DE69902365T2

DE69902365T2 - Pneumatischer bremskraftverstärker mit in position gesteuerter selbstverstärkung

Info

Publication number: DE69902365T2
Application number: DE69902365T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Gautier; Cedric Leboisne; Jean-Pierre Michon; Ulysse Verbo
Original assignee: Bosch Systemes de Freinage SAS
Current assignee: Bosch Systemes de Freinage SAS
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2019-03-17
Also published as: FR2776257B1; KR20010042095A; DE69902365D1; WO1999048737A1; US6138548A; JP2002507519A; EP1064180B1; JP4489290B2; EP1064180A1; FR2776257A1; ES2181399T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremsunterstützungs- Servomotor.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung einen Bremsunterstützungs-Servomotor mit: einem starren Gehäuse; einer beweglichen Trennwand, die im Inneren des Gehäuses eine vordere Kammer und eine hintere Kammer abgrenzt, wobei die vordere Kammer im Betrieb permanent mit einer ersten Druckquelle verbunden ist, die einen ersten Druck liefert; einem Pneumatikkolben, der sich zusammen mit der beweglichen Trennwand verstellt und eine Nabe aufweist, die verschiebbar in einer Öffnung des Gehäuses angebracht ist; einer Steuerstange, die in der Nabe zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung in Abhängigkeit von einer Kräfteresultierenden bewegbar ist, die auf sie einwirkt und die eine Eingangskraft aufweist, die entlang einer zur vorderen Kammer gerichteten, axialen Betätigungskraft ausgeübt wird, und eine Haupt-Rückstellkraft, die von einer Hauptfeder entlang einer axialen Rückstellrichtung entgegen der axialen Betätigungsrichtung ausgeübt wird; einem Tauchkolben, der in einer Bohrung der Nabe aufgenommen ist und von der Steuerstange mitgenommen wird; und einem Dreiwege-Ventil, das wiederum einen ringförmigen feststehenden Sitz aufweist, der an einem Innenumfang der Nabe ausgebildet ist, einen ringförmigen beweglichen Sitz, der mit dem feststehenden Sitz konzentrisch und von dem Tauchkolben getragen ist, und ein rohrförmiges Verschlußelement, das mit dem Tauchkolben und der Nabe konzentrisch ist und eine ringförmige Verschluß-Stirnseite aufweist, wobei diese Stirnseite selektiv mit dem beweglichen Sitz zusammenwirkt, um die hintere Kammer von einer zweiten Druckquelle zu isolieren, die einen zweiten Druck liefert, der größer als der erste Druck ist, wobei die Stirnseite selektiv mit dem feststehenden Sitz zusammenwirkt, um der hinteren Kammer zu ermöglichen, mit der zweiten Druckquelle verbunden zu sein.
Vorrichtungen dieses Typs sind im Stand der Technik gut bekannt, der beispielsweise gezeigt ist in den Dokumenten US 3 470 697, FR 2 532 084 und FR 2 658 466.
Jüngere Untersuchungen haben gezeigt, daß eine große Anzahl von Fahrern, die mit einer Notbremssituation konfrontiert waren, die tatsächlich vorhandenen Risiken unterschätzten und, nachdem sie stark gebremst hatten, die Bremswirkung unter solchen Bedingungen verringert haben, bei denen tatsächlich eine hohe Wirkung absolut unerläßlich gewesen wäre, um den Unfall zu verhindern.
Diese Feststellung hat zur Entwicklung von verschiedenen Lösungen geführt, mit denen versucht wird, das möglicherweise nachlassende Verhalten eines unerfahrenen oder von Panik ergriffenen Fahrers zu beseitigen.
Die Erfindung befindet sich in diesem Kontext und hat zur Aufgabe, eine einfache Lösung für das Problem vorzuschlagen, eine hohe Bremskraft nach einer starken Bremsbetätigung aufrechtzuerhalten.
