DE69403675T2

DE69403675T2 - Bremsvorrichtung mit maskiertem hub und gleichbleibender verstärkung

Info

Publication number: DE69403675T2
Application number: DE69403675T
Authority: DE
Inventors: Philippe Castel; Olivier Castello
Original assignee: Bosch Systemes de Freinage SAS
Current assignee: Bosch Systemes de Freinage SAS
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2014-10-14
Also published as: FR2713181A1; WO1995014597A1; ES2104427T3; KR960704745A; TR28683A; EP0730538A1; US5572870A; JPH09505540A; BR9406719A; CN1125421A; TW254900B; CO4370074A1; DE69403675D1; FR2713181B1; EP0730538B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsunterstützungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einerseits einem Hauptzylinder, der mit einem Bremsfluid gefüllt ist und mit einem Hydraulikhauptkolben versehen ist, der dafür vorgesehen ist, eine Betätigungskraft zu empfangen, die sich aus einer Eingangskraft und einer Unterstützungskraft zusammensetzt, die beide entlang einer axialen Richtung wirken, und andererseits einem pneumatischen Unterstützungs-Servomotor, der durch Aufbringen der Eingangskraft auf eine Steuerstange gesteuert werden kann, welche das Öffnen eines Ventilelementes steuert, um die Betätigungskraft auf den Hydraulikhauptkolben auszuüben, wobei der Servomotor ein starres Gehäuse aufweist, das in dichter Weise in zwei Kammern mittels wenigstens einer beweglichen Trennwand unterteilt ist, die sich unter der Wirkung einer Druckdifferenz, die zwischen den beiden Kammern durch Öffnen des Ventilelementes gebildet wird, in der gleichen Richtung wie ein Pneumatikkolben verstellen kann, der das Ventilelement trägt und seinerseits bezüglich des Gehäuses beweglich ist, wobei die Eingangskraft über eine Reaktionsscheibe übertragen wird, an der sich auch der Pneumatikkolben abstützt, um dieser wenigstens einen Teil der Unterstützungskraft zu liefern.
Eine Vorrichtung dieses Typs ist im Stand der Technik bekannt und ist beispielsweise in der US-Patentschrift 4 491 058 beschrieben.
Eine solche Bremsvorrichtung weist den aus der Verwendung eines bezüglich des starren Gehäuses beweglichen pneumatischen Kolbens resultierenden Vorteil auf, dab der für die Steuerstange und somit für das Bremspedal zur Verfügung stehende Gesamtweg relativ groß ist, was eine notwendige Bedingung darstellt, um die optimale Kontrolle der Verzögerung des Fahrzeugs beim Bremsen zu gewährleisten.
Jedoch ist diese Bedingung, obwohl sie notwendig ist, nicht hinreichend, und diese Kontrolle ist bei gegenwärtigen Bremsunterstützungsvorrichtungen dadurch beeinträchtigt, daß die Erzielung des zum Einleiten der Bremsung erforderlichen minimalen Drucks einen sehr großen Anfangsweg der Steuerstange erfordert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kontrolle des Fahrers über die Verzögerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu optimieren, indem eine Bremsunterstützungsvorrichtung geschaffen wird, deren Wirksamkeit ab dem Beginn der Bremsung vorliegt, also nach einem sehr kurzen Anfangsweg des Bremspedals.
Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Trennwand bezüglich des Pneumatikkolbens frei verschiebbar angebracht ist, daß der Hydraulikhauptkolben des Hauptzylinders seinerseits einen hohlen beweglichen Zylinder aufweist, der mit dem Hauptzylinder in Verbindung steht, der fest mit der beweglichen Trennwand verbunden ist und in dessen Inneren in dichter Weise und entlang der axialen Richtung ein Hydrauliksekundärkolben gleitet, der wenigstens die von der Reaktionsscheibe stammende Eingangskraft aufnehmen kann, und daß die freie Verschiebbarkeit der beweglichen Trennwand bezüglich des Pneumatikkolbens hinsichtlich einer Bewegung dieser Trennwand in Richtung des Hauptzylinders durch eine Mitnahme des Hydrauliksekundärkolbens in derselben Richtung mittels des beweglichen Zylinders begrenzt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der bewegliche Zylinder einen inneren Anschlag auf, der mit dem Hydrauliksekundärkolben zusammenwirken kann, um dessen Mitnahme zu gewährleisten.
