DE19822008A1 - Bremskraftverstärker mit verbesserter Kraftunterstützung - Google Patents

Abstract

Ein Bremskraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage hat eine erste Verstärkereinheit und eine zweite Verstärkereinheit. Nur die erste Verstärkereinheit ist dazu ausgebildet, eine im Rahmen einer Normalbremsung in den Bremskraftverstärker eingeleitete Betätigungskraft zu verstärken. Zur Verbesserung der Verstärkungscharakteristik, insbesondere in Notbremssituationen, wird bei einer Schnellbremsung oder dann, wenn die erste Verstärkereinheit ihre maximale Verstärkungskraft bereitstellt und sich die eingeleitete Betätigungskraft weiter erhöht, die eingeleitete Betätigungskraft zusätzlich zur ersten Verstärkereinheit auch von der zweiten Verstärkereinheit verstärkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Die Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen sind heutzutage ganz überwiegend mit einem sogenannten Bremskraftverstärker ausge­ rüstet, der eine vom Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft verstärkt, damit das Kraftfahrzeug auch aus hohen Geschwindig­ keiten oder bei voller Beladung komfortabel, d. h. mit relativ geringem Kraftaufwand zum Stehen gebracht werden kann. Übli­ cherweise ist ein solcher Bremskraftverstärker dem Hauptzylin­ der einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage vorgeschaltet, d. h. die vom Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft wird in den Brems­ kraftverstärker eingeleitet und von diesem in verstärkter Form über ein Kraftabgabeglied an den Hauptzylinder weitergeleitet. Meistens sind diese Bremskraftverstärker als Unterdruckbrems­ kraftverstärker ausgeführt. Ein Unterdruckbremskraftverstärker hat ein Gehäuse, in dem eine mit Unterdruck zu verbindende Unterdruckkammer von einer Arbeitskammer durch eine bewegliche Wand getrennt ist, die mit dem Kraftabgabeglied in kraftüber­ tragender Verbindung steht. Mittels einer Ventilanordnung kann die Arbeitskammer entweder mit der Unterdruckkammer oder mit Atmosphärendruck (oder auch mit Überdruck) verbunden werden. Verbindet man die Arbeitskammer mit Atmosphärendruck (oder mit Überdruck), kommt es an der beweglichen Wand zu einer Druck­ differenz, aus der ein Kraft resultiert, die auf das Kraft­ abgabeglied des Bremskraftverstärkers übertragen wird und so die eingeleitete Betätigungskraft wie gewünscht verstärkt.

Ersichtlich hängt somit die maximale Verstärkungskraft eines Unterdruckbremskraftverstärkers von der Fläche der beweglichen Wand ab. Um die Abmessungen eines Unterdruckbremskraftverstär­ kers kompakt zu halten und dennoch die von ihm maximal auf­ bringbare Verstärkungskraft erhöhen zu können, ist es im Zusammenhang mit großen und schweren Fahrzeugen bekannt, zwei solche aus je einer Unterdruckkammer und einer davon durch eine bewegliche Wand getrennten Arbeitskammer bestehenden Verstär­ kereinheiten hintereinander zu schalten. Man spricht dabei von einer Tandemanordnung oder einem Tandembremskraftverstärker. Beide Verstärkereinheiten arbeiten synchron, d. h. bei jedem Bremsvorgang überträgt jede beweglich Wand eine Verstärkungs­ kraft auf das gemeinsame Kraftabgabeglied des Tandembremskraft­ verstärkers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bremskraftver­ stärker dahingehend zu verbessern, daß er in bestimmten Situationen, insbesondere bei einer Schnellbremsung oder Panik­ bremsung (Notbremsung), eine erhöhte Betätigungskraft bereit­ stellt.