Zu diesem Zweck ist der erfindungsgemäße Servomotor, wie er im eingangs angegebenen Oberbegriff definiert ist, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben einen zylindrischen Körper aufweist, der fest mit der Steuerstange verbunden ist, und einen Ring mit bestimmter axialer Länge, der axial verschiebbar bezüglich des zylindrischen Körpers zwischen einem vorderen Anschlag und einem hinteren Anschlag des Körpers angebracht ist, wobei ein vorderer Abschnitt des Ringes zwischen dem zylindrischen Körper und der Bohrung der Nabe angeordnet ist, wobei ein hinterer Abschnitt des Ringes einen Bund bildet, an welchem der bewegliche Sitz gebildet ist, und wobei der vordere Anschlag und der hintere Anschlag voneinander mit einem Abstand entfernt sind, der größer als die axiale Länge des Ringes ist, daß eine Sekundärfeder auf den Bund eine Sekundär-Rückstellkraft ausübt, die entlang der axialen Rückstellrichtung ausgerichtet ist und den Bund in Richtung zum hinteren Anschlag beaufschlagt, und daß die Bohrung der Nabe und der Ring ein erstes reversibles Rückhaltemittel bzw. ein zweites reversibles Rückhaltemittel aufweisen, die geeignet sind, den Ring fest bezüglich der Bohrung der Nabe trotz der Sekundär-Rückstellkraft zu halten, die auf den Ring ausgeübt wird, und die es entsprechend der hinteren Kammer ermöglichen, mit der zweiten Druckkammer verbunden zu sein, wobei die Rückstellmittel aktiviert werden durch ein Eindrücken des Ringes in die Bohrung mit einem Weg, der wenigstens gleich einem bestimmten Minimalweg ist, und die deaktiviert werden durch ein Mitnehmen des Ringes durch den vorderen Anschlag, wenn dieser vordere Anschlag sich entlang der axialen Rückstellrichtung unter der Wirkung der Haupt-Rückstellkraft verstellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die Rückhaltemittel einen geöffneten elastischen Reif und eine ringförmige Nut, in welcher sich der Reif temporär anordnen kann, indem er in der Nut eine elastische Druckkraft ausübt.
Der Reif ist beispielsweise in einer Innenrille der Bohrung der Nabe angeordnet, und die Nut ist an dem zylindrischen Körper gebildet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlich aus der nachfolgenden, beispielhaften und nicht einschränkenden Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht. In diesen zeigen:
- Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Servomotors;
- Fig. 2 eine Schnittansicht des Tauchkolbens eines erfindungsgemäßen Servomotors in der Ruhestellung; und
- Fig. 3 eine Schnittansicht des Tauchkolbens des teilweise in Fig. 2 gezeigten Servomotors im Betrieb.
Der erfindungsgemäße pneumatische Unterstützungs-Servomotor weist in an sich bekannter Weise eine vordere Schale 1a und eine hintere Schale 1b auf, die zusammen ein starres Gehäuse 1 bilden.
Eine bewegliche Trennwand 2 unterteilt dieses starre Gehäuse 1 im Inneren in dichter Weise und grenzt dort eine vordere Kammer 3 und eine hintere Kammer 4 ab, wobei die vordere Kammer 3 im Betrieb mit einer ersten Druckquelle D verbunden ist, die einen ersten, relativ niedrigen Druck Pd liefert.
Zusammen mit der beweglichen Trennwand 2 verstellt sich ein Pneumatikkolben 5, der eine Nabe 6 aufweist, die verschiebbar in einer Öffnung 19 des Gehäuses 1 angebracht ist.
Der Servomotor wird von einer Steuerstange 7 gesteuert, die in der Nabe 7 zwischen einer Ruhestellung (Fig. 1 und 2) und einer Betätigungsstellung ( Fig. 3) bewegbar ist, wobei die Position dieser Stange sowohl von einer Eingangskraft Fe abhängt, die auf diese Stange entlang einer axialen Betätigungsrichtung X+ von dem (nicht dargestellten) Bremspedal aufgebracht wird, und einer Rückstellkraft Frp, die in der entgegengesetzten Richtung X- von einer Haupt- Rückstellfeder 71 ausgeübt wird.
In einer Bohrung 61 der Nabe 6 ist verschiebbar ein Tauchkolben, der von der Steuerstange 7 mitgenommen wird, angebracht, um den Zustand eines Dreiwege- Ventils 10 zu steuern.
