der Aufnahme 48 anliegt.
Eine Druckfeder 52 ist in der Aufnahme 48 zwischen deren vorderem Ende und der Hülse 46 so angebracht, dass diese kontinuierlich nach hinten beaufschlagt wird und ihr hinteres Ende 54 auf dichte Weise an das ringförmige Ventilelement 56 des Dreiwegeventils 30 anliegt.
Mittel zur Blockierung der Hülse 46 in einer in 2 dargestellten Ruhestellung sind zwischen dieser Hülse einerseits und dem Teil 42 des Kolbens und dem Verteilertauchkolben 28 andererseits angeordnet, wobei diese Blockierungsmittel durch eine Federklammer 58, die z.B. aus Stahldraht oder aus Kunststoff besteht, gebildet sind, welche quer angeordnet ist und zum Teil in einer ringförmigen Nut oder in einem Spalt 60 des Teils 42 des Kolbens des Servomotors aufgenommen ist, um axial in diesem Kolben blockiert zu werden.
Diese Klammer weist mindestens zwei Biegungen oder zwei Arme 62 auf, die zumindest teilweise in eine ringförmige Nut oder in einen Spalt der Hülse 46 eingreifen, um diese in Bezug auf den Kolben des Servomotors axial translatorisch zu blockieren, und mindestens zwei Biegungen oder zwei Arme 64, die sich auf der einen und auf der anderen Seite des Verteilertauchkolbens 28 erstrecken und mit einer kegelstumpfartigen Oberfläche 66 dieses Verteilertauchkolbens zusammenwirken sollen, um voneinander weg gerückt zu werden und die Hülse 46 freizugeben, wenn der Verteilertauchkolben 28 in Bezug auf den Kolben 22 des Servomotors nach vorne verlagert wird.
Genauer gesagt verläuft die kegelstumpfartige Oberfläche 66 des Verteilertauchkolbens 28 so, dass sie nach hinten erweitert ist, und ihre Verlagerung nach vorne zwischen die Arme oder Biegungen 64 der Klammer 58 bewirkt, dass diese beiden Arme oder diese beiden Biegungen voneinander weg gerückt werden und die zuvor genannten Biegungen oder Arme 62 radial nach außen außerhalb der ringförmigen Nut der Hülse 46, mit der sie in Eingriff waren, zurückgedrückt werden. Unter der Wirkung der Feder 52 wird dann die Hülse 46 in dichter Weise in der Aufnahme 48 des Kolbens 22 nach hinten verlagert, und ihr hinterer Rand 54 gelangt in dichte Anlage an das ringförmige Ventilelement 56 des Dreiwegeventils 30 und drückt dieses Ventilelement entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 68 dieses Ventilelements nach hinten.
Unter diesen Bedingungen ist das ringförmige Ventilelement 56 nicht mehr in Anlage an der hinteren Fläche des Teils 42 des Kolbens, doch die Verbindung zwischen den Kammern 14 und 16 des Servomotors bleibt aufgrund der Anlage der Hülse 46 am ringförmigen Ventilelement 56 geschlossen. Der hintere Rand 70 des Verteilertauchkolbens 28 ist mehr von dem ringförmigen Ventilelement 56 beabstandet, das von der Hülse 46 nach hinten gedrückt wurde, wodurch die Verbindung zwischen der Arbeitskammer 16 des Servomotors und der Außenatmosphäre weiter geöffnet wird.
Der Verteilertauchkolben 28 wird durch eine Stange oder durch eine querverlaufende Krampe 72, die in zwei Langlöchern 74 mit geringer axialer Länge des Teils 42 des Kolbens aufgenommen ist und sich durch einen ringförmigen Spalt 76 der Hülse 46 erstreckt, in einer Ausgangsruhestellung gehalten. Diese Stange oder Krampe 72 wirkt mit dem Verteilertauchkolben 28 zusammen, um dessen Verlagerung nach hinten zu begrenzen, wobei das hintere Ende der kegelstumpfartigen Oberfläche 66 des Verteilertauchkolbens an den Armen der Krampe 72 in Anschlag gelangt, wie in 2 dargestellt.
Die Strukturen der Hülse 46, der Federklammer 58 und der Krampe 72 sind in den 4A, 4B und 4C deutlicher dargestellt, in denen die Klammer 58 eine Form besitzt, die sich geringfügig von der in 2 dargestellten Form unterscheidet jedoch die gleiche Funktion erfüllt und zu den gleichen Ergebnissen führt.