Diese Aufgabe ist ausgehend von einem Bremskraftverstärker mit zwei Verstärkereinheiten erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nur die erste Verstärkereinheit zum Verstärken einer im Rahmen einer Normalbremsung in den Bremskraftverstärker eingeleiteten Betätigungskraft ausgebildet ist, und daß bei einer Schnell­ bremsung oder dann, wenn die erste Verstärkereinheit ihre maximale Verstärkungskraft bereitstellt und sich die in den Bremskraftverstärker eingeleitete Betätigungskraft weiter erhöht, die zweite Verstärkereinheit zusätzlich zur ersten Verstärkereinheit die eingeleitete Betätigungskraft verstärkt. Erfindungsgemäß wird demnach die zweite Verstärkereinheit nur in bestimmten Betriebszuständen zur Erhöhung der Bremskraftun­ terstützung herangezogen, nämlich zum einen dann, wenn die erste Verstärkereinheit im Rahmen eines Bremsvorganges schon voll ausgesteuert ist, d. h. ihre maximale Kraftunterstützung bereitstellt, und anhand einer weiter steigenden Betätigungs­ kraft erkannt wird, daß der Fahrer eine stärkere Bremskraft für erforderlich hält, und zum anderen bei einer Panikbremsung. Während ein Fahrer bei einer Normalbremsung die Fahrzeugbrem­ sanlage hinsichtlich der Betätigungsgeschwindigkeit und Betäti­ gungskraft dosiert betätigt, wird er bei einer Panikbremsung mit hoher Betätigungsgeschwindigkeit und hoher Betätigungskraft auf das Bremspedal treten. Eine solche Art der Betätigung wird von dem erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker mittels einer geeigneten Einrichtung erkannt, woraufhin die zweite Verstär­ kereinheit zusätzlich zur ersten Verstärkereinheit aktiviert wird. Die Einrichtung zur Erfassung einer Panikbremsung und des voll ausgesteuerten Zustandes der ersten Verstärkereinheit kann elektronische Bauteile, beispielsweise geeignete Sensoren und ein damit verbundenes, elektronisches Steuergerät umfassen, sie kann jedoch auch rein mechanisch ausgestaltet sein. Ein Bei­ spiel für eine solche Einrichtung ist in den abhängigen Patent­ ansprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Bauarten von Bremskraftverstärkern beschränkt. Voraussetzung ist lediglich das Vorhandensein zweier voneinander unabhängiger Verstär­ kereinheiten, von denen die zweite Verstärkereinheit nur in den genannten Situationen aktiviert wird.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brems­ kraftverstärkers ist jede Verstärkereinheit wie bereits be­ schrieben mit einer Unterdruckkammer und einer davon durch eine bewegliche Wand getrennten Arbeitskammer ausgeführt, wodurch Investitionen in eine neue Technik nicht notwendig sind. Ebenso können die beiden Verstärkereinheiten aber auch als hydrauli­ sche Kraftverstärker ausgebildet sein. Selbstverständlich kann neben der zweiten Verstärkereinheit auch noch eine dritte Verstärkereinheit vorhanden sein, die bei Bedarf zugeschaltet wird.

Wenn die zumindest zwei erforderlichen Verstärkereinheiten Unterdruckkraftverstärker sind, sind sie vorzugsweise koaxial zueinander und aneinander anschließend angeordnet. Diese Anord­ nung entspricht der eines herkömmlichen Tandembremskraftver­ stärkers.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines solchen erfindungs­ gemäßen Tandembremskraftverstärkers steuert ein erstes Ventil die Verbindung der Arbeitskammer der ersten Verstärkereinheit mit Atmosphärendruck (oder auch mit Überdruck), ein zweites Ventil steuert die Verbindung der Arbeitskammer der ersten Verstärkereinheit mit der Unterdruckkammer der ersten Verstär­ kereinheit, und ein drittes Ventil steuert die Verbindung der Arbeitskammer der zweiten Verstärkereinheit mit Atmosphären­ druck (oder mit Überdruck). Vorteilhaft sind die genannten drei Ventile Teil einer Ventilbaugruppe, die beiden Verstärkerein­ heiten zugehörig ist.

Die Ventilbaugruppe umfaßt bei bevorzugten Ausführungsformen ein Ventilgehäuse, in dem ein erster Ventilsitz und ein zweiter Ventilsitz sowie ein an beide Ventilsitze anlegbares Ventil­ glied angeordnet sind. Das zuvor genannte, erste Ventil ist dabei von dem ersten Ventilsitz und dem Ventilglied gebildet, während das zuvor genannte zweite Ventil von dem zweiten Ven­ tilsitz und dem Ventilglied gebildet ist. In einer Stellung des Betätigungsgliedes, über welches die Betätigungskraft in den Bremskraftverstärker eingeleitet wird, ist das Ventilglied nur vom ersten Ventilsitz abgehoben, wodurch die Unterdruckkammer und die Arbeitskammer der ersten Verstärkereinheit voneinander getrennt sind und die Arbeitskammer der ersten Verstärkerein­ heit mit einem Lufteinlaß verbunden ist. In einer anderen Stellung des Betätigungsgliedes ist das Ventilglied nur vom zweiten Ventilsitz abgehoben, wodurch die Unterdruckkammer und die Arbeitskammer der ersten Verstärkereinheit miteinander verbunden und beide Kammern von dem Lufteinlaß getrennt sind. Das zuvor genannte dritte Ventil, das die zweite Verstärkerein­ heit ansteuert, wird durch eine Bewegung des Betätigungsgliedes geöffnet, die über die zum Abheben den Ventilgliedes vom ersten Ventilsitz erforderliche Bewegung des Betätigungsgliedes hin­ ausgeht. Damit ist gewährleistet, daß die zweite Verstärkerein­ heit bei Normalbremsungen, bei denen das Ausmaß der Bewegung des Betätigungsgliedes eher klein ist, nicht aktiviert wird. Erst bei einer Vollbremsung oder auch bei einer Panikbremsung wird durch das dann relativ große Bewegungsausmaß des Betäti­ gungsgliedes die zweite Verstärkereinheit aktiviert.

