DE19919872C2 - Bremskraftverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Bremskraftverstärkergehäuse, mindestens einer Unterdruckkammer und mindestens einer weiteren Druckkammer, welche bei Betätigung eines mit dem Bremskraftverstärker ver­ bundenen Betätigungspedals für die Bremsanlage des Kraftfahrzeuges mit Umgebungsdruck und in der Ruhestellung des Betätigungspedals mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Die Unterdruckkammer und die Druckkammer sind dabei durch einen verschiebbaren Kolben voneinander getrennt. Ferner weist der Bremskraftverstärker mindestens eine Zusatz- Unterdruckkammer auf, die über eine Schaltvorrichtung mit der Druckkammer verbindbar ist. Ein derartiger Bremskraftverstärker geht beispielsweise aus der US 4 576 004, der US 3 303 751 oder der US 3 646 758 hervor.

Um den Fahrer eines Kraftfahrzeuges im Falle eines Bremsvorganges zu unterstützen und zusätzliche Bremskräfte zur Betätigung der Bremsanlage bereitzustellen, werden heute üblicherweise Bremskraftverstärker der gattungsgemäßen Art in der Kraftfahrzeugindustrie eingesetzt. Zur Verstärkung der Bremskraft wird die Hilfe des vom Motor erzeugten Unterdrucks benutzt, wobei die durch Verschwenken des Betätigungspedals in das Bremssystem eingeleitete Bremskraft bis auf den fünffachen Wert verstärkt werden kann. Dies geschieht prinzipiell dadurch, daß die Unterdruckkammer und die Druckkammer des Bremskraftverstärkers in der Ruhestellung der Bremsanlage beide mit dem motorseitig erzeugten Unterdruck beaufschlagt sind und sich somit im Gleichgewicht befinden. Eine Verschwenkung des Betätigungspedals der Bremsanlage unterbricht die zwischen beiden Kammern vorhandene Verbindung und öffnet die dem Betätigungspedal zugewandte hintere Druckkammer des Bremskraftverstärkers zur Außenluft, so daß Luft mit atmosphärischem Druck in diese Druckkammer einströmen kann. Durch den atmosphärischen Druck wird der sich zwischen Unterdruckkammer und Druckkammer befindliche Kolben zusammen mit der daran angeschlossenen Membran nach vorn, also in Richtung Motor verschoben und die Schwenkbewegung des Betätigungspedals somit unterstützt, wobei die Kolbenbewegung über geeignete Übertragungsglieder auf die Kolbenstange eines angeschlossenen Hauptbremszylinders wirkt. Nach Beendigung des Verschwenkens des Betätigungspedals wird die unterbrochene Verbindung zwischen Druckkammer, Unterdruckkammer und motorseitigem Unterdruckanschluß wieder hergestellt, so daß eine Rückwärtsbewegung des Betätigungspedals in seine Ausgangsstellung ermöglicht wird.

Problematisch für den Einsatz dieser herkömmlichen Bremskraftverstärker ist es, daß der notwendige Unterdruck von den zunehmend eingesetzten modernen Benzin- und Diesel­ motoren nicht mehr in ausreichendem Maße bereitgestellt werden kann. Dies trifft insbesondere auf Motoren mit Kraftstoffeinspritzung zu, bei denen der durch den Motor bereitgestellte Unterdruck nicht mehr ausreicht, die erwünschte Zusatzverstärkung der Bremskräfte und die notwendige Bremsdynamik zu realisieren. Man begegnet dieser Pro­ blematik durch den Einsatz zusätzlicher Unterdruckpumpen, die jedoch hinsichtlich ihres Bedarfs an Einbauraum unvorteilhaft sind und darüber hinaus die Produktionskosten der Gesamtbremsanlage nicht unwesentlich erhöhen.