Abgesehen von den bereits dargelegten Vorteilen und einer einfachen Herstellbarkeit und einer einfachen Einstellbarkeit, zu denen sie führen, ermöglichen diese Merkmale zum einen, daß gewährleistet ist, daß jeder Ausfall des Hydraulikprimärkreises ohne Folgen für den Wert des Verstärkungsverhältnisses des Servomotors ist, und zum anderen, daß die entsprechenden Hydraulikquerschnitte des beweglichen Zylinders und des Hydrauliksekundärkolbens unabhängig von dem Wert dieses Verstärkungsverhältnisses eingestellt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlich aus der nachfolgenden, beispielhaft und nicht einschränkend gegebenen Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht. In diesen zeigen:
- Figur 1 einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung; und
- Figur 2 einen schematischen Teilquerschnitt durch dieselbe Vorrichtung.
Soweit die Erfindung nur eine Verbesserung darstellt, die an pneumatischen Bremsunterstützungssystemen ausgeführt ist, und der allgemeine Aufbau und der allgemeine Betrieb solcher Systeme dem Fachmann bekannt sind, werden diese Systeme hier nur kurz dargestellt, um ein Gesamtverständnis der Verbesserung zu ermöglichen, welche die Erfindung darstellt.
Schematisch ausgedrückt enthält ein System dieses Typs einen Servomotor 1 und einen Hauptzylinder 2.
Der Servomotor enthält wiederum ein starres Gehäuse 3, das in dichter Weise in zwei Kammern 3a und 3b durch eine bewegliche Trennwand 4 unterteilt ist, die eine Membran 4a und eine starre Schürze 4b enthält und in der Lage ist, der Bewegung eines Pneumatikkolbens 5 zu folgen, der im Inneren des Gehäuses 3 in Richtung des Hauptzylinders 2 beweglich ist.
Die vordere Kammer 3a, deren vordere Seite durch den Hauptzylinder 2 in dichter Weise verschlossen ist, ist permanent mit einer (nicht dargestellten) Unterdruckquelle über ein Rückschlagventil 6 verbunden.
Der Druck in der hinteren Kammer 3b wird von einem Ventilelement 7 reguliert, das von einer Steuerstange 8 gesteuert wird, die mit einem Bremspedal 80 (Figur 2) verbunden ist.
Wenn sich die Steuerstange 8 in Ruhestellung befindet, im vorliegenden Fall nach rechts gezogen, bildet das Ventilelement 7 normalerweise eine Verbindung zwischen den beiden Kammern 3a und 3b des Servomotors, oder es kommt aus einer Stellung, in der diese Verbindung gebildet ist.
Da die hintere Kammer 3b dann demselben Druck wie die vordere Kammer 3a ausgesetzt ist, wird der Kolben 5 durch eine Feder 9a nach rechts in die Ruhestellung zurückgestellt, während eine Feder 9b in gleicher Weise die starre Schürze 4b zurückstellt.
Die Betätigung der Steuerstange 8 nach links bewirkt in einer ersten Phase, daß das Ventilelement 7 so verstellt wird, daß es die Kammern 3a und 3b voneinander isoliert, und dann in einer zweiten Phase, daß das Ventilelement so verstellt wird, daß es die hintere Kammer 3b zum Atmosphärendruck öffnet.
Die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern, die dann auf die Membran 4a einwirkt, übt auf die bewegliche Trennwand 4 und den Kolben 5 einen Schub aus, der diese nach links zu verstellen sucht, wobei die Federn 9a und 9b zusammengedrückt werden.
Die Bremswirkung oder auch "Eingangskraft", die auf die Steuerstange 8 ausgeübt wird, sowie die Bremsunterstützungskraft oder "Unterstützungskraft", die aus dem Schub der beweglichen Trennwand 4 resultiert, werden zusammen entlang der Achse 10 der Schubstange 8 in Richtung des Hauptzylinders 2 übertragen, und sie zusammen bilden die Betätigungskraft des Hauptzylinders.
Genauer gesagt wird die Betätigungskraft auf den Hydraulikhauptkolben 11 des Hauptzylinders übertragen, und sie ruft dessen Verstellung (bezüglich der Figur) nach links hervor, was zu einem Anstieg des Drucks der in dem Innenvolumen 12 des Hauptzylinders vorliegenden Bremsflüssigkeit sowie einer Betätigung der mit dem Hauptzylinder verbundenen Bremse führt.