Konstruktiv vorteilhaft steuert das dritte Ventil einen zusätz­ lichen Belüftungskanal, der direkt in die Arbeitskammer der Verstärkereinheit mündet und der an seinem anderen Ende einen Zugang für Atmosphärendruck oder für Überdruck aufweist.

Das dritte Ventil ist bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers so gestaltet, daß ein dritter Ventilsitz an einem Ende einer Hülse ausgebildet ist, die das die beiden anderen Ventile enthaltende Ventilgehäuse mit radialem Abstand umgibt und gegenüber letzterem axial verschiebbar ist. Dieser dritte Ventilsitz wirkt mit einem außerhalb des Ventilgehäuses angeordneten, ringförmigen weite­ ren Ventilelement zusammen, in Richtung dessen die verschiebba­ re Hülse vorgespannt ist. Ein mit dem Betätigungsglied verbundenes Übertragungsglied ermöglicht in Abhängigkeit der Bewegung des Betätigungsgliedes eine Kopplung mit der ver­ schiebbaren Hülse. Bei dieser Ausführungsform ist ein in Strö­ mungsrichtung gesehen erster Abschnitt des zusätzlichen Belüftungskanals zwischen der verschiebbaren Hülse und dem Ventilgehäuse ausgebildet.

Das weitere Ventilelement ist in vorteilhafter Weise flanschar­ tig an einem Ansatz ausgebildet, der innerhalb des Ventilgehäu­ ses durch eine am Betätigungsglied abgestützte Feder in einer zur Vorspannung der Hülse entgegengesetzten Richtung vorge­ spannt ist.

Das Übertragungsglied, welches das Betätigungsglied mit der verschiebbaren Hülse koppeln kann, ist vorzugsweise mit dem ersten Ventilsitz fest verbunden und erstreckt sich mit axialem Spiel durch je eine radiale Aussparung des Ventilgehäuses und der Hülse. Der erste Ventilsitz ist bei einer solchen Ausge­ staltung am Betätigungsglied oder einem damit unmittelbar verbundenen Teil ausgebildet.

Erfindungsgemäße Bremskraftverstärker, bei denen die beiden Verstärkereinheiten als Unterdruckkraftverstärker ausgeführt sind, umfassen vorzugsweise einen Kanal, der die Arbeitskammer der ersten Verstärkereinheit mit der Arbeitskammer der zweiten Verstärkereinheit verbindet. Dieser Kanal ist, beispielsweise mittels eines Rückschlagventiles, so gestaltet, daß eine strö­ mungsleitende Verbindung durch den Kanal nur dann existiert, wenn der Druck in der Arbeitskammer der ersten Verstärkerein­ heit unterhalb des Drucks der Arbeitskammer der zweiten Verstärkereinheit liegt. Auf diese Weise muß kein die Unter­ druckkammer der zweiten Verstärkereinheit mit der Arbeitskammer der zweiten Verstärkereinheit verbindender Kanal vorgesehen werden, denn die Arbeitskammer der zweiten Verstärkereinheit wird nach Beendigung eines Bremsvorganges zusammen mit der Arbeitskammer der ersten Verstärkereinheit evakuiert.

Zur Rückmeldung der erzeugten Bremskraft an den Fahrer eines mit einem erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker ausgestatteten Kraftfahrzeuges wirkt ein als Kraftabgabeglied des Bremskraft­ verstärkers dienender Kolben vorzugsweise über einen der ersten Verstärkereinheit zugehörigen ersten Elastomerkörper auf das Betätigungsglied zurück. Soll auch die von der zweiten Verstär­ kereinheit erzeugte Bremskraft rückgemeldet werden, ist zusätz­ lich ein der zweiten Verstärkereinheit zugehöriger zweiter Elastomerkörper vorhanden, der mit dem ersten Elastomerkörper in kraftübertragender Verbindung steht.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen, zwei Unterdruckkraftverstärkereinheiten umfassenden Brems­ kraftverstärker in Rückhubstellung,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit einer Ventilbaugruppe in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 eine Fig. 1 ähnliche Darstellung, jedoch in einer anderen Schnittebene, und

Fig. 4 eine Fig. 1 ähnliche Darstellung eines zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bremskraftver­ stärkers in Rückhubstellung, das im Unterschied zum in

Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel nur einen Elastomerkörper aufweist.

Der in den Figuren dargestellte Unterdruckbremskraftverstärker 10 in Tandembauweise hat zwei im wesentlichen schalenförmige Gehäuseteile 12 und 14, zwischen denen ein hohlzylindrisches Gehäuseteil 16 angeordnet ist. Alle Gehäuseteile 12, 14 und 16 sind im wesentlichen rotationssymmetrisch in bezug auf eine Achse A gestaltet.

