DE19735035A1

DE19735035A1 - Unterdruckbremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19735035A1
Application number: DE1997135035
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Kahrs
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 1999-02-18

Description

Die Erfindung betrifft einen Unterdruckbremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Verstärkergehäuse, dessen In nenraum durch eine bewegliche Wand in eine Unterdruckkammer und eine Arbeitskammer unterteilt ist, einem Zwischenelement zur Übertragung der Bewegung der beweglichen Wand auf einen Hauptzylinder, sowie einem Betätigungsglied zur Übertragung der Fahrerfußkraft auf das Zwischenelement, mit einem Steu erventil zur Trennung der Unterdruckkammer von der Arbeits kammer, welches mittels eines Elektromagneten betätigbar ist und zum Einlaß der Außenluft in die Arbeitskammer und mit einem elektronischen Regler zur Betätigung des Steuerventils Abhängigkeit vom Fahrerwunsch oder/und Fremdbetätigung Abhängigkeit eines automatischen Systems, z. B. AICC.

Aus der DE 42 38 333 ist bereits ein Unterdruckbremskraft verstärker für Kraftfahrzeuge bekannt, dessen Steuerventil unabhängig von einer einen Ventilkolben verschiebenden Be tätigungsstange mittels eines Elektromagneten betätigbar ist, wobei der Elektromagnet einen zusätzlichen Dichtsitz betätigt, der eine Belüftung der Arbeitskammer ermöglicht. Der Elektromagnet ist hierbei mit dem Ventilkolben des Un terdruckbremskraftverstärkers fest verbunden im Steuergehäu se verschiebbar angeordnet, so daß der zusätzliche Dichtsitz mit dem Ventilkolben synchron bewegbar ist. Mit diesem Un terdruckbremskraftverstärker ist es zwar möglich, bei Fahr zeugbremsungen die Fahrzeugverzögerung jeweils dem Fahrer wunsch, der Pedal-Fußkraft entsprechend einzuregeln und zwar unabhängig von der Beladung, der Neigung und einem etwaigen Anhängerbetrieb des Fahrzeugs. Es kann mit dieser Vorrich tung jedoch nun eine Erhöhung des Bremsdrucks in Relation vom Fahrer aufgegebenen Wert erreicht werden und keine Verringerung und es müssen bei jedem dieser Vorgänge das vom Fahrer angesteuerte und das elektrisch angesteuerte Ventil des Unterdruckbremskraftverstärkers gleichzeitig arbeiten mit etlichen Möglichkeiten von Funktionsstörungen. Außerdem ist der Bauaufwand des Unterdruckbremskraftverstärkers in folge der zweifach ausgeführten Ventiltechnik relativ groß.

Aus der Europäischen Patentanmeldung 0 136 689 A2 ist ferner bereits ein Unterdruckbremskraftverstärker der eingangs ge nannten Art bekannt. Mit diesem Unterdruckbremskraftverstär ker werden gegenüber dem zuvor beschriebenen Verstärker die Möglichkeit einer echten Verzögerungsregelung der Bremsvor gänge, in der Möglichkeit von elektrisch eingesteuerter Fremdbetätigung und Überlagerung beider Betätigungsarten im Regler geschaffen. Die mechanischen Bauteile des Unterdruck bremskraftverstärkers werden gegenüber dem aus der DE 42 38 331 A1 bekannten Unterdruckbremskraftverstärker verringert bzw. vereinfacht. Als Nachteil des in der Europäischen Pa tentanmeldung 0 136 689 A2 beschriebenen Fahrzeugbremssy stems ist es jedoch anzusehen, daß das Steuerventil als ein separates Ventil außerhalb des Unterdruckbremskraftverstär kers angeordnet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Unter druckbremskraftverstärker der eingangs genannten Art zu ver bessern und dahingehend zu vereinfachen, daß ein externes Ventil vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuerventil in einem die bewegliche Wand tragenden Steuer ventilgehäuse angeordnet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Unterdruckbrems kraftverstärker geschaffen, der nur noch ein elektromagne tisch angesteuertes Ventil für die Trennung beider Verstär kerkammern und den Außenluft-Einlaß aufweist. Das Ventil ist auf baulich einfache Weise in den Unterdruckbremskraftver stärker zentral integriert. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine echte Verzögerungsregelung der Bremsvorgänge in der Möglichkeit von elektrisch angesteuerter Fremdbetätigung und der Überlagerung beider Betätigungsarten im Regler ge schaffen. Das Grundprinzip des pneumatischen Unterdruck bremskraftverstärkers mit Luftsteuerung durch ein Tellerven til und Durchtrieb der Fußkraft auf den Hauptzylinder bei Ausfall der Unterstützung bleibt erhalten. Die mechanischen Bauteile des Unterdruckbremskraftverstärkers werden verrin gert bzw. vereinfacht.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Steuerventil eine im Ventilgehäuse abgedichtet ver schiebbare Schiebehülse aufweist, die zu ihrer Betätigung mit dem Anker des Elektromagneten verbunden ist.