Der Hydraulikhauptkolben 11 ist tatsächlich ein Verbundteil und besteht zum einen aus einem beweglichen und hohlen Zylinder 13 und zum anderen aus einem Hydrauliksekundärkolben 14.
Das Innenvolumen 15 des beweglichen Zylinders 13 steht mit dem Innenvolumen 12 des Hauptzylinders über wenigstens eine Öffnung, beispielsweise die Öffnung 16, die in dem beweglichen Zylinder entlang einer axialen Richtung ausgebildet ist, und wenigstens ein Rückschlagventil in Verbindung, beispielsweise das Rückschlagventil 17, das nur ein Strömen der Bremsflüssigkeit vom Innneren 12 des Hauptzylinders zum Inneren 15 des beweglichen Zylinders 13 ermöglicht.
Abgesehen von dem Durchgang des Fluids, den diese Durchgänge 16 und 17 zwischen dem Innenvolumen 12 des Hauptzylinders 2 und dem Innenvolumen des beweglichen Zylinders 13 ermöglichen, gleitet der bewegliche Zylinder 13 in dichter Weise in dem Hauptzylinder 2, wobei die Dichtigkeit mittels wenigstens einer ringförmigen Dichtung 18 erhalten wird.
Der Hydrauliksekundärkolben 14 gleitet wiederum im Inneren des beweglichen Zylinders 13, den er in dichter Weise mittels einer ringförmigen Dichtung 19 verschließt.
Außerdem ist der bewegliche Zylinder 13 fest mit der starren Schürze 4b mittels des Ringes 20 verbunden.
Der Hydrauliksekundärkolben 14 ist tatsächlich durch die axiale Verlängerung einer Schubstange 21 gebildet, die auf ihn zum einen die auf die Steuerstange 8 ausgeübte Eingangskraft und zum anderen einen Bruchteil der Unterstützungskraft übertragen kann, die von dem Pneumatikkolben 5 erzeugt wird, wobei diese Kräfte in an sich bekannter Weise über eine Reaktionsscheibe 23 übertragen werden, an deren einer Seite sich dieser Pneumatikkolben und ein von der Steuerstange betätigter Tauchkolben 24 abstützen, und deren andere Seite sich an einer Abstützfläche 25 abstützt, die fest mit der Schubstange 21 verbunden ist.
Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtung ist die folgende.
Wenn eine Eingangskraft auf die Steuerstange 8 aufgebracht wird, wird der Hyrauliksekundärkolben 14 nach links beaufschlagt, wodurch er den beweglichen Zylinder mitzunehmen sucht und/oder den Druck in dem Hauptzylinder zu erhöhen sucht.
Nach einem vorbestimmten Weg der Schubstange 8 öffnet das Ventilelement 7 die hintere Kammer 3b des Servomotors, die vorher von der vorderen Kammer 3a isoliert wurde, zur Atmosphäre, und von der starren Schürze 4b wird über den Ring 20 eine Unterstützungskraft auf den beweglichen Zylinder 13 aufgebracht.
Der Hydraulikdruck im Innenvolumen 12 des Hauptzylinders steigt deutlich an und bildet sich mittels Zirkulation des Hydraulikfluids durch die Durchgänge 16 und 17 im Innenvolumen 15 des beweglichen Zylinders aus, wodurch am Hydrauliksekundärkolben 14 eine Kraft auftritt, die diesen Sekundärkolben zur Steuerstange 8 zurückzustellen sucht, also bezüglich Figur 1 nach rechts.
Gemäß der Erfindung ist die bewegliche Trennwand 4, vorzugsweise mittels des mittleren Abschnittes 40 ihrer starren Schürze 4b, frei verschiebbar bezüglich des Pneumatikkolbens 5 angebracht, so daß sie in einer ersten Phase nur in Richtung des Hauptzylinders 2 vorgeschoben werden kann, wobei die freie Verstellung der beweglichen Trennwand jedoch durch die Tatsache eingeschränkt ist, daß der Hydrauliksekundärkolben 14 nach einem vorbestimmten Weg der beweglichen Wand in Richtung des Hauptzylinders von dem beweglichen Zylinder 13 mitgenommen wird.