Der Innenraum des durch die Gehäuseteile 12, 14, 16 gebildeten Bremskraftverstärkergehäuses ist durch eine feststehende Wand 18 in eine erste Verstärkereinheit 20 und eine zweite Verstär­ kereinheit 22 unterteilt. Jede Verstärkereinheit 20, 22 wieder­ um ist durch eine abdichtende, bewegliche Wand 24, 26 in je eine Unterdruckkammer 28 bzw. 30 und eine Arbeitskammer 32 bzw. 34 unterteilt. Jede bewegliche Wand 24, 26 ist, wie bei Unter­ druckbremskraftverstärkern üblich, durch eine an ihrem äußeren Rand am Bremskraftverstärkergehäuse einspannte Elastomermembran und eine damit verbundene, starre Stützplatte gebildet, die beide hier nicht näher bezeichnet sind. Jede Unterdruckkammer 28, 30 ist im Betriebszustand des Bremskraftverstärkers 10 ständig mit einer Unterdruckquelle verbunden, beispielsweise mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors. Die beiden Ar­ beitskammern 32, 34 lassen sich mittels einer Ventilbaugruppe 36 wahlweise mit Atmosphärendruck (oder mit Überdruck) oder mit der Unterdruckkammer 28 der ersten Verstärkereinheit 20 verbin­ den.

Die Ventilbaugruppe 36 hat ein rohrförmiges, sich im Brems­ kraftverstärker 10 trichterförmig erweiterndes Ventilgehäuse 38, das bezüglich der Achse A im wesentlichen-rotationssymme­ trisch gestaltet ist und mit der beweglichen Wand 24 der ersten Verstärkereinheit 20 fest und dicht verbunden ist. Ein im wesentlichen hohlzylindrisches Hilfsgehäuse 40 schließt sich axial an das Ventilgehäuse 38 an und ist mit der beweglichen Wand 26 der Verstärkereinheit 22 fest und dicht verbunden.

In dem Ventilgehäuse 38 ist ein ringförmiger, erster Ventilsitz 42 an einem Stößel 44 ausgebildet, der mittels eines Betäti­ gungsgliedes 46 längs der Achse A verstellbar ist. Das Betäti­ gungsglied 46 läßt sich in üblicher Weise mit dem hier nicht dargestellten Bremspedal eines Kraftfahrzeugs verbinden.

Ein zweiter, ebenfalls ringförmiger Ventilsitz 48 mit größerem Durchmesser ist gleichachsig mit dem ersten Ventilsitz 42 am Ventilgehäuse 38 ausgebildet.

Beiden Ventilsitzen 42 und 48 ist ein gemeinsames Ventilglied 50 zugeordnet, das zusammen mit dem Ventilsitz 48 einen radial äußeren Ringraum 52 innerhalb des Ventilgehäuses 38 von einem ringförmigen Zwischenraum 54 zwischen den beiden Ventilsitzen 42, 48 trennen kann, und das zusammen mit dem ersten Ventilsitz 42 einen Innenraum 56 vom Zwischenraum 54 trennen kann. Der Innenraum 56 steht über einen Filter 58 in einem ringförmigen Lufteinlaß 60 ständig mit der Umgebungsluft in Verbindung.

Das Ventilglied 50 ist durch eine Manschette 62 aus Gummi oder einem anderem Elastomermaterial mit einem Stützring 64 verbun­ den, der dicht und fest in das Ventilgehäuse 38 eingebaut ist. Eine Schraubenfeder 66, die sich an dem Stützring 64 abstützt, spannt das Ventilglied 50 in Richtung zu den beiden Ventilsit­ zen 42, 48 hin vor. In das Ventilgehäuse 38 ist von seinem in den Figuren rechten Ende her ein rohrförmiger Einsatz 68 einge­ schoben, dessen äußeres Ende flanschartig radial nach außen abgewinkelt und am äußeren Ende des Ventilgehäuses 38 dadurch anliegend gehalten ist, das eine Kegelfeder 70 zwischen einem Kragen am inneren Ende des Einsatzes 68 und einem am Betäti­ gungsglied 46 befestigten Stützelement 72 eingespannt ist. Der radial nach außen ragende Flansch des Einsatzes 68 ist mit einem Elastomermaterial umgeben und bildet ein ringförmiges, weiteres Ventilelement 74.

Radial zwischen einem am Gehäuseteil 12 ausgebildeten Kragen 76 und dem Ventilgehäuse 38 ist eine den durchmesserkleineren Teil des Ventilgehäuses 38 umschließende Hülse 78 angeordnet, die durch eine Ringdichtung 80 gegen den Kragen 76 abgedichtet ist, ohne dadurch an Bewegungen längs der Achse A gehindert zu sein. An dem dem weiteren Ventilelement 74 zugewandten Ende der Hülse 78 ist ein ringförmiger, dritter Ventilsitz 82 ausgebildet. Die Hülse 78 ist durch eine sich am Ventilgehäuse 38 außen abstüt­ zende Feder 84 in Richtung zum weiteren Ventilelement 74 vorge­ spannt, so daß der dritte Ventilsitz 82 normalerweise abdichtend am weiteren Ventilelement 74 anliegt.