In 4B, in der die dargestellte Stellung derjenigen aus 2 entspricht, ist die Klammer 58 in einem Zustand, in dem sie die Hülse 46 in der vorderen Stellung blockiert und ihre Biegungen 62 axial an einem vorderen Rand eines ringförmigen Spalts 63 der Hülse 46 anliegen. Die Arme 64 der Klammer sind relativ nah zueinander angeordnet und erstrecken sich auf der einen und auf der anderen Seite des zylindrischen vorderen Endes des Verteilertauchkolbens 28.
In 4C wurden die Arme 64 der Klammer von dem kegelstumpfartigen Teil 66 des Verteilertauchkolbens 28 weggerückt, die Biegungen 62 wurden weggerückt und haben sich von dem vorderen Rand des Spalts 63 gelöst, die Hülse 46 wurde durch ihre Rückstellfeder axial nach hinten verlagert und die Arme 64 der Klammer bilden einen Anschlag, der die Verlagerung der Hülse 46 nach hinten begrenzt, bei der der Spalt 63 axiale Rücksprünge 65 aufweist, die mit den Armen 64 in Eingriff gelangen sollen. Die Krampe 72, die die Ruhestellung des Verteilertauchkolbens 28 definiert und in einen ringförmigen Spalt 76 der Hülse 46 eingreift, gelangt an den vorderen Rand des Spalts 76 in Anlage, um am Ende einer Bremsphase die Hülse 46 in die vordere Stellung zurückzustellen, in der sie von der Klammer 58 gehalten ist.
Das vordere Ende des Verteilertauchkolbens 28 wird in der mittleren Öffnung 44 des Querwand am vorderen Ende der Aufnahme 48 in eine axiale Translationsbewegung geführt, wobei diese mittlere Öffnung in der Nähe der Reaktionsscheibe 40 mündet, welche zwischen dem vorderen Teil des Kolbens 22 und der Schubstange 34 angeordnet ist.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine kleine Scheibe 80 zwischen der Reaktionsscheibe 40 und dem vorderen Ende des Verteilertauchkolbens 28 angeordnet, die über einen begrenzten Weg in einer Einsenkung 82 der Fläche am vorderen Ende des Kolbens 22 axial verlagert werden kann, wobei diese Einsenkung einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der Durchmesser des vorderen Endes des Verteiltauchkolbens 28.
Die Vorrichtung, die soeben beschrieben wurde, funktioniert folgendermaßen:
In einer Ruhestellung, die einem Zustand entspricht, in dem keine Bremsung erfolgt, befindet sich die Hülse 46 in Bezug auf den Teil 42 des Kolbens 22 in der in 2 dargestellten Stellung, und ihr hinterer Rand 54 ist von dem ringförmigen Ventilelement 56 des Dreiwegeventils 30 beabstandet. In dieser Stellung ist die Hülse 46 durch die Federklammer 58 am Kolben 22 blockiert.
Das ringförmige Ventilelement 56 liegt am hinteren Ende 70 des Verteilertauchkolbens 28 an und trennt die Verbindung zwischen der Arbeitskammer 16 des Servomotors und der Außenatmosphäre. Das ringförmige Ventilelement 56 ist von dem hinteren Ende des Teils 42 des Kolbens weggerückt, was in bekannter Weise eine Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 14 und der Arbeitskammer 16 des Servomotors ermöglicht.
Wenn der Fahrzeugfahrer auf das Bremspedal drückt, wird die Steuerstange 24 nach vorne verlagert, wodurch bewirkt wird, dass das ringförmige Ventilelement 56 an das hintere Ende des Teils 42 des Kolbens 22 angelegt wird und die Kammern 14 und 20 voneinander getrennt werden und dann das hintere Ende 70 des Verteilertauchkolbens von dem ringförmigen Ventilelement 56 weggerückt und ein Eintreten von Luft mit atmosphärischem Druck in die Arbeitskammer 16 des Servomotors ermöglicht wird.
Unter der Wirkung der Druckdifferenz, die sich zwischen den beiden Kammern 14 und 16 des Servomotors bildet, wird dessen Kolben nach vorne verlagert, und seine Verlagerung wird über die Schubstange 34 zum Primärkolben des Hauptzylinders übertragen, um den Druck der Bremsflüssigkeit im Fahrzeugbremskreis zu erhöhen.