Das Ventil 10 besteht im wesentlichen (Fig. 2 und 3) aus einem ringförmigen feststehenden Sitz 101, der am Innenumfang der Nabe 6 gebildet ist, einem ringförmigen beweglichen Sitz 102, der konzentrisch mit dem feststehenden Sitz 101 ist und von dem Tauchkolben 9 getragen wird, und einem rohrförmigen Verschlußelement 11, das wiederum konzentrisch sowohl mit dem Tauchkolben als auch der Nabe ist.
Das rohrförmige Verschlußelement 11 weist eine ringförmige Verschluß- Stirnseite 111 auf, die dafür vorgesehen ist, in Abhängigkeit von der Stellung des Tauchkolbens 9 entweder mit dem beweglichen Sitz 102 oder mit dem feststehenden Sitz 101 zusammenzuwirken.
Wenn sich der Servomotor in der Ruhestellung befindet (Fig. 1 und 2), liegt die Stirnseite 111 des Verschlußelementes 11 an dem beweglichen Sitz 102 an und isoliert die hintere Kammer 4 von einer zweiten Druckquelle A, die im allgemeinen von der Atmosphäre gebildet ist und einen Druck Pa liefert, der größer als der Druck Pd der ersten Quelle D ist.
Wenn dagegen auf die Stange 7 eine Eingangskraft Fe ausgeübt wird, die merklich größer ist als die Rückstellkraft Frp der Feder 71, ruft diese Kraft Fe eine Verstellung des Tauchkolbens 9 in der Betätigungsrichtung X+ hervor, so daß die Stirnseite 111 des Verschlußelementes 11 sich vom beweglichen Sitz 102 löst und sich an den feststehenden Sitz 101 (Fig. 3) anlegt, wobei die hintere Kammer 4 dann mit der Druckquelle A verbunden ist.
Die Zufuhr von Luft in die hintere Kammer drückt die bewegliche Trennwand 2 in der Betätigungsrichtung X+ zurück und erzeugt eine Unterstützungskraft, die zur Betätigung des Hauptzylinders 20 genutzt wird.
Erfindungsgemäß und wie am besten in den Fig. 2 und 3 gezeigt, weist der Tauchkolben 9 einen zylindrischen Körper 91 auf, der fest mit der Steuerstange 7 verbunden ist, und einen Ring 92 mit bestimmter axialer Länge L.
Der Ring 92 ist in dichter Weise axial verschiebbar auf der Außenfläche des zylindrischen Körpers 91 zwischen einem vorderen Anschlag 911 und einem hinteren Anschlag 912 angebracht, die beide von dem Körper 91 getragen werden, wobei der vordere Anschlag 911 und der hintere Anschlag 912 voneinander durch einen Abstand E getrennt sind, der größer als die axiale Länge L des Ringes 92 ist.
Ein vorderer Abschnitt 921 des Ringes 92 greift in den ringförmigen Raum ein, der den zylindrischen Körper 91 von der Bohrung 61 der Nabe trennt, und füllt diesen Raum in radialer Richtung vollständig aus.
Ein hinterer Abschnitt 922 des Ringes 92 ist als Bund ausgeführt und trägt den beweglichen Sitz 102.
Eine Sekundär-Rückstellfeder 12 übt auf den Bund 922 eine Sekundär- Rückstellkraft Frs aus, die entlang der axialen Rückstellrichtung X- ausgerichtet ist und den Bund 922 in Richtung zum hinteren Anschlag 912 beaufschlagt.
Ein geöffneter elastischer Reif 13, beispielsweise gebildet durch einen Stahlring mit kreisförmigem Querschnitt, ist in einer Innenrille 611 der Bohrung 61 der Nabe angeordnet, um mit einer Nut 14 zusammenzuwirken, die am Umfang des Ringes 92 gebildet ist, wobei diese Nut eine Tiefe aufweist, die kleiner ist als der Radius des Querschnitts des Reifs 13.