Gemäß weiteren vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgese hen, daß im Verbindungsstrang zwischen dem Betätigungsglied und dem Zwischenelement zur Übertragung der mittels des Be tätigungsgliedes eingeleiteten Fahrer-Fußkraft weder ein elastisches Zwischenglied noch eine Lose vorgesehen ist, wobei das Steuerventilgehäuse unmittelbar am Zwischenelement zur Anlage kommen kann. Die Übertragung und Abstützung der Fahrer-Fußkraft auf den Hauptzylinder erfolgt dabei so, daß einerseits eine Verringerung des Pedalwegs erreicht wird und andererseits bei einem Ausfall der Unterstützungskraft die direkte Betätigung des Hauptzylinders durch den Fahrerfuß erhalten bleibt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Systemschaltbild eines elektrisch angesteuerten Unterdruckbremskraftverstärkers im Verzögerungsregel kreis;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Unterdruckbremskraft verstärker, wobei Teile des Verstärkers weggebrochen sind.

Das in Fig. 1 dargestellte Systemschaltbild zeigt ein Brems pedal 2, welches über einen Kraftsensor 4 und ein Zwischen element 6 auf den Kolben 8 eines Hauptzylinders 10 einwirkt. Zwischenelement 6 greift auch das Ausgangsglied eines Vakuumbremskraftverstärkers 12 an. Ferner ist in diesem Sy stem ein elektronischer Regler 13 vorgesehen, in den als Eingangsgrößen die Signale des Kraftsensors 4 und eines Fahrzeugverzögerungssensors 14 und ggf. weitere Eingangs signale, z. B. Abstandssignal für Fremdansteuerung bei AICC oder unterlagertes Bremsdrucksignal eingehen.

Das in Fig. 2 dargestellte Verstärkergehäuse 20 des erfin dungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers ist durch eine axial bewegliche Wand 22 in eine Arbeitskammer 24 und eine Unterdruckkammer 26 unterteilt. Durch die beiden Gehäuse hälften und die bewegliche Wand 22 sind Zuganker 25 geführt. Die axial bewegliche Wand 22 besteht aus einem aus Blech tiefgezogenen Membranteller 28 und einer daran anliegenden flexiblen Membran 30, die zwischen dem äußeren Umfang des Membrantellers 28 und dem Verstärkergehäuse 20 eine Rollmem bran als Abdichtung bildet. Die Wand 22 wird von einem Steu ergehäuse 32 getragen, welches teilweise im Verstärkergehäu se 20 angeordnet ist und teilweise aus diesem hervorragt. Im Steuergehäuse 32 ist ein Steuerventil 34 angeordnet, das eine Schiebehülse 36 aufweist, die mit einem Ventilteller 38 zusammenwirkt, um einen Ventilsitz 40 zu bilden. Ein weite rer Ventilsitz 42 wird von einem Ventilelement 44 und dem Ventilteller 38 gebildet. Im Betätigungsstrang ist ein Kraftsensor 47 angeordnet. Das Ventilelement 44 ist mittels einer mit dem Bremspedal verbundenen Betätigungsstange 46 verschiebbar. Der Ventilteller 38 wird mittels einer Feder 48, die sich an einem Haltering 50 abstützt, in Richtung Schiebehülse 36 und gegen das Ventilelement 44 gedrückt.

