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Patent Searching and Data


Title:
BRAKE SERVO UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/005742
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a brake servo unit for motor vehicles, whose control valve (12) can be actuated by means of an electromagnet (20), independently of an actuating rod (7) that displaces a valve plunger (9). Said electromagnet actuates a third seal seat (24), which permits the ventilation of the working chamber (3). The third seal seat (24) is configured on a sleeve (32) that co-operates with the electromagnet (20). A ring (36), which is located so that it can be displaced in relation to the third seal seat (24), is supported on the sleeve (32) by means of an elastic or compressible element (37). To improve the dynamic and sound behaviour of the brake servo unit, the ring (36) is situated radially inside the housing (32) in such a way that the areas (33) of said ring that are in contact with the valve body (10) at least partially release the passages (19) that are configured in said body (10).

Inventors:
KRAEMER HORST (DE)
HABER MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/053308
Publication Date:
January 19, 2006
Filing Date:
July 11, 2005
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL TEVES AG & CO OHG (DE)
KRAEMER HORST (DE)
HABER MICHAEL (DE)
International Classes:
B60T13/57; B60T13/72; (IPC1-7): B60T13/72; B60T13/57
Foreign References:
EP0866758B12002-07-17
US6332391B12001-12-25
FR2824033A12002-10-31
Attorney, Agent or Firm:
CONTINENTAL TEVES AG & Co.oHG (Frankfurt/M, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Ver¬ stärkergehäuse (1) , dessen Innenraum durch eine bewegliche Wand (2) in eine Unterdruckkammer (4) und eine Arbeitskammer (3) unterteilt ist, sowie mit einem die bewegliche Wand (2) tragenden Steuergehäuse (5) , in dem ein Steuerventil (12) angeordnet ist, das eine auf die bewegliche Wand (2) einwirkende pneumatische Druckdifferenz steuert und sowohl durch eine Be¬ tätigungsstange (7) mittels eines Ventilkolbens (9) als auch unabhängig von der Betätigungsstange (7) durch einen Elektromagneten (20) betätigbar ist und aus drei konzentrisch zueinander angeordneten Dichtsitzen (15, 16, 24) sowie einem mit den Dichtsitzen (15, 16, 24) zusammenwirkenden, mit axialen Durchlässen (19) versehenen Ventilkörper (10) besteht, wobei der erste Dichtsitz (15) im Steuergehäuse (5) und der zweite Dichtsitz (16) am Ventilkolben (9) ausgebildet sind, während der dritte Dichtsitz (24) an einer mit dem Elektromagneten (20) zusammenwirkenden Hülse (32) ausge¬ bildet ist, und wobei ein gegenüber dem dritten Dichtsitz (24) verschiebbar angeordneter Ring (36) vorgesehen ist, der unter Zwischenschaltung eines elastischen bzw. zusammendrückbaren Elementes (37) an der Hülse (32) abgestützt ist, dessen dem Ventilkörper (10) zugewandter Randbereich durch radiale Durchbrüche (39) voneinander getrennte Bereiche (33) aufweist, über die er mit dem Ventilkörper (10) in Kontakt steht, und der in der Lö¬ sestellung gegenüber dem dritten Dichtsitz (24) zum Ven¬ tilkörper (10) hin axial versetzt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (36) radial innerhalb der Hülse (32) derart angeordnet ist, dass seine Bereiche (33) , über die er mit dem Ventilkörper (10) in Kontakt steht, die im Ventilkörper (10) vorgesehenen Durchlässe (19) zumindest teilweise freigeben.
2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass sowohl die Hülse (32) als auch der Ring mindestens (36) einen Durchbruch (34) zum Verbinden des von der Hülse (32) bzw. dem Ring (36) begrenzten pneumatischen Raumes (23) mit der Arbeitskammer (4) aufweisen, wobei das elastische bzw. zusammendrückbare Element (37) in der Betätigungsrichtung des Steuerventils (12) hinter dem Durchbruch (34) angeordnet ist.
3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische bzw. zusammen¬ drückbare Element (37) als eine Wellfeder ausgebildet ist.
4. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (36) in seinem dem Ventilkörper (10) abgewandten Bereich Rastelemente (35) aufweist, die mit in der Hülse (32) ausgebildeten Ausnehmungen (40) derart zusammenwirken, dass der Ring (36) mit der Hülse (32) eine lösbare Baugruppe bildet.
5. 2 Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (33) des Ringes (36) , über die er mit dem Ventilkörper (10) in Kontakt steht, eine größere Wanddicke aufweisen.
6. 3 Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (10) zwei Dichtlippen (13, 14) unterschiedlicher Durchmesser aufweist, die mit zwei koaxialen Führungsflächen (26, 27) eines im Steuergehäuse (5) unbeweglich angeordneten Führungsteiles (21) zusammen wirken, wobei das Führungsteil (21) einen pneumatischen Raum (17) begrenzt, der mit dem in der Arbeitskammer (4) herrschenden pneumatischen Druck beaufschlagbar ist.
7. 7 Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass ein die Rückkehrbewegung des Ventilkolbens (9) begrenzendes Querglied (11) vorgesehen ist, und dass das elastische bzw. zusammendrückbare Element (37) in Betätigungsrichtung des Ventilkolbens (9) hinter dem Querglied (11) angeordnet ist.
Description:
Bremskraftverstärker