Zwischen der Hülse 78 und dem Ventilgehäuse 38 ist ein im wesentlichen zylindrischer Ringraum freigelassen, der den ersten Abschnitt eines in die Arbeitskammer 34 der zweiten Verstärkereinheit 22 mündenden, zusätzlichen Belüftungskanals 86 bildet. An ihrem dem dritten Ventilsitz 82 gegenüberliegen­ den Ende ist die Hülse 78 mittels einer O-Ringdichtung 88 zum Ventilgehäuse 38 abgedichtet, so daß keine Verbindung zwischen dem zusätzlichen Belüftungskanal 86 und der Arbeitskammer 32 der ersten Verstärkereinheit 20 besteht. In der Nähe ihres inneren Endes weist die Hülse 78 einen schräg angesetzten Anschlußstutzen 90 auf, der mit dem einen Ende eines flexiblen Schlauches 92 abdichtend verbunden ist, dessen anderes Ende ebenfalls abdichtend mit einem starren Rohr 94 verbunden ist, welches den letzten Abschnitt des zusätzlichen Belüftungskanals 86 bildend die bewegliche Wand 24 und die feststehende Wand 18 abdichtend durchsetzt und in die Arbeitskammer 34 der zweiten Verstärkereinheit 22 mündet.

Der Stößel 44 hat eine Ringnut, in die ein hier etwa haarnadel­ förmiges Übertragungsglied 96 fest und spielfrei eingerastet ist. Vom Stößel 44 erstreckt sich das Übertragungsglied 96 radial durch eine Aussparung 98 im Ventilgehäuse 38 und eine Aussparung 100 in der Hülse 78 hindurch bis annähernd zur Innenwand des Kragens 76. Der Kragen 76 bildet in einem gegen­ über dem Übertragungsglied 96 axial äußeren Abschnitt einen ringförmigen Anschlag 102, der die Bewegung des Übertragungs­ gliedes 96 und damit des Stößels 44 in axial nach außen be­ grenzt. Das Übertragungsglied 96 hat in der Aussparung 98 ein axiales Spiel B und in der Aussparung 100 ein axiales Spiel C, wobei das Spiel B größer als das Spiel C ist. Das Übertragungs­ glied 96 kommt also bei einer schnellen Betätigung des Betäti­ gungsgliedes 46 oder bei einer Vollaussteuerung der ersten Verstärkereinheit 20 zunächst mit dem Rand der Aussparung 100 in Kontakt, d. h. mit der Hülse 78, bevor ein Kontakt mit der Aussparung 98, d. h. mit dem Ventilgehäuse 38 erfolgen kann.

In dem Hilfsgehäuse 40 ist das tellerförmige Ende eines Kolbens 104 aufgenommen, der als Kraftabgabeglied des Bremskraftver­ stärkers 10 dient. Zwischen dem Kolben 104 und dem im Ventilge­ häuse 38 aufgenommenen Ende des Hilfsgehäuses 40 ist ein zweiter Elastomerkörper 106 eingekammert, der wie dargestellt über einen Fortsatz in kraftübertragender Verbindung mit einem ersten Elastomerkörper 108 steht, der wiederum von einem Endab­ schnitt des Ventilgehäuses 38 umschlossen ist. Die beiden Elastomerkörper 106 und 108 bilden einen Kraftübersetzer zwi­ schen dem Betätigungsglied 46 und dem als Kraftabgabeglied dienenden Kolben 104 und sorgen unter anderem für eine Rückmel­ dung der erzeugten Bremskraft auf das Betätigungsglied 46.

Eine Rückstellfeder 110 spannt die gesamte Ventilbaugruppe 36 in eine Ausgangsstellung vor, in der das Übertragungsglied 96 am ringförmigen Anschlag 102 anliegt.

Es wird nun die Funktion des Bremskraftverstärkers 10 beschrie­ ben. Solange die hier nicht dargestellte Unterdruckquelle inaktiv ist, beispielsweise vor dem Anlassen des Motors eines zugehörigen Kraftfahrzeuges, nehmen die beweglichen Teile des Bremskraftverstärkers 10 und der Ventilbaugruppe 36 eine Stel­ lung ein, in der das Ventilglied 50 am zweiten Ventilsitz 48, nicht jedoch am ersten Ventilsitz 42 anliegt. Das von dem dritten Ventilsitz 82 und dem damit zusammenwirkenden weiteren Ventilelement 74 gebildete dritte Ventil ist offen. Somit ist die Arbeitskammer 32 über den Innenraum 56 des Ventilgehäuses 38 und die Arbeitskammer 34 über den zusätzlichen Belüftungska­ nal 86 mit der Umgebungsluft verbunden. Die Verbindung zwischen der Arbeitskammer 32 und der Unterdruckkammer 28 der ersten Verstärkereinheit 20 ist unterbrochen.