Es stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, wenn das ringförmige Ventilelement 56 des Dreiwegeventils 30 erneut am hinteren Ende des Verteilertauchkolbens 28 anliegt, wie in 2 dargestellt. Die Reaktionsscheibe 40 ist durch die Schubstange 34 auf den Kolben 22 gedrückt und in dem Ausführungsbeispiel aus 2 mittels der kleinen Scheibe 80 an das vordere Ende des Verteilertauchkolbens 28 angelegt, der die Reaktion des Bremskreises zur Steuerstange 24 und zum Bremspedal überträgt. Diese Reaktion wird von dem Fahrer gespürt, der somit die Kraft, die er auf das Bremspedal aufbringt, in Abhängigkeit von der durchzuführenden Bremsung modulieren kann.
Bei einer normalen Bremsung ist die Geschwindigkeit der Verlagerung der Steuerstange 24 nach vorne so, dass der Verteilertauchkolben 28 nicht schneller nach vorne verlagert wird als der Kolben 22 des Servomotors. Die Hülse 46 bleibt dann so, dass die axiale Verlagerung im Kolben 22 durch die Klammer 58 blockiert ist, und spielt bei der Bremsung keine Rolle.
Bei einer Schnellbremsung verlagert jedoch die Steuerstange 24 den Verteilertauchkolben schneller nach vorne als der Kolben 22 selbst durch den Druckanstieg in der Arbeitskammer 16 nach vorne verlagert wird, und die kegelstumpfartige Oberfläche 66 des Verteilertauchkolbens 28 rückt die Arme 64 der Klammer 58 voneinander weg. Die Hülse 46 bleibt jedoch durch die Krampe 72 am Teil 42 des Kolbens 22 blockiert, solange der Kolben nicht selbst einen bestimmten Weg nach vorne zurückgelegt hat, wodurch der Krampe 72 ermöglicht wird, an das hintere Ende der Langlöcher 74 in Anschlag zu gelangen.
Die Hülse 46, die durch die Federklammer 58 freigegeben wurde, wird von der Feder 52 nach hinten gedrückt, und ihr hinterer Rand 54 gelangt in dichte Anlage an das ringförmige Ventilelement 56 des Dreiwegeventils und drückt dieses Ventilelement nach hinten. Dies erhöht das Intervall zwischen dem hinteren Ende 70 des Verteilertauchkolbens 28 und dem ringförmigen Ventilelement 56 und vergrößert somit die Öffnung des Durchgangs, durch den die Arbeitskammer 16 des Servomotors mit der Umgebungsatmosphäre verbunden ist, und der Verteilertauchkolben 28 muss zurückgeschoben werden, um erneut eine Gleichgewichtsstellung einzunehmen, in der er am ringförmigen Ventilelement 56 anliegt. Wenn dann der Fahrer erneut für eine Schnellbremsung auf das Bremspedal drückt, muss der Verteilertauchkolben 28 in Bezug auf den Kolben 22 einen größeren Weg nach vorne zurücklegen, bevor sein vorderes Ende an der Reaktionsscheibe 40 in Anlage gelangt, was dem Ende der Sprungphase entspricht.
Diese Phase wird somit verlängert, wie in 5 dargestellt, wobei der Druck am Ausgang des Hauptzylinders dann den Wert Pmc2 hat.
Bei dieser Schnellbremsung bringt der Fahrer weiterhin eine Kraft auf das Bremspedal auf, und der Druck am Ausgang des Hauptzylinders folgt bis zur Sättigungsphase oder Phase 4 der Kurve 3' aus 5.
Diese Verlängerung der Sprungphase ermöglicht es, die von dem Servomotor 10 gelieferte Unterstützung in Abhängigkeit von der Verlagerungsgeschwindigkeit der Steuerstange 24 und somit von der Art der Schnellbremsung zu modulieren.
Die Verlagerung mittels der Feder 52 der Hülse 46 nach hinten in der Aufnahme 48 des Kolbens des Servomotors ist durch einen Anschlag an den Armen 64 der Klammer 58 begrenzt, wobei diese selbst in einer ringförmigen Nut 60 des Teils 42 des Kolbens gehalten ist.
Wenn der Fahrer nicht mehr auf das Bremspedal drückt, werden die Steuerstange 24 und der Verteilertauchkolben 28 durch die Rückstellfeder 84 der Steuerstange 24 nach hinten verlagert, das hintere Ende 70 des Tauchkolbenverteilers wird an das ringförmige Ventilelement 56 des Dreiwegeventils angelegt und schließt den Durchgang für den Einlass von Luft mit atmosphärischem Druck in die Arbeitskammer 16 des Servomotors, indem auch dieses Ventilelement nach hinten gedrückt wird, wodurch bewirkt wird, dass erneut eine Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 14 und der Arbeitskammer 16 des Servomotors hergestellt wird.