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Verstärkergehäuse, dessen Innenraum durch eine bewegliche Wand in eine Unterdruckkammer und eine Arbeitskammer unterteilt ist, sowie mit einem die bewegliche Wand tragenden Steuergehäuse, in dem ein Steuerventil angeordnet ist, das eine auf die bewegliche Wand einwirkende pneumatische Druckdifferenz steuert und sowohl durch eine Be¬ tätigungsstange mittels eines Ventilkolbens als auch un¬ abhängig von der BetätigungsStange durch einen Elektromagneten betätigbar ist und aus drei konzentrisch zueinander angeordneten Dichtsitzen sowie einem mit den Dichtsitzen zusammenwirkenden, mit axialen Durchlässen versehenen Ventilkörper besteht, wobei der erste Dichtsitz im Steuergehäuse und der zweite Dichtsitz am Ventilkolben ausgebildet sind, während der dritte Dichtsitz an einer mit dem Elektromagneten zusammenwirkenden Hülse ausgebildet ist, und wobei ein gegenüber dem dritten Dichtsitz verschiebbar angeordneter Ring vorgesehen ist, der unter Zwischenschaltung eines elastischen bzw. zusammendrückbaren Elementes an der Hülse abgestützt ist, dessen dem Ventilkörper zugewandter Randbereich durch radiale Durchbrüche voneinander getrennte Kontaktbereiche aufweist und der in der Lösestellung gegenüber dem dritten Dichtsitz zum Ventilkörper hin axial versetzt angeordnet ist.

Ein derartiger Bremskraftverstärker ist aus der EP 0 866 758 Bl bekannt. Bei dem vorbekannten Bremskraftverstärker ist jedoch der radiale Abstand zwischen dem am Ventilkolben ausgebildeten zweiten Dichtsitz und dem dritten Dichtsitz sehr gering, so dass eine gravierende Beeinflussung der Luftströmungsquerschnitte auftritt, die sowohl die Dynamik der angestrebten Regelung als auch deren Güte beeinträchtigen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, durch die die erwähnte negative Beeinflussung weitestgehend vermieden wird. Außerdem soll das Geräuschverhalten des Bremskraftverstärkers verbessert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ring radial innerhalb der Hülse derart angeordnet ist, dass seine Bereiche, über die er mit dem Ventilkörper in Kontakt steht, die im Ventilkörper vorgesehenen Durchlässe zumindest teilweise freigeben.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens sieht eine vor¬ teilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass sowohl die Hülse als auch der Ring mindestens einen Durchbruch zum Verbinden des von der Hülse bzw. dem Ring begrenzten pneumatischen Raumes mit der Arbeitskammer aufweisen, wobei das elastische bzw. zusammendrückbare Element in der Betätigungsrichtung des Steuerventils hinter dem Durchbruch angeordnet ist.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Erfin¬ dungsgegenstandes ist das elastische bzw. zusammendrückbare Element als eine Wellfeder ausgebildet.

Bei einer weiteren Alternativlösung weist der Ring in seinem dem Ventilkörper abgewandten Bereich Rastelemente auf, die mit in der Hülse ausgebildeten Ausnehmungen derart zusammenwirken, dass der Ring mit der Hülse eine lösbare Baugruppe bildet.