Der Reif 13, der dafür vorgesehen ist, sich temporär in der Nut 14 anzuordnen, ist so dimensioniert, daß er in dieser Nut eine elastische Druckkraft ausübt, die ausreichend ist, um den Ring 92 bezüglich der Bohrung 61 festzuhalten, indem der von der Feder 12 auf den Ring ausgeübten Sekundär-Rückstellkraft Frs entgegengewirkt wird, jedoch nicht ausreichend ist, um den Ring 92 bezüglich der Bohrung 61 der Nabe gegen die Haupt-Rückstellkraft Frp festzuhalten, die von der Feder 71 auf die Stange ausgeübt wird, wobei der elastische Reif 13 und die Nut 14 auf diese Weise reversible Mittel zum Halten des Ringes bezüglich der Bohrung 61 der Nabe 6 bilden.
Die Funktionsweise dieser speziellen Anordnung ist die folgende.
Wenn abrupt eine große Eingangskraft Fe auf die Steuerstange 7 aufgebracht wird, legt der Tauchkolben 9 bezüglich der Nabe 6 des Kolbens 5 einen Weg zurück, der wenigstens gleich dem minimalen Weg C ist, der in der Ruhestellung den Reif 13 von der Nut 14 trennt.
Der Ring 92, der von dem hinteren Anschlag 912 entlang der Betätigungsrichtung X+ mitgenommen wird, wird in die Bohrung 61 so eingedrückt, daß die Nut 14 den Reif 13 erreicht oder axial vorbeiläuft, wobei der bewegliche Sitz 102 während dieser ganzen Zeit von der Stirnseite 111 des Verschlußelements 11 weit entfernt ist und die hintere Kammer 4 somit mit der zweiten Druckquelle A verbunden ist.
Da die Nut 14 bei einer Notbremsung an dem Reif 13 vorbeiläuft oder ihn erreicht, fällt der Reif 13 in die Nut 14, sobald das Bremspedal gelöst wird, also wenn sich die Eingangskraft Fe vermindert, wobei diese Situation in Fig. 3 gezeigt ist.
Da die axiale Länge L des Ringes 92 kleiner als der Abstand E ist, der den vorderen Anschlag 911 und den hinteren Anschlag 912 voneinander trennt, sind jedoch die nachfolgende Verringerung der Eingangskraft Fe und somit das Zurückläufen des Tauchkolbens 9 entlang der Richtung X- zeitweise ohne Wirkung auf die Relativstellungen des Reifs 13, der Nut 14, des beweglichen Sitzes 102 und der Stirnseite 111, die so verbleiben, wie in Fig. 3 gezeigt, solange der vordere Anschlag 911, gezogen von der Haupt-Rückstellkraft Frp der Feder 71, nicht selbst den Ring 92 zieht und die Nut 14 vom Reif 13 löst.
Aufgrund dieser Anordnung ist es somit möglich, das Ventil 10 während des größten Teils der Phase des Lösens der Bremse, die auf eine Notbremsung folgt, weit geöffnet zu halten, wodurch weiterhin eine Bremskraft aufgebracht wird, die sehr viel größer als diejenige ist, die ohne diese Anordnung aufgrund der tatsächlich vom Fahrer bereitgestellten Bremswirkung erhalten würde.