Eine Vergrößerung der Kolbenfläche der verwendeten Bremskraftverstärker scheidet als mögliche Lösungsmöglichkeit aufgrund der beschränkten Platzverhältnisse in den Motoren­ räumen moderner Kraftfahrzeuge ebenfalls aus.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Bremskraftverstärker für die Brems­ anlage eines Kraftfahrzeuges so weiterzuentwickeln, daß auf einfache bauliche Weise immer eine ausreichende Unterdruckmenge für eine genügende Anzahl von aufeinander folgenden Bremsvorgängen vorhanden ist. Die Kosten für einen derartigen Bremskraftverstärker sollen sich hierbei gegenüber den bislang eingesetzten Bremskraftverstärkervarianten - wenn überhaupt - nur geringfügig erhöhen.

Diese Aufgabe wird zusammen mit den gattungsbildenden Merkmalen durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 offenbarte technische Lehre gelöst.

Entsprechend dieser technischen Lehre ist es vorteilhaft, wenn die Schaltvorrichtung bei Rückführung des Betätigungspedales nach dem Betätigungsvorgang die Verbindung zwischen Druckkammer und Zusatz-Unterdruckkammer herstellt. Diese Verbindung kann in Form einer Verbindungsleitung ausgeführt sein.

Die Zusatz-Unterdruckkammer bildet hierbei einen Energiespeicher, der während des Bremsvorganges benutzt werden kann und in den Zeitabschnitten, in denen kein Bremsvorgang stattfindet, von der Motorseite her aufgeladen wird. Die Speicherung des Unterdruckes gewährleistet, daß selbst bei den heute eingesetzten modernen Kraftfahrzeugmotoren der noch bereitgestellte geringe Unterdruck für eine ausreichende Zahl von Bremsvorgängen ausreicht. Der Zusatz-Unterdruckspeicher stellt sicher, daß der beim Zurückfahren des Kolbens des Bremskraftverstärkers notwendige Unterdruck trotz der geringen Saugwirkung des Motors auch für eine schnelle Folge von Bremsmanövern ausreichend ist. Die spezielle erfindungsgemäße Ausgestaltung erfordert keine zusätzliche Fremdenergiequelle, sondern nur zusätzliche Kosten durch die Bereitstellung einer geeigneten Schaltvorrichtung, mit der die Zusatz-Unterdruckkammer mit der Druckkammer verbunden werden kann.

Weitere spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich zusammen mit der technischen Lehre des Hauptanspruches aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, daß die Zusatz-Unterdruckkammer innerhalb des Bremskraftverstärkergehäuses in einem Versteifungshohlraum angeordnet ist.

Versteifungshohlräume innerhalb des Bremskraftverstärkergehäuses aus Kunststoff sind aufgrund der notwendigen Festigkeiten des Bremskraftverstärkergehäuses bei allen üblichen Bauarten von Bremskraftverstärkern üblich und vorhanden. Diese Hohlräume lassen sich in erfindungsgemäßer Weise ohne Vergrößerung des Gesamtbauvolumens des Bremskraftverstärkers für die notwendige Zusatz-Unterdruckkammer nutzen. Es entstehen somit keine zusätzlichen Kosten durch einen externen mit dem Bremskraftverstärker verbundenen Unterdruckspeicher.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, die Schaltvorrichtung als Elektromagnetschaltventil auszuführen.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Seitenschnittdarstellung durch den Bremskraftverstärker eines Kraftfahrzeuges mit am Bremskraftverstärker angeordneten Betätigungspedal.

Der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Bremskraftverstärker besitzt ein Bremskraftverstärkergehäuse 2, welches aus einer vorderen motorseitigen Gehäuseglocke 3 und einem hinteren dem Betätigungspedal 5 zugewandten Gehäuseboden 4 besteht. Sowohl Gehäuseglocke 3 als auch Gehäuseboden 4 sind aus Kunststoff gefertigt. Der Gehäuseboden 4 weist einen Aufnahmebock 6 auf, an dem in einer Schwenklagerung 7 das obere freie Ende des Betätigungspedales 5 angelenkt ist. Im Inneren des Bremskraftverstärkergehäuses 2 ist eine Membran 8 aus einem elastischen Werkstoff, vorzugsweise Gummi, angeordnet, welche zusammen einem Kolben 9 in Richtung der Hauptachse 10 des Bremskraftverstärkers 1 axial verschieblich ist. Der Kolben 9 und die Membran 8 sind mit einer Betätigungsstange 11 verbunden, die mit ihrem freien aus dem Bremskraftverstärker 1 vorstehenden Ende in einem Langloch 12 des Betätigungspedales 5 gelagert ist.