Eine andere Alternative des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass die Bereiche des Ringes, über die er mit dem Ventilkörper in Kontakt steht, eine größere Wanddicke aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Ventilkörper zwei Dichtlippen unterschiedlicher Durchmesser auf, die mit zwei koaxialen Führungsflächen -eines im Steuergehäuse unbeweglich angeordneten Führungsteiles zusammen wirken, wobei das Führungsteil einen pneumatischen Raum begrenzt, der mit dem in der Arbeitskammer herrschenden pneumatischen Druck beaufschlagbar ist.

Einer weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes zeichnet sich dadurch aus, dass ein die Rückkehrbewegung des Ventilkolbens begrenzendes Querglied vorgesehen ist, und dass das elastische bzw. zusammen¬ drückbare Element in Betätigungsrichtung des Ventilkolbens hinter dem Querglied angeordnet ist.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die pneumatische Steuergruppe des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers im Längsschnitt, teilweise weg¬ gebrochen, in der inaktiven Bereitschaftsstellung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Baugruppe, die einen Bestandteil des pneumatischen Steuerventils des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers bildet; und

Fig. 3 die Baugruppe gemäß Fig. 2 in axialer Schnittdarstellung.

Das lediglich schematisch angedeutete Verstärkergehäuse 1 des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers ist durch eine axial bewegliche Wand 2 in eine Unterdruckkammer 3 und eine Arbeitskammer 4 unterteilt. Die axial bewegliche Wand 2 besteht aus einem aus Blech tiefgezogenen Membranteller 8 und einer daran anliegenden flexiblen Membran 18, die nicht näher dargestellt zwischen dem äußeren Umfang des Membrantellers 8 und dem Verstärkergehäuse 1 eine Rollmembran als Abdichtung bildet.

Ein durch eine Betätigungsstange 7 betätigbares Steuerventil 12 ist in einem im Verstärkergehäuse 1 abgedichtet geführten, die bewegliche Wand 2 tragenden Steuergehäuse 5 untergebracht und besteht aus einem am Steuergehäuse 5 ausgebildeten ersten Dichtsitz 15, einem an einem mit der Betätigungsstange 7 verbundenen Ventilkolben 9 ausgebildeten zweiten Dichtsitz 16 sowie einem mit beiden Dichtsitzen 15,16 zusammenwirkenden, in einem im Steuergehäuse 5 abgedichtet unbeweglich angeordneten Führungsteil 21 geführten, im Querschnitt L- förmig ausgebildeten Ventilkörper 10, der mittels einer sich am Führungsteil 21 abstützenden Ventilfeder 22 gegen die Ventilsitze 15,16 gedrückt wird. Dabei weist der Ventilkörper 10 zwei koaxial ausgebildete Dichtlippen 13, 14 unterschiedlicher axialer Länge auf, die mit zwei koaxialen zylindrischen Führungsflächen 26, 27 des Führungsteiles 21 zusammen wirken. Das Führungsteil 21 begrenzt einen pneumatischen Raum 17, der über im Ventilkörper 10 ausgebildete axiale Durchlässe 19 mit dem in der Arbeitskammer 4 herrschenden pneumatischen Druck beaufschlagbar ist. Die Arbeitskammer 4 ist mit der Unterdruckkammer 3 über einen seitlich im Steuergehäuse 5 verlaufenden Kanal 28 verbindbar.

Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Rückstellfeder, die sich an der ebenfalls nicht gezeigten unterdruckseitigen Stirnwand des Verstärkergehäuses 1 abstützt, hält die bewegliche Wand 2 in der gezeigten Ausgangsstellung. Außerdem ist eine zweite Druckfeder bzw. Kolbenstangenrückholfeder 6 vorgesehen, die einerseits indirekt an der Betätigungsstange 7 und andererseits am Führungsteil 21 abgestützt ist und deren Kraft für eine Vorspannung des Ventilkolbens 9 bzw. seines Dichtsitzes 16 gegenüber dem Ventilkörper 10 sorgt.

Um die Arbeitskammer 3 bei der Betätigung des Steuerventils 12 mit der Atmosphäre verbinden zu können, ist schließlich im Steuergehäuse 5 ein annähernd radial verlaufender Kanal 29 ausgebildet. Die Rückkehrbewegung des Ventilkolbens 9 am Ende eines BremsVorganges wird dabei durch ein Querglied 11 begrenzt, das in der in der Zeichnung gezeigten Lösestellung des Unterdruckbremskraftverstärkers an einem im Verstärker¬ gehäuse 1 ausgebildeten Anschlag anliegt.