Der Kolben 22 des Servomotors wird durch seine Rückstellfeder 36 nach hinten verlagert und gelangt erneut in Anschlag gegen den Deckel des Servomotors. Die Krampe 72 wird dann erneut durch Anschlag am Deckel des Servomotors in den Langlöchern 74 des Teils 42 des Kolbens 22 nach vorne verlagert und nimmt die in 2 dargestellte Stellung erneut ein. In dieser Stellung definiert die Krampe 72 eine Ruhestellung des Verteilertauchkolbens 28, wobei die hintere Fläche seines kegelstumpfartigen Teils 66 an der Krampe 72 anliegt. Durch ihre Verlagerung nach vorne in den Langlöchern 74 des Teils 42 des Kolbens hat die Krampe 72 auch die Hülse 46 nach vorne zurückgestellt, die die in 2 dargestellte vordere Stellung wieder einnimmt, in der sie erneut durch die Arme oder die Biegungen 62 der Klammer 58 blockiert ist.
Die flache kleine Scheibe 80, die mit Spiel zwischen dem vorderen Ende des Verteilertauchkolbens 28 und der Reaktionsscheibe 40 angeordnet ist, hat folgende Funktion: wenn der Fahrer das Bremspedal nach einer Bremsung loslässt, wird die kleine Scheibe 80 durch die Reaktionsscheibe 40 nach hinten gedrückt und gelangt am Boden der Einsenkung 82 in Anlage, die in der vorderen Fläche des Kolbens 22 ausgebildet ist. In dieser Stellung wird die Reaktion des Bremskreises nicht mehr zum Verteilertauchkolben 28 und zur Steuerstange 24, sondern zum Kolben 22 übertragen. Wenn der Fahrer dann erneut bremsen muss, wird die Verlagerung der Steuerstange 24 und des Verteilertauchkolbens 28 nach vorne nicht durch die Reaktionskraft des Bremskreises verhindert, zumindest solange das vordere Ende des Verteilertauchkolbens 28 die kleine Scheibe 80 nicht erneut an die Reaktionsscheibe 40 angelegt hat, was diese zusätzliche Bremsung erleichtert.
In diesem Fall wird die Sprungphase 2 bis zur Sättigungsphase verlängert und endet in Pmc3, wie in 5 mit durchgezogener Linie bei 3'' dargestellt ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Servomotor sind die Bauteile, die die Verlängerung der Sprungphase bei einer Schnellbremsung und die Modulierung des Bremsunterstützung durch den Servomotor ermöglichen, einfache und kostengünstige Teile, die keinen hohen Kräften ausgesetzt sind. Zur besseren Veranschaulichung wird lediglich beispielhaft angegeben, dass der Weg der Hülse 46 maximal etwa 1 bis 2 mm beträgt und die Geschwindigkeit der Steuerstange 24 nach vorne mindestens 100 mm pro Sekunde betragen muss, um das Freigeben der Hülse 46 durch die Klammer 58 auszulösen.
Die Ausführungsvarianten der 6 und 8 unterscheiden sich von der Ausführung in den 2 bis 4 durch den Typ der kleinen Scheibe, die zwischen der Reaktionsscheibe 40 und dem vorderen Ende des Tauchkolbenverteilers 28 angeordnet ist.
In 6 liegt das vordere Ende des Tauchkolbenverteilers 28 an einer kleinen Scheibe 86 an, die einen kleineren Durchmesser als den der Einsenkung 82 besitzt, wobei diese kleine Scheibe in einem Ring 88 in eine axiale Translationsbewegung geführt ist, wobei der Ring selbst in der Einsenkung 82 in eine axiale Translationsbewegung geführt ist und eine axiale Länge besitzt, die größer ist als die der kleinen Scheibe 86. Das vordere Ende des Rings weist einen radialen Rand 90 zum Halten der kleinen Scheibe 86 auf, bei dem das hintere Ende mit einem radialen Rand 92 ausgebildet ist, der mit dem Rand 90 des Rings 88 zusammenwirkt. Das axiale Spiel des Rings 88 in der Einsenkung 82 ist kleiner als die mögliche Rückbewegung der Hülse 46 in der Aufnahme 48.