In der beigefügten Zeichnung ist der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker sowohl in einer Ruheposition I dargestellt als auch in einer Bremsbetätigungsposition II, in der das Betätigungspedal 5 (in strichpunktierter Darstellung) durch den Fahrzeugführer nach vorn, in Richtung des Motorraumes verschwenkt worden ist. Die Ruheposition I des Bremskraft­ verstärkers ist im oberen Teilbereich über der Hauptachse 10 dargestellt, während die Betä­ tigungsposition II unterhalb der Hauptachse 10 im unteren Bereich des Bremskraftverstär­ kers 1 dargestellt ist. Es wird deutlich, daß in der Ruheposition 1 sich zwischen der vorde­ ren motorseitigen Bremskraftverstärkergehäusewandung und dem Kolben 9 eine unter­ druckbeaufschlagte Unterdruckkammer 13 befindet. Die gegenüberliegende Seite 14 des Kolbens 9 ist in der Ruhestellung 1 ebenfalls unterdruckbeaufschlagt und bildet eine in Ruhestellung als schmaler Spalt ausgebildete Druckkammer 14. Die Druckkammer 14 ist zum Gehäuseboden 4 durch eine Wandung 16 begrenzt. Zwischen der Wandung 16 und der Außenseite des Bremskraftverstärkergehäuses befinden sich mehrere Versteifungsrippen 15, die aufgrund ihrer Anordnung eine abgeschlossene Zusatz-Unterdruckkammer 17 definieren. Diese Zusatzvakuum-Unterdruckkammer 17 ist über eine Schaltvorrichtung 18 mit einem motorseitigen Unterdruckanschluß verbunden, der hier der Deutlichkeit halber nicht näher dargestellt ist.

In der Ruhestellung I sind sowohl die Unterdruckkammer 13, die Druckkammer 14 als auch die Zusatz-Unterdruckkammer 17 mit dem motorseitig bereitgestellten Unterdruck beaufschlagt.

Wird das Betätigungspedal 5 im Rahmen eines Bremsvorganges in die in der Zeichnung mit II dargestellte Position gebracht, so wird die Verbindung der Druckkammer 14 mit der motorseitigen Unterdruckleitung unterbrochen. Gleichzeitig wird eine Verbindung zur Umgebungsluft hergestellt, so daß die Druckkammer 14 nunmehr mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist und die Schwenkbewegung des Betätigungspedals durch die Druck­ beaufschlagung des Kolbens 9 in Richtung des Pfeiles P unterstützt wird. Die Endstellung der Schwenkbewegung des Betätigungspedales 5 in der Teildarstellung II zeigt, daß die Unterdruckkammer 13 durch die Axialverschiebung des Kolbens 9 wesentlich verkleinert worden ist, wohingegen sich das Volumen der Druckkammer 14 gegenüber der Ruhestel­ lung I maßgeblich vergrößert hat.

Um eine Rückwärtsbewegung des Kolbens 9 in Verbindung mit einem Zurückschwenken des Betätigungspedales 5 zu ermöglichen, wird nach Beendigung des Bremsvorganges durch die Schaltvorrichtung 18 eine Verbindung zwischen der Zusatz-Unterdruckkammer 17 und der Druckkammer 14 geschaffen. Auf diese Weise wird die Druckbeaufschlagung des Kolbens 9 beseitigt, so daß die gesamte Bremsanlage unterstützt durch geeignete Feder­ kräfte wieder in ihre Ruhestellung zurückkehren kann. Eine unmittelbar nach der Rückkehr in die Ruhestellung durchgeführte nochmalige Verschwenkung des Betätigungspedales 5 führt zu einer erneuten Druckbeaufschlagung der Druckkammer 14 mit Atmosphärendruck und somit zu einer erneuten Verschiebung des Kolbens 9 in Richtung des Pfeiles P. Durch den innerhalb der Zusatz-Unterdruckkammer gespeicherten Unterdruck sind mehrere aufeinander folgende Bremsvorgänge mit entsprechender Unterstützung durch den Bremskraftverstärker möglich, ohne daß ein Nachlassen der bremsunterstützenden Kräfte erfolgt, auch wenn der angeschlossene Kraftfahrzeugmotor in der Kürze der Aufeinander­ folge der Bremsvorgänge für sich allein einen ausreichenden Unterdruck nicht bereitstellen könnte.