Wie der Zeichnung weiter zu entnehmen ist, weist der mittels eines metallischen Versteifungsprofils 45 versteifte Ven¬ tilkörper 10 eine mit den beiden Dichtsitzen 15,16 zu¬ sammenwirkende ringförmige Dichtfläche 44 auf, die mit mehreren axialen Durchlässen 19 versehen ist. Die durch die Durchlässe 19 und Öffnungen in der Dichtfläche 44 gebildeten, näher nicht bezeichneten Strömungskanäle verbinden den pneu¬ matischen Raum 17 mit einem durch die Dichtsitze 15,16 begrenzten Ringraum, der mit dem oben erwähnten pneumatische Kanal 29 in Verbindung steht, so dass der auf der der Dichtfläche 44 abgewandten Seite des Ventilkörpers 10 ausgebildete pneumatische Raum 17 ständig mit der Arbeits¬ kammer 4 in Verbindung steht und am Ventilkörper 10 ein pneumatischer Druckausgleich stattfindet.

Die beschriebene Anordnung ermöglicht demnach eine Ver¬ ringerung der Differenz zwischen der Ansprechkraft des Bremskraftverstärkers und der am Ventilkolben wirkenden Rückstellkraft in dem Sinne, dass bei einer gleichbleibenden Ansprechkraft eine Erhöhung der Rückstellkraft oder bei einer gleichbleibenden Rückstellkraft eine Verringerung der Ansprechkraft möglich ist, wodurch eine Verbesserung der Hysterese des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers er¬ reicht wird.

Um eine von der Betätigungsstange 7 unabhängige Fremdbe¬ tätigung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers ein¬ zuleiten ist radial zwischen dem ersten (15) und dem zweiten Dichtsitz 16 ein dritter Dichtsitz 24 vorgesehen, der mittels eines Elektromagneten 20 betätigbar ist, der vorzugsweise in einem mit dem Ventilkolben 9 fest verbundenen Gehäuse 25 angeordnet ist und demnach zusammen mit dem Ventilkolben 9 im Steuergehäuse 5 verschiebbar ist. Der Elektromagnet 20 besteht aus einer innerhalb des Gehäuses 25 angeordneten Spule 46 sowie einem axial verschiebbar angeordneten zylin¬ drischen Anker 31, der teilweise in einem das Gehäuse 25 verschließenden Verschlussteil 30 geführt wird und an dem sich eine Hülse 32 abstützt, in deren dem Ventilkörper 10 zugewandten Bereich der vorhin erwähnte dritte Dichtsitz 24 ausgebildet ist. In der in der Zeichnung dargestellten Ausgangslage des Ankers 31 ist der dritte Dichtsitz 24 gegenüber dem am Ventilkolben 9 ausgebildeten zweiten Dichtsitz 16 axial versetzt angeordnet, so dass zwischen dem dritten Dichtsitz 24 und der Dichtfläche 44 des Ventilkörpers 10 ein Spalt vorhanden ist. Außerdem ist ein vorzugsweise innerhalb der Hülse 32 radial geführter Ring 36 (s. insbesondere Fig. 2 + 3) vorgesehen, der unter Zwischenschaltung eines elastischen bzw. kompressiblen Elementes 37 sich an der Hülse 32 derart abstützt, dass zwischen ihm und der Hülse 32 eine Relativbewegung möglich ist. Das elastische bzw. kompressible Element 37 ist im dargestellten Beispiel durch eine Wellfeder gebildet. Der dem Ventilkörper 10 zugewandte Randbereich des Rings 36 wird durch radiale Durchbrüche 39 in Teilbereiche 39 unterteilt, über die er mit dem Ventilkörper 10 in Kontakt steht und die vorzugsweise so ausgelegt sind, dass sie die im Ventilkörper 10 vorgesehenen Durchlässe 19 zumindest teilweise freigeben. Um einen von der Hülse 32 bzw. dem Ring 36 im Steuergehäuse 5 begrenzten pneumatischen Raum 23 mit der Arbeitskammer 4 verbinden zu können ist in den beiden genannten Teilen ein Durchbruch 34 vorgesehen. Die Anordnung der vorhin genannten Wellfeder 37 in eingebautem Zustand ist dabei vorzugsweise derart getroffen, dass sie sich, in der Betätigungsrichtung des Steuerventils 12 gesehen, hinter dem Durchbruch 34 bzw. dem vorhin erwähnten Querglied 11 befindet. Außerdem weist der Ring 36 in seinem der Wellfeder 37 zugewandten Bereich Rastelemente bzw. -vorsprünge 35 auf, die mit in der Hülse 32 ausgebildeten Ausnehmungen 40 derart zusammen wirken, dass der Ring 36 mit der Hülse 32 eine lösbare Baugruppe bildet.