Bei aktiver Unterdruckquelle entsteht in beiden Unterdruckkam­ mern 28, 30 ein Unterdruck und die beweglichen Wände 24, 26 werden zusammen mit den Ventilgehäuse 38 und dem Hilfsgehäuse 40 gegen den anfangs geringen Widerstand der Rückstellfeder 110 ein kleines Stück in Betätigungsrichtung bewegt, während das Betätigungsglied 46 samt dem Stößel 44 seine Ruhestellung beibehält. Das Ventilglied 50, das bisher nur an dem zweiten Ventilsitz 48 angelegen hat, legt sich nun leicht an den ersten Ventilsitz 42 an, und das weitere Ventilelement 74 legt sich an das den dritten Ventilsitz 82 darstellende Ende der Hülse 78 an, die ihre Ruhestellung ebenfalls beibehält. Es stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, in dem die Unterdruckkammern 28, 30 in dem von der Unterdruckquelle bestimmten Ausmaß evakuiert sind, und in dem in den Arbeitskammern 32, 34 ein Druck herrscht, der in etwa mit dem Druck in den Unterdruckkammern übereinstimmt. Der Bremskraftverstärker 10 ist nun dazu bereit, ohne eine weitere Verzögerung einen nicht dargestellten Haupt­ bremszylinder zu betätigen, auf den der Kolben 104 in üblicher Weise einwirkt.

Sobald das hier nicht gezeigte Bremspedal auf normale Weise dosiert betätigt und dadurch das Betätigungsglied 46 ein klei­ nes Stück in Betätigungsrichtung geschoben wird (Normal­ bremsung), trennt sich der erste Ventilsitz 42 vom Ventilglied 50. Dieser liegt nun mit der vollen Kraft der Schraubenfeder 66 ausschließlich am zweiten Ventilsitz 48 an und trennt dadurch die Unterdruckkammer 28 vollständig dicht von der Arbeitskammer 32, während Umgebungsluft durch den Lufteinlaß 60, den Filter 58, den Innenraum 56 und den ringförmigen Zwischenraum 54 in die Arbeitskammer 32 der ersten Verstärkereinheit 20 gelangt und deren bewegliche Wand 24 samt dem Ventilgehäuse 38, dem Hilfsgehäuse 40 und dem Kolben 104 in Betätigungsrichtung verschiebt und dadurch den angeschlossenen, nicht dargestellten Hauptbremszylinder betätigt. Während dessen bleibt die dichte Anlage des weiteren Ventilelementes 74 am dritten Ventilsitz 82 bestehen, so daß der zusätzliche Belüftungskanal 86 geschlossen bleibt und keine Umgebungsluft in die Arbeitskammer 34 der zweiten Verstärkereinheit 22 einströmt. Deren bewegliche Wand 26 wird durch die Bewegung des Hilfsgehäuses 40 lediglich mitgeschleppt. In diesem Zustand findet eine Kraftverstärkung der über das Betätigungsglied 46 eingeleiteten Betätigungskraft nur durch die Verstärkereinheit 20 statt.

Wenn jedoch das Bremspedal heftiger betätigt und somit über das Betätigungsglied 46 der Stößel 44 weiter in Betätigungsrichtung verschoben wird, stößt das Übertragungsglied 96 gegen den Rand der Aussparung 100 in der Hülse 78 und nimmt diese in Betäti­ gungsrichtung mit, so daß der dritte Ventilsitz 82 vom weiteren Ventilelement 74 abgehoben wird. Jetzt strömt Umgebungsluft nicht nur durch den Lufteinlaß 60, den Filter 58, den Innenraum 56 und den ringförmigen Zwischenraum 54 in die Arbeitskammer 32 der ersten Verstärkereinheit 20, sondern auch durch den nun offenen, zusätzlichen Belüftungskanal 86 in die Arbeitskammer 34 der zweiten Verstärkereinheit 22. Es wirkt somit an beiden beweglichen Wänden 24, 26 eine Druckdifferenz und die aus dieser Druckdifferenz resultierende Kraft wird unter gleichzei­ tiger Verschiebung des Ventilgehäuses 38 und des Hilfsgehäuses 40 auf den Kolben 104 übertragen. In diesem Zustand sind beide Verstärkereinheiten 20 und 22 aktiv und die Verstärkungskraft des Bremskraftverstärkers 10 ist entsprechend erhöht. Dieser Zustand stellt sich auch ein, wenn im Rahmen einer Normalbrem­ sung die erste Verstärkereinheit 20 voll ausgesteuert ist, d. h. wenn an der beweglichen Wand 24 die maximale Druckdifferenz wirkt. Eine weitere Bewegung des Betätigungsgliedes 46 in Betätigungsrichtung öffnet dann wie zuvor das dritte Ventil, so daß Umgebungsluft durch den zusätzlichen Belüftungskanal 86 in die Arbeitskammer 34 der zweiten Verstärkereinheit 22 einströ­ men und letztere aktivieren kann.