Auf diese Weise wird ohne Vergrößerung des Bauvolumens eines herkömmlichen Brems­ kraftverstärkers immer ein ausreichender Unterdruck für die Betätigung der Bremsanlage des Kraftfahrzeuges bereitgestellt. Es tritt somit eine Verbesserung der Leistung des Unter­ druckbremskraftsystems ein, ohne daß zusätzliche Antriebe oder Fremdenergiequellen Verwendung finden, darüber hinaus entstehen nur äußerst geringe Zusatzkosten durch Verwendung einer geeigneten Schaltvorrichtung, die mit Hilfe eines Elektromagnetschaltventils realisiert werden kann.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker handelt es sich um eine sogenannte einstufige Variante. In vielen Bereichen des Kraftfahrzeugbaus werden zur Vergrößerung der Bremskräfte auch zweistufige Bauvarianten eingesetzt, bei denen sich innerhalb des Bremskraftverstärkergehäuses zwei druckbeaufschlagte Kolben gemeinsam bewegen. Bei dieser Bauvariante ist die erfindungsgemäße Gestaltung selbstverständlich ebenfalls möglich, indem die erfindungsgemäße Zusatz- Unterdruckkammer mit den jeweiligen Druckkammern der einzelnen Kolben verbindbar gestaltet wird.

Darüber hinaus ist es natürlich denkbar, die Zusatz-Unterdruckkammer entsprechend den Baugegegebenheiten der eingesetzten Bremskraftverstärker in mehrere Einzelkammern aufzuteilen, die gemeinsam den notwendigen Unterdruck für eine Anzahl von Bremsvorgängen bereitstellen.

Bezugszeichenliste

1

Bremskraftverstärker

2

Bremskraftverstärkergehäuse

3

Gehäuseglocke

4

Gehäuseboden

5

Betätigungspedal

6

Aufnahmebock

7

Schwenklagerung

8

Membran

9

Kolben

10

Hauptachse

11

Betätigungsstange

12

Langloch

13

Unterdruckkammer

14

Druckkammer

15

Versteifungsrippen

16

Wandung

17

Zusatz-Unterdruckkammer

18

Schaltvorrichtung

Claims (3)

1. Bremskraftverstärker mit einem Bremskraftverstärkergehäuse, mindestens einer Unterdruckkammer und mindestens einer weiteren Druckkammer, welche bei Betätigung eines mit dem Bremskraftverstärker verbundenen Betätigungspedals für die Bremsanlage des Kraftfahrzeuges mit Umgebungsdruck und in der Ruhestellung des Betätigungspedals mit Unterdruck beaufschlagbar ist, wobei Unterdruckkammer und Druckkammer durch einen verschiebbaren Kolben voneinander getrennt sind und wobei der Bremskraftverstärker mindestens eine Zusatz-Unterdruckkammer aufweist, die über eine Schaltvorrichtung mit der Druckkammer verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (18) bei Rückführung des Betätigungspedales (5) nach dem Betätigungsvorgang die Verbindung zwischen Druckkammer (14) und Zusatz- Unterdruckkammer (17) herstellt.

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz-Unterdruckkammer (17) innerhalb des Bremskraftverstärkergehäuses (2) in einem Versteifungshohlraum angeordnet ist.

3. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (18) als Elektromagnetschaltventil ausgeführt ist.