Bei der in der Zeichnung gezeigten Ausführung des erfin¬ dungsgemäßen Bremskraftverstärkers sind schließlich elek¬ trische Schaltmittel 47, 48 vorgesehen, die insbesondere bei Bremsvorgängen wichtig sind, bei denen zusätzlich zur Fah¬ rerbetätigung der Elektromagnet 20 angesteuert wird, um un¬ abhängig vom Fahrerwillen eine Vollbremsung herbeizuführen (sog. Bremsassistentfunktion) . Dabei ist von besonderer Be¬ deutung, dass die Schaltmittel 47, 48 bei jeder Bremsung be¬ tätigt werden. Gleichzeitig muss gewährleistet werden, dass der Elektromagnet 20 nach Beendigung des fremdkraftunter- stützten Bremsvorganges sicher abgeschaltet wird. Die ge¬ zeigten Schaltmittel bestehen dabei aus einem vorzugsweise am Ventilkolben 9 bzw. dem Gehäuse 25 des Elektromagneten 20 befestigten, zwei Schaltstellungen aufweisenden Mikroschalter 47 sowie einem den Mikroschalter 47 durch eine trans- latorische Bewegung betätigenden Betätigungselement 48, das in einer im Steuergehäuse 5 vorgesehenen Bohrung abgedichtet geführt ist und mit einem verstärkergehäusefesten Anschlag zusammenwirkt, der das Bezugszeichen 49 trägt und beispiels¬ weise durch einen radialen Kragen der hinteren Verstärkerge- häushälfte gebildet sein kann. Zwischen dem Betätigungsele¬ ment 48 und dem Steuergehäuse 5 ist eine Druckfeder 50 an¬ geordnet, so dass das dem Mikroschalter 47 abgewandte Ende des Betätigungselements 48 unter einer Vorspannung am An¬ schlag 49 anliegt.

Die Funktion des hier beschriebenen bzw. dargestellten, fremdbetätigbaren Bremskraftverstärkers geht aus der in Fig. 5 gezeigten diagrammatischen Darstellung der Kraft-Weg-Kenn¬ linien der zum Stand der Technik genannten europäischen Patentschrift EP 0 866 758 Bl hervor. Auch die einzelnen Betätigungsphasen des Steuerventils 12 bei dessen Fremdbetätigung durch den Elektromagneten 20 entsprechen im Wesentlichen denen, die in der genannten Veröffentlichung ausführlich dargestellt und beschrieben sind, so dass auf deren detaillierte Beschreibung und Darstellung verzichtet werden kann. Bezugszeichenliste

1 Verstärkergehäuse 2 bewegliche Wand 3 Arbeitskammer 4 Unterdruckkammer 5 Steuergehäuse 6 Kolbenstangenrückholfeder 7 Betätigungsstange 8 Membranteller 9 Ventilkolben 10 Ventilkörper 11 Querglied 12 Steuerventil 13 Dichtlippe 14 Dichtlippe 15 Dichtsitz 16 Dichtsitz 17 Raum 18 Rollmembran 19 Durchläse 20 Elektromagnet 21 Führungsteil 22 Ventilfeder 23 Raum 24 Dichtsitz 25 Gehäuse 26 Führungsfläche 27 Führungsfläche 28 Kanal 29 Kanal 30 Verschlussteil 31 Anker 32 Hülse Bereich Durchbruch Rastelement Ring Element Ausnehmung Durchbruch Ausnehmung

Dichtfläche Versteifungsprofil Spule Mikroschalter Betätigungselement Anschlag Feder