Claims

1. Pneumatischer Bremsunterstützungs-Servomotor mit: einem starren Gehäuse (1); einer beweglichen Trennwand (2), die im Inneren des Gehäuses (1) eine vordere Kammer (3) und eine hintere Kammer (4) abgrenzt, wobei die vordere Kammer (3) im Betrieb permanent mit einer ersten Druckquelle (D) verbunden ist, die einen ersten Druck (Pd) liefert; einem Pneumatikkolben (5), der sich zusammen mit der beweglichen Trennwand (2) verstellt und eine Nabe (6) aufweist, die verschiebbar in einer Öffnung (19) des Gehäuses (l) angebracht ist; einer Steuerstange (7), die in der Nabe (6) zwischen einer Ruhestellung und einer Betätigungsstellung in Abhängigkeit von einer Kräfteresultierenden bewegbar ist, die auf sie einwirkt und die eine Eingangskraft (Fe) aufweist, die entlang einer zur vorderen (3) Kammer gerichteten, axialen Betätigungskraft (X+) ausgeübt wird, und eine Haupt-Rückstellkraft (Frp), die von einer Hauptfeder (71) entlang einer axialen Rückstellrichtung (X-) entgegen der axialen Betätigungsrichtung (X+) ausgeübt wird; einem Tauchkolben (9), der in einer Bohrung (61) der Nabe (6) aufgenommen ist und von der Steuerstange mitgenommen wird; und einem Dreiwege-Ventil (10), das wiederum einen ringförmigen feststehenden Sitz (101) aufweist, der an einem Innenumfang der Nabe (6) ausgebildet ist, einen ringförmigen beweglichen Sitz (102), der mit dem feststehenden Sitz (101) konzentrisch und von dem Tauchkolben (9) getragen ist, und ein rohrförmiges Verschlußelement (11), das mit dem Tauchkolben und der Nabe konzentrisch ist und eine ringförmige Verschluß-Stirnseite (111) aufweist, wobei diese Stirnseite (111) selektiv mit dem beweglichen Sitz (102) zusammenwirkt, um die hintere Kammer (4) von einer zweiten Druckquelle (A) zu isolieren, die einen zweiten Druck (Pa) liefert, der größer als der erste Druck (Pd) ist, wobei die Stirnseite (111) selektiv mit dem feststehenden Sitz (101) zusammenwirkt, um der hinteren Kammer (4) zu ermöglichen, mit der zweiten Druckquelle (A) verbunden zu sein, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (9) einen zylindrischen Körper (91) aufweist, der fest mit der Steuerstange (7) verbunden ist, und einen Ring (92) mit bestimmter axialer Länge (L), der axial verschiebbar bezüglich des zylindrischen Körpers (91) zwischen einem vorderen Anschlag (911) und einem hinteren Anschlag (912) des Körpers angebracht ist, wobei ein vorderer Abschnitt (921) des Ringes (92) zwischen dem zylindrischen Körper (91) und der Bohrung (61) der Nabe angeordnet ist, wobei ein hinterer Abschnitt (922) des Ringes (92) einen Bund bildet, an welchem der bewegliche Sitz (102) gebildet ist, und wobei der vordere Anschlag (911) und der hintere Anschlag (912) voneinander mit einem Abstand (E) entfernt sind, der größer als die axiale Länge (L) des Ringes (92) ist, daß eine Sekundärfeder (12) auf den Bund (922) eine Sekundär-Rückstellkraft (Frs) ausübt, die entlang der axialen Rückstellrichtung (X-) ausgerichtet ist und den Bund (922) in Richtung zum hinteren Anschlag (912) beaufschlagt, und daß die Bohrung (61) der Nabe und der Ring (92) ein erstes reversibles Rückhaltemittel (13) bzw. ein zweites reversibles Rückhaltemittel (14) aufweisen, die geeignet sind, den Ring (92) fest bezüglich der Bohrung (61) der Nabe trotz der Sekundär-Rückstellkraft (Frs) zu halten, die auf den Ring ausgeübt wird, und die es entsprechend der hinteren Kammer (4) ermöglichen, mit der zweiten Druckkammer (A) verbunden zu sein, wobei die Rückstellmittel aktiviert werden durch ein Eindrücken des Ringes in die Bohrung (61) mit einem Weg, der wenigstens gleich einem bestimmten Minimalweg (C) ist, und die deaktiviert werden durch ein Mitnehmen des Ringes (92) durch den vorderen Anschlag (911), wenn dieser vordere Anschlag sich entlang der axialen Rückstellrichtung (X-) unter der Wirkung der Haupt- Rückstellkraft (Frp) verstellt.

2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhaltemittel (13, 14) einen geöffneten elastischen Reif (13) und eine ringförmige Nut (14) aufweisen, in welcher sich der Reif (13) temporär anordnen kann, indem er in der Nut eine elastische Druckkraft ausübt.

3. Servomotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reif (13) in einer Innenrille (611) der Bohrung (61) der Nabe angeordnet ist und daß die Nut (14) an dem Ring (92) gebildet ist.