Zu diesem Zweck weist der bewegliche Zylinder 13 beispielsweise einen inneren Anschlag 20a auf, der durch den Ring 20 gebildet ist und mit dem Innenumfangsrand 14a des Hydrauliksekundärkolbens 14 zusammenwirken kann, um dessen Mitnahme durch die Schürze 4b nach einem anfänglich freien Weg dieser Schürze zu gewährleisten.
Das Prinzip der Erfindung ist schematisch in Figur 2 dargestellt, in der die verschiedenen Bauteile mit denselben Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen sind.
Wenn Sm0 den Querschnitt des Tauchkolbens 24 bezeichnet, Sm1 den Eingangsquerschnitt der Reaktionsscheibe 23, Sp0 den Querschnitt des Kolbens 5, der der Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 3a und 3b ausgesetzt ist, und Sp1 den Gesamtquerschnitt der Schürze 4b, ist das Verstärkungsver hältnis, also das Verhältnis der Betätigungskraft zur Eingangskraft, bei einem erfindungsgemäßen Servomotor gleich:
1+(Sp1/Sp0).((Sm1/Sm0)-1).
Unter diesen Bedingungen ist es offensichtlich, daß zum einen ein möglicher Ausfall des Hydraulikprimärkreises zu keinerlei Veränderung des Verstärkungsverhältnisses führt, und zum anderen, daß die Hydraulikquerschnitte des beweglichen Zylinders 13 und des Hydrauliksekundärkolbens 14 unabhängig von dem für das Verstärkungsverhältnis gewünschten Wert gewählt werden können, wodurch die Länge des Anfangsweges der Schürze frei gewählt werden kann, damit der Anschlag 20a auf den Rand 14a des Hydrauliksekundärkolbens 14 trifft.

Claims

1. Bremsunterstützungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einerseits einem Hauptzylinder (2), der mit einem Bremsfluid gefüllt ist und mit einem Hydraulikhauptkolben (11) versehen ist, der dafür vorgesehen ist, eine Betätigungskraft zu empfangen, die sich aus einer Eingangskraft und einer Unterstützungskraft zusammensetzt, die beide entlang einer axialen Richtung wirken, und andererseits einem pneumatischen Unterstützungs-Servomotor (1), der durch Aufbringen der Eingangskraft auf eine Steuerstange (8) gesteuert werden kann, welche das Öffnen eines Ventilelementes (7) steuert, um die Betätigungskraft auf den Hydraulikhauptkolben auszuüben, wobei der Servomotor ein starres Gehäuse (3) aufweist, das in dichter Weise in zwei Kammern (3a, 3b) mittels wenigstens einer beweglichen Trennwand (4) unterteilt ist, die sich unter der Wirkung einer Druckdifferenz, die zwischen den beiden Kammern durch Öffnen des Ventilelementes gebildet wird, in der gleichen Richtung wie ein Pneumatikkolben (5) verstellen kann, der das Ventilelement trägt und seinerseits bezüglich des Gehäuses beweglich ist, wobei die Eingangskraft über eine Reaktionsscheibe (23) übertragen wird, an der sich auch der Pneumatikkolben abstützt, um dieser wenigstens einen Teil der Unterstützungskraft zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Trennwand (4) bezüglich des Pneumatikkolbens (5) frei verschiebbar angebracht ist, daß der Hydraulikhauptkolben des Hauptzylinders seinerseits einen hohlen beweglichen Zylinder (13) aufweist, der mit dem Hauptzylinder in Verbindung steht, der fest mit der beweglichen Trennwand verbunden ist und in dessen Inneren in dichter Weise und entlang der axialen Richtung ein Hydrauliksekundärkolben (14) gleitet, der wenigstens die von der Reaktionsscheibe stammende Eingangskraft aufnehmen kann, und daß die freie Verschiebbarkeit der beweglichen Trennwand (4) bezüglich des Pneumatikkolbens (5) hinsichtlich einer Bewegung dieser Trennwand in Richtung des Hauptzylinders durch eine Mitnahme des Hydrauliksekundärkolbens (14) in derselben Richtung mittels des beweglichen Zylinders (13) begrenzt ist.

2. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Zylinder (13) einen inneren Anschlag aufweist, der mit dem Hydrauliksekundärkolben (14) zusammenwirken kann, um dessen Mitnahme zu gewährleisten.