Im Betrieb bei einer Schnellbremsung, und wie in 7 durch die Kurve 6 dargestellt, ermöglicht die Anordnung aus 6 eine Verlängerung der Sprungphase und eine Veränderung des Unterstützungsverhältnisses, wobei diese durch den Durchmesser der kleinen Scheibe 86 bestimmt ist.
In 8 ist die kleine Scheibe 94 wie die kleine Scheibe 80 der ersten beschriebenen Ausführungsform in der Einsenkung 82 translatorisch geführt, doch ihre hintere Fläche weist ein zylindrisches, axiales Endstück 96 auf, das an das vordere Ende des Tauchkolbenverteilers 28 in Anlage gelangt und einen Durchmesser besitzt, der kleiner ist als derjenige des axialen Durchgangs 44 des Teils 42 des Kolbens, in dem das vordere Ende des Tauchkolbenverteilers 28 geführt ist.
Mit dieser Anordnung gelangt der Tauchkolbenverteiler bei einer Schnellbremsung an das Endstück 96 der kleinen Scheibe 94 in Anschlag, und dieses Endstück 96 bleibt in Anlage am Tauchkolbenverteiler 28, wenn dieser nach einer Rückbewegung der Hülse 46 eine Rückbewegung ausführt. Es wird somit eine Reaktion auf den Verteilertauchkolben beibehalten, und das Unterstützungsverhältnis wird bei einer Schnellbremsung mit einer Sprungerhöhung nicht verändert, wie in 9 durch die Kurve 8 dargestellt.
In der Ausführungsvariante der 10 bis 13 befindet sich die Krampe 72 im Wesentlichen in der gleichen Querebene wird die Federklammer 58', die die Hülse 46 in der vorderen Stellung hält. Dadurch kann die Länge des Körpers 42 des Kolbens, der Hülse 46 und des Verteilertauchkolbens 28 verringert und somit der axiale Platzverbrauch gesenkt werden.
In dieser Variante sind die Krampe 72 und die Klammer 58' U-förmig und durch eine querverlaufende Translationsbewegung in Querspalten des Körpers 42 des Kolbens und der Hülse 46 (13) und durch elastisches Einrasten am Körper 42 des Kolbens angebracht. Der Verteilertauchkolben 28 weist einen ringförmigen Kragen 100 für die Anlage der Krampe 72 in der Ruhestellung auf.
Im Übrigen sind die Mittel dieser Ausführungsvariante die gleichen wie die in Bezug auf die vorhergehenden Figuren bereits beschriebenen Mittel, und die Funktionsweise ist zu der beschriebenen Funktionsweise identisch.

Claims

Pneumatischer Servomotor zur Bremsunterstützung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kolben (22), der zwischen einer Steuerstange (24) und einer Schubstange (34) angebracht ist, wobei die Steuerstange in einen Verteilertauchkolben (28) endet, der in einer Aufnahme (48) des Kolbens translatorisch geführt ist, und einem Dreiwegeventil (30), das im Kolben (22) um die Steuerstange (24) angebracht ist und ein Ventilelement (56) aufweist, das mit einem Sitz des Kolbens (22) und mit einem Sitz (70) des Verteilertauchkolbens (28) zusammenwirkt, mit einer zylindrischen Hülse (46), die in der Aufnahme (48) um den Verteilertauchkolben (28) axial gleitend angebracht ist, und mit Mitteln (52), die die Hülse (46) kontinuierlich elastisch zum Ventilelement (56) des Dreiwegeventils so beaufschlagen, dass dieses Ventilelement von seinem Sitz (70) am Verteilertauchkolben (28) entfernt und somit die Versorgung einer Arbeitskammer (16) des Servomotors mit atmosphärischer Luft erhöht wird, mit Mitteln (58, 58') zur axialen Blockierung der Hülse (46) in einer von dem Ventilelement (56) beabstandeten Stellung, und mit Mitteln (66) zur Freigabe der Hülse, die auf die Verlagerungsgeschwindigkeit der Steuerstange (24) und des Verteilertauchkolbens (28) in Bremsrichtung ansprechen und die Hülse (46) freigeben, wenn diese Geschwindigkeit mindestens einem vorbestimmten Wert entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur axialen Blockierung der Hülse (46) in der Aufnahme (48) des Kolbens zwischen dem Verteilertauchkolben (28) und dem Kolben angeordnet sind und ein elastisch verformbares Element (58, 58') zum Zurückhalten der Hülse (46) aufweisen, wobei dieses Element in einer Nut oder in einem ringförmigen Spalt des Körpers (42) des Kolbens (22) angebracht ist.
Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (64) des Rückhalteelements (58) an einer Rampe oder an einer schrägen Oberfläche (66) des Verteilertauchkolbens (28) anliegt, um von diesem entfernt zu werden und die Hülse (46) freizugeben, wenn der Verteilertauchkolben (28) in Bezug auf den Kolben (22) axial zur Schubstange (34) hin verlagert wird.
Servomotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhalteelement (58) aus einer Klammer aus Federstahldraht gebildet ist, die mindestens eine Biegung aufweist, die in der Nut der Aufnahme (48) des Kolbens aufgenommen ist, und mindestens eine Biegung (62), die in einer Einkerbung oder in einem Spalt der Hülse (46) aufgenommen ist.
Servomotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhalteelement (58) mindestens zwei entgegengesetzte Biegungen (62) aufweist, die in Einkerbungen oder in Spalten der Hülse (46) aufgenommen sind.
Servomotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (46) in der Aufnahme (48) des Kolbens (22) in dichter Weise axial gleitend ist.
Servomotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endrand (54) der Hülse, der an das Ventilelement (56) in Anlage gelangen soll, einen Dichtsitz des Ventilelements bildet.
Servomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückhalteelement (58) die axiale Verlagerung der Hülse (46) zum Ventilelement (56) des Dreiwegeventils begrenzt.
Servomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er von dem Kolben (22) getragene Mittel (72) aufweist, die die axiale Verlagerung des Verteilertauchkolbens (28) in Bezug auf den Kolben (22) zum Ventilelement (56) des Dreiwegeventils hin begrenzen und eine Ruhestellung des Verteilertauchkolbens (28) definieren.
Servomotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Verlagerungsbegrenzung einen Stift oder eine Krampe (72) aufweisen, die in Langlöcher (74, 76) der zylindrischen Wände des Kolbens (22) und der Hülse (46) eingreift, und in Bezug auf den Kolben (22) über einen begrenzten Weg axial verlagert werden können.
Servomotor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (72) zur Verlagerungsbegrenzung auch Mittel zum Zurückstellen der Hülse (46) in eine Stellung zur axialen Blockierung in der Aufnahme (48) des Kolbens bilden, in der die Hülse (46) von dem ringförmigen Ventilelement (56) des Dreiwegeventils entfernt ist.
Servomotor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (72) zur Verlagerungsbegrenzung und zur Definition einer Ruhestellung des Verteilertauchkolbens (28) im Wesentlichen in der gleichen Querebene liegen wie die Mittel (58') zur axialen Blockierung der Hülse (46).
Servomotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (72) zur Verlagerungsbegrenzung und zur Definition einer Ruhestellung des Verteilertauchkolbens (28) und die Mittel (58') zur axialen Blockierung der Hülse (46) durch elastisches Einrasten am Körper (42) des Kolbens angebracht sind.
Servomotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ende des Verteilertauchkolbens (28) und einer zwischen dem Kolben (22) und der Schubstange (34) angebrachten Reaktionsscheibe (40) eine kleine Scheibe (80, 86, 94) mit axialem Spiel angeordnet ist, wobei diese kleine Scheibe (80, 86, 94) in einer Einsenkung (82) des Endes des Kolbens (22) aufgenommen ist und an den Boden dieser Einsenkung in Anlage gelangt, um während des Zurückstellens des Verteilertauchkolbens (28) in eine Ruhestellung oder in eine Stellung, in der keine Bremsung stattfindet, eine Reaktionskraft zu übertragen.
Servomotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine Scheibe (80) eine flache kleine Scheibe ist und dem Kolben (22) eine Reaktionskraft überträgt.
Servomotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine Scheibe (86) in einem Ring (88) in eine axiale Translationsbewegung geführt ist, wobei der Ring in der Einsenkung (82) in eine axiale Translationsbewegung geführt ist und eine axiale Länge aufweist, die größer ist als die der kleinen Scheibe, und die kleine Scheibe (86) überträgt dem Verteilertauchkolben (28) eine Reaktionskraft.
Servomotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine Scheibe (94) ein zylindrisches, axiales Endstück (96) aufweist, das dem Verteilertauchkolben (28) eine Reaktionskraft überträgt.