Die Betätigung der Schiebehülse 36 erfolgt mittels eines Elektromagneten, der im Steuergehäuse 32 angeordnet ist. Die Spule 54 und der Anker 56 des Elektromagneten 52 sind hier bei in einem Gehäuse 58 untergebracht, welches im Steuer gehäuse 32 angeordnet ist. Das Gehäuse ist mittels eines Dichtringes 60 gegenüber dem Steuergehäuse abgedichtet. Der Magnetanker 56 ist axial verschiebbar auf einem Schraubbol zen 62 durch eine Dichtung 64 abgedichtet verschiebbar. Am Außenumfang des Magnetankers 56 ist ein weiterer Dichtring 66 vorgesehen. Das Verstärkergehäuse 20 schließt das Gehäuse 58 deckelartig ab und weist einen Fortsatz 68 auf, in dem der Kopf des Schraubbolzens 62 angeordnet ist und der un mittelbar an einem Zwischenelement 70 anliegt. Dieses Zwi schenelement 70 überträgt die Bremskraft auf einen Kolben eines (nicht dargestellten) Hauptzylinders. Durch die vom Unterdruck beaufschlagte Magnet-Anker-Stirnfläche wird der eingesteuerte Teildruck kompensiert, so daß sich eine selbsttätige Ventilrückführungswirkung ergibt.

Das Tellerventil 34 des Vakuumbremskraftverstärkers besteht nur noch aus der magnetbetätigten Schiebehülse 36 und dem Ventilelement 44 für die Außenluftsteuerung und dem federbe lasteten elastischen Ventilteller 38. Der Einsatz des Tel lerventils anstelle eines Schieberventils ist vorteilhaft wegen der in verschiedenen Betätigungszuständen nötigen Dichtheit zur Vermeidung von Verlust des Unterdruckes und damit Bremswirkung. Die mit dem Ventilteller zusammenwirken de magnetbetätigte Schiebehülse 36 benötigt eine funktionale Rückführung; dies kann wie bekannt ausgeführt werden, mit tels elektronischem Wegsensor für den Öffnungsweg des Tel lerventils, Regelelektronik und Magnetkraftbeeinflussung oder, wie alternativ vorgeschlagen, mittels Reaktionsflächen Magnetanker durch Beaufschlagung mit den eingesteuerten Drücken.

Der für die Aufnahme des Fahrerwunsches und Weiterleitung an die Regelelektronik zuständige elektronische Kraftaufnehmer (4 in Fig. 1 bzw. 47 in Fig. 2) kann nach einem der für der artige Aufnehmer bekannten physikalischen Prinzipien ausge führt und an geeigneter Stelle im Kraftfluß der Fahrer-Fuß kraft angeordnet werden. Alternativ kann die Erfassung der Fußkraft auch auf eine Wegmessung zurückgeführt werden, in dem z. B. in der Kolbenstange ein in Betätigungsrichtung wir kendes federndes Element angeordnet wird und der sich bei der Betätigung ergebende Federweg mittels Wegaufnehmer z. B. LVDT oder Hall-Element, gemessen wird. Die erzielte Regelung von Verzögerungswerten wird dann im System bewirkt, indem der elektronische Regler den vom Fahrer aufgegebenen Soll wert (Kraftaufnehmer) mit dem vom Beschleunigungsaufnehmer des Fahrzeugs (möglicherweise auch aus den Signalen von Rad drehzahlsensoren gewonnen) gelieferten Ist-Wert vergleicht und nach Maßgabe einer Regelabweichung das elektromagneti sche Tellerventil des Bremskraftverstärkers bestromt. Das Verstärkungsverhältnis des Bremskraftverstärkers ergibt sich dabei aus der Reglereinstellung und den jeweiligen Daten des Brems-Betriebspunktes. Natürlich kann ein solches System auch mit anderen Regelgrößen als der Fahrzeugverzögerung arbeiten, wenn Sensorik und Regler entsprechend gestaltet werden, z. B. mit Bremsdruckregelung oder mit Abstandsrege lung zu vorausfahrenden Objekten.