Die Öffnungscharakteristik des aus dem weiteren Ventilelement 74 und dem dritten Ventilsitz 82 bestehenden dritten Ventils kann über die während einer Betätigung des Hauptzylinders 10 erfolgenden Eindringtiefe einer Fühlscheibe 111 in den ersten Elastomerkörper 108 beeinflußt werden, die zwischen dem Stößel 44 und dem ersten Elastomerkörper 108 angeordnet ist. Je höher die Eindringtiefe der Fühlscheibe 111 in den Elastomerkörper 108 bei einer bestimmten Betätigungskraft ist, desto eher wird das dritte Ventil öffen.

Wenn nach einer Bremsung das Bremspedal freigegeben wird, tritt vorübergehend der in den Fig. 1 und 3 wiedergegebene Zustand ein, in dem das Ventilglied 50 vom zweiten Ventilsitz 48 abge­ hoben ist und dicht am ersten Ventilsitz 42 anliegt, während der dritte Ventilsitz 82 dicht am weiteren Ventilelement 74 anliegt. Die Arbeitskammer 32 der ersten Verstärkereinheit 20 ist in diesem Zustand von der Umgebungsluft getrennt und mit der Unterdruckkammer 28 der ersten Verstärkereinheit 20 verbun­ den, so daß die an der beweglichen Wand 24 wirkende Druckdiffe­ renz durch Evakuieren der Arbeitskammer 32 bis zum Druckaus­ gleich abgebaut wird. Damit auch eine ggf. an der beweglichen Wand 26 der zweiten Verstärkereinheit 22 wirkende Druck­ differenz abgebaut werden kann, erstreckt sich gemäß Fig. 3 ein Kanal 112 von der Arbeitskammer 34 in die Arbeitskammer 32. Ein Rückschlagventil 114 sorgt dafür, daß der Kanal 112 nur dann geöffnet ist, wenn der Druck in der Arbeitskammer 32 niedriger als der Druck in der Arbeitskammer 34 ist.

In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers 10 gezeigt, das im wesentlichen mit dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausfüh­ rungsbeispiel übereinstimmt, sich jedoch darin unterscheidet, daß statt zweier Elastomerkörper 106, 108 nur der eine Elasto­ merkörper 108 vorhanden ist. Dies führt dazu, daß während eines Bremsvorganges nur noch die von der ersten Verstärkereinheit 20 erzeugte Bremskraft zum Betätigungsglied 46 rückgemeldet wird. Die ggf. von der zweiten Verstärkereinheit 22 erzeugte, zusätz­ liche Bremskraft kann der Fahrer eines Fahrzeuges nur durch die verstärkte Bremswirkung, nicht jedoch durch einen erhöhten Gegendruck im Bremspedal wahrnehmen.

Zwar wird durch den Wegfall des zweiten Elastomerkörpers 106 und die somit fehlende Bremskraftrückmeldung der zweiten Ver­ stärkereinheit 22 die Dosierbarkeit der zweiten Verstärkerein­ heit 22 verschlechtert, jedoch ist dies in der Praxis kein Nachteil, da die zweite Verstärkereinheit 22 ohnehin nur bei sehr schnellen und/oder starken Bremsungen zur Wirkung kommt, wo eine feine Dosierbarkeit nicht erforderlich ist. Vorteilhaft wirkt sich bei dem zweiten Ausführungsbeispiel aus, daß der im Bremspedal spürbare Gegendruck bei einer Aktivierung der zwei­ ten Verstärkereinheit 22 nicht ansteigt. Autofahrer neigen nämlich dazu, bei einem ansteigenden Gegendruck im Bremspedal die Betätigungskraft unbewußt etwas zurückzunehmen, was insbe­ sondere bei Notbremsungen ersichtlich unerwünscht ist, da dies die Bremskraft reduziert.

Claims (12)

1. Bremskraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage, mit einer ersten Verstärkereinheit (20) und einer zweiten Verstär­ kereinheit (22), dadurch gekennzeichnet, daß nur die erste Verstärkereinheit (20) zum Verstärken einer im Rahmen einer Normalbremsung in den Bremskraftverstärker eingeleiteten Betätigungskraft ausgebildet ist, und daß bei einer Schnellbremsung oder dann, wenn die erste Verstärkereinheit (20) ihre maximale Verstärkungskraft bereitstellt und sich die eingeleitete Betätigungskraft weiter erhöht, die zweite Verstärkereinheit (22) zusätzlich zur ersten Verstärkereinheit (20) die eingeleitete Betätigungskraft ver­ stärkt.

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung der Betätigungskraft ein Betätigungsglied (46) vorhanden ist und daß jede Verstär­ kereinheit (20, 22) eine zur Verbindung mit einer Unter­ druckquelle vorgesehene Unterdruckkammer (28, 30) und eine Arbeitskammer (32, 34) umfaßt, die von der Unterdruckkammer (28, 30) durch eine bewegliche Wand (24, 26) getrennt und entweder mit der Unterdruckkammer (28, 30) oder mit zumindest Atmosphärendruck verbindbar ist.