Wie bereits erwähnt, bleibt der Durchtrieb der Fahrer-Fuß kraft erhalten und infolge von Störungen kann lediglich die Verstärkung ausfallen wie beim konventionellen Bremskraft verstärker auch. Ein Ausfall der Verstärkung kann aufgrund von Störungen im pneumatischen und im elektrischen Teil des Gerätes eintreten. Unter Verwendung bekannter Verfahren kön nen Störungen an den elektrischen Komponenten, Magnet, Sen soren, Elektronik, erkannt und eingegrenzt werden, um dem Fahrer ein Warnsignal zu geben.

Unter entsprechender Abwandlung von Sensorik und elektro nischem Regler ermöglicht der erfindungsgemäße Unterdruck bremskraftverstärker auch die Möglichkeit von Fahrerbetäti gung und Fremdbetätigung, z. B. Fahrerbetätigung mit Verzö gerungsregelung und Fremdbetätigung im Rahmen eines ICC-Sy stems nach Maßgabe von Abstand oder Geschwindigkeitsdiffe renz. Natürlich muß der Modus des Zusammenwirkens beider Betätigungen in einer Regelstrategie eingebunden sein, z. B. Summenbildung, Vorrangentscheidung nach Maximalwert oder auch grundsätzlicher Vorrang für eine Betätigungsart. Stra tegie und Software hierfür sind im elektronischen Regler enthalten.

Bezugszeichenliste

2

Bremspedal

4

Kraftsensor

6

Zwischenelement

8

Kolben

10

Hauptzylinder

12

Unterdruckbremskraftverstärker

14

Fahrzeugverzögerungssensor

20

Verstärkergehäuse

22

Wand

24

Arbeitskammer

26

Unterdruckkammer

28

Membranteller

30

Membran

32

Steuergehäuse

34

Steuerventil

36

Schiebehülse

38

Ventilteller

40

Ventilsitz

42

Ventilsitz

44

Ventilelement

46

Betätigungsstange

47

Kraftsensor

48

Feder

50

Haltering

52

Elektromagnet

54

Spule

56

Anker

58

Gehäuse

60

Dichtring

62

Schraubbolzen

64

Dichtung

66

Dichtring

68

Fortsatz

70

Zwischenelement

Claims

1. Unterdruckbremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Verstärkergehäuse, dessen Innenraum durch eine bewegliche Wand in eine Unterdruckkammer und eine Ar beitskammer unterteilt ist, einem Zwischenelement zur Übertragung der Bewegung der beweglichen Wand auf einen Hauptzylinder, sowie einem Betätigungsglied zur Über tragung der Fahrerfußkraft auf das Zwischenelement, mit einem Steuerventil, welches zur Trennung der Unterdruck kammer von der Arbeitskammer und zum Einlaß der Außen luft in die Arbeitskammer mittels Elektromagneten be tätigbar ist und mit einem elektronischen Regler zur Betätigung des Steuerventils in Abhängigkeit vom Fahrer wunsch, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (34) in einem die bewegliche Wand (20) tragenden Steuer gehäuse (32) angeordnet ist.

2. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (34) eine im Steu ergehäuse (32) abgedichtet verschiebbare Schiebehülse (36) aufweist, die zu ihrer Betätigung mit dem Anker (56) des Elektromagneten verbunden wird.

3. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungsstrang zwi schen dem Betätigungsglied (46) und dem Zwischenelement (70) zur Übertragung der mittels des Betätigungsglieds (46) eingeleiteten Fahrer-Fußkraft kein elastisches Zwi schenglied und keine Lose vorgesehen ist.

4. Vakuumbremskraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Steuergehäuse (32) unmittelbar am Zwischenelement (70) anliegt.

5. Vakuumverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung und Schlie ßung des Steuerventils bei Erreichen des von der Fahrer- Fußkraft vorgegebenen Drucksollwertes auf elektronischem Wege mittel Ventilweg-Aufnehmer, Regelelektronik und Sensor für den Istwert oder auf mechanisch-pneumatischem Weg mittel Druckführung auf den Magnetanker oder auf die Schiebehülse bewirkt werden kann.