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstärkereinheiten (20, 22) koaxial zueinander und aneinander anschließend ange­ ordnet sind.

4. Bremskraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Ventil die Verbindung der Arbeitskammer (32) der ersten Verstärkereinheit (20) mit zumindest Atmosphärendruck steuert, daß ein zweites Ventil die Verbindung der Arbeitskammer (32) der ersten Verstärkereinheit (20) mit der Unterdruckkammer (28) der ersten Verstärkereinheit (20) steuert, und daß ein drittes Ventil die Verbindung der Arbeitskammer (34) der zweiten Verstärkereinheit (22) mit zumindest Atmosphärendruck steuert.

5. Bremskraftverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten drei Ventile Teil einer beiden Verstärkereinheiten (20, 22) gemeinsamen Ventil­ baugruppe (36) sind.

6. Bremskraftverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbaugruppe (36) ein Ven­ tilgehäuse (38), in dem ein erster Ventilsitz (42) und ein zweiter Ventilsitz (48) angeordnet sind, und ein an beide Ventilsitze (42, 48) anlegbares Ventilglied (50) aufweist, wobei das erste Ventil von dem ersten Ventilsitz (42) und dem Ventilglied (50) und das zweite Ventil von dem zweiten Ventil­ sitz (48) und dem Ventilglied (50) gebildet ist, und wobei das Ventilglied (50) in einer Stellung des Betätigungsgliedes (46) nur vom ersten Ventilsitz (42) abgehoben ist, wodurch die Unterdruckkammer (28) und die Arbeitskammer (32) der ersten Verstärkereinheit (20) voneinander getrennt sind und die Ar­ beitskammer (32) der ersten Verstärkereinheit (20) mit einem Lufteinlaß (60) verbunden ist, und das Ventilglied (50) in einer anderen Stellung des Betätigungsgliedes (46) nur vom zweiten Ventilsitz (48) abgehoben ist, wodurch die Unterdruc­ kammer (28) und die Arbeitskammer (32) der ersten Verstär­ kereinheit (20) miteinander verbunden und beide von dem Lufteinlaß (60) getrennt sind, und wobei das dritte Ventil durch eine Bewegung des Betätigungsgliedes (46) zu öffnen ist, die über die zum Abheben des Ventilgliedes (50) vom ersten Ventilsitz (42) erforderliche Bewegung hinausgeht.

7. Bremskraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Ventil einen zusätzli­ chen Belüftungskanal (86) steuert, der in die Arbeitskammer (34) der zweiten Verstärkereinheit (22) mündet.

8. Bremskraftverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem dritten Ventil zugehöriger dritter Ventilsitz (82) an einem Ende einer das Ventilgehäuse (38) mit radialem Abstand umgebenden und gegenüber letzterem axial verschiebbaren Hülse (78) ausgebildet ist, der mit einem außerhalb des Ventilgehäuses (38) angeordneten, ringförmigen weiteren Ventilelement (74) zusammenwirkt, zu dem hin die verschiebbare Hülse (78) vorgespannt ist, wobei ein mit dem Betätigungsglied (46) verbundenes Übertragungsglied (96) in Abhängigkeit der Bewegung des Betätigungsgliedes (46) die Hülse (78) mit dem Betätigungsglied (46) koppelt, und wobei der bezogen auf die Strömungsrichtung erste Abschnitt des zusätzli­ chen Belüftungskanals (86) zwischen der Hülse (78) und dem Ventilgehäuse (38) ausgebildet ist.

9. Bremskraftverstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Ventilelement (74) flanschartig an einem Einsatz (68) ausgebildet ist, der inner­ halb des Ventilgehäuses (38) durch eine am Betätigungsglied (46) abgestützte Feder (70) in einer zur Vorspannung der Hülse (78) entgegengesetzten Richtung vorgespannt ist.

10. Bremskraftverstärker nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (96) mit dem ersten Ventilsitz (42) fest verbunden ist und sich mit axialem Spiel durch je eine radiale Aussparung (98, 100) des Ventilge­ häuses (38) und der Hülse (78) erstreckt.

11. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (32) der ersten Verstärkereinheit (20) mit der Arbeitskammer (34) der zweiten Verstärkereinheit (22) durch einen Kanal (112) derart verbunden ist, daß eine strömungsleitende Verbindung durch diesen Kanal (112) nur dann existiert, wenn der Druck in der Arbeitskammer (32) der ersten Verstärkereinheit (20) unter dem Druck der Arbeitskammer (34) der zweiten Verstärkereinheit (22) liegt.

12. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Kraftabgabeglied des Brems­ kraftverstärkers ein Kolben (104) dient, der die Bremskraft über einen zweiten Elastomerkörper (106) und einen damit in kraftübertragender Verbindung stehenden ersten Elastomerkörper (108) auf das Betätigungsglied (46) überträgt.