EP0680427A1 - Betätigungseinheit für eine blockiergeschützte kraftfahrzeugbremsanlage - Google Patents
Betätigungseinheit für eine blockiergeschützte kraftfahrzeugbremsanlageInfo
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- EP0680427A1 EP0680427A1 EP94901827A EP94901827A EP0680427A1 EP 0680427 A1 EP0680427 A1 EP 0680427A1 EP 94901827 A EP94901827 A EP 94901827A EP 94901827 A EP94901827 A EP 94901827A EP 0680427 A1 EP0680427 A1 EP 0680427A1
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Definitions
- the invention relates to an actuation unit, consisting of a pneumatic brake booster, preferably a vacuum brake booster, and a master brake cylinder connected downstream for an anti-lock motor vehicle brake system with central control electronics, at the inputs of which output signals from the rotational behavior of the wheels to be braked are detected Sensors are supplied, two pressure spaces delimited by at least two pistons and a modulator space being formed in the master brake cylinder, which forms part of the first pressure space in the normal braking mode, can be connected to the wheel brakes separately from the first pressure space in the brake pressure control mode and by means of a wall that is movable of the brake booster in a force-transmitting connection is limited to the modulator piston, which forms an (outer) part of the first (primary) piston, which is at least in two parts and borders the first pressure chamber, de Other (inner) part interacts with an input member which transmits the actuating force of the brake booster and which actuates a control valve arranged in a control housing and which controls a pneumatic pressure difference
- Such an actuator is known for example from DE-OS 40 24 384.
- the required pressure modulation takes place by venting the vacuum chamber of the pneumatic brake booster, which is otherwise connected to a vacuum source.
- an external pneumatic valve arrangement is provided which, depending on control signals from the central control electronics, enables a connection between the vacuum chamber and the vacuum source or the atmosphere.
- DE-PS 29 25 550 discloses an actuating unit consisting of a vacuum brake booster and a master brake cylinder connected downstream thereof, in which the movable wall of the brake booster is displaceably arranged separately from the control housing with the interposition of a spring.
- the movable wall moves forward, while the control housing remains in the starting position until it is entrained by the movable wall through its engagement with a radial collar formed on the control housing.
- the known operating unit does not provide any means which would enable the pressure modulation required in the brake pressure control mode when used in the context of an anti-lock motor vehicle brake system.
- the construction of the proposed actuating unit is intended to enable a reduction in costs, size and weight. Furthermore, an improvement of release times should be achieved and an adequate vacuum reserve should be guaranteed.
- the movable wall of the brake booster can be moved in the brake pressure control mode separately from the control housing by means of pneumatic pressure compensation introduced inside the amplifier housing against the actuating direction.
- This measure ensures that only a small mass has to be moved in the brake pressure control mode, so that higher pressure gradients can be achieved.
- the deflection of the input member relative to the control housing and thus the information of the driver's intention remains hold. Since only the control levels of the atmospheric sealing seat of the control valve which are customary in the normal braking mode occur in the control, a favorable release behavior of the brakes is ensured.
- control described can be used to represent a pressure modulation which is more effective than in the prior art, because during the pressure equalization phase, that is to say the pressure drop in the modulator chamber, the vacuum chamber of the brake booster is still connected to the vacuum source and an energy (Vacuum) - storage can take place.
- inventive measures enable a compact, integrated construction of the proposed actuation unit.
- electromechanical means which initiate the pressure compensation by reversing the control valve or prevent a change in the pneumatic pressure difference (pneumatic pressure maintenance phase).
- the electromechanical means are preferably formed by an electromagnet, the armature of which cooperates with a sleeve carrying a sealing seat (atmospheric sealing seat) of the control valve.
- the above-mentioned electromagnet is particularly suitable for this purpose with regard to the forces and stroke values to be applied.
- a further increase in functional reliability is achieved in a further embodiment of the invention in that the sleeve bears axially against the input member under the pretension of a spring. This measure ensures that the sleeve abuts the input member even when actuated very quickly.
- the aforementioned pneumatic pressure maintenance phase is realized according to a further advantageous feature of the invention in that by energizing the electromagnet in the brake pressure control mode with a predeterminable current level, the bias of the spring and the frictional forces on the sleeve are overcome, so that the sleeve on a valve body of the Control valve comes to rest, while the pretension of a valve spring which contacts the valve body against the vacuum sealing seat of the control valve is not overcome.
- the electromagnet is arranged coaxially with the input member, encompassing it radially, in a cylindrical recess of the control housing facing the vacuum chamber of the brake booster.
- the housing of the electromagnet is conical in the pole area and interacts with a frustoconical surface formed on the armature.
- This measure has a proportional force-stroke characteristic field, in which higher forces are assigned to the middle stroke range. This ensures better conditions, in particular larger tolerances for the individual energization phases of the electromagnet, and low forces in the stop area of the armature. In addition, a reduction in the material load and the noises occurring is achieved.
- a further reduction in manufacturing costs is made possible in that a low-friction film is arranged between the yoke and the armature, which extends into the pole region of the housing. This measure achieves inexpensive to manufacture, reliably working storage of the armature, which contributes to increasing the functional reliability.
- Fig. 3 shows two sectional views (pressure maintenance and pressure reduction phase) of the actuation Fig. 4 supply unit during a pressure control
- FIG. 5 shows the construction of the electro-magnets used in the actuating unit according to FIGS. 2 to 4 on a larger scale.
- a vacuum brake booster 1 shows an anti-lock motor vehicle brake system with a vacuum brake booster 1, which is connected via an input element 4 in a known manner a brake pedal 3 is connected.
- a master brake cylinder 2 On the side of the vacuum brake booster 1 facing away from the input member 4, a master brake cylinder 2 is provided, the pressure chambers 6, 8 of which are connected to a pressure medium reservoir 5.
- a first hydraulic line 11 connects the first (primary) pressure chamber 6, which is delimited by a first master cylinder piston (primary piston) 9, to the wheel brake cylinders of two wheel brakes 22, 23, which are only shown schematically and are possibly assigned to the rear axle, via two as two / 2-way valves trained wheel valves 14, 24, which are usually housed in a valve block.
- the wheel brake cylinders of the two wheel brakes 20, 21, only shown schematically are connected by means of a second hydraulic line 13, to which two further wheel valves 47, 48 are connected upstream and which are assigned, for example, to the front axle of the motor vehicle.
- the front and rear wheel brakes 20, 21, 22 and 23 are each assigned a sensor 25, 26, 27 and 28, which are connected to central control electronics 33 via corresponding signal lines 29, 30, 31 and 32, respectively.
- the control electronics 33 are connected via control lines 34, 35, 36 and 37 to the wheel valves 47, 48, 14, 24 in order to actuate them in dependence on the sensor signals.
- the main cylinder-side working (vacuum) chamber of the vacuum brake booster 1 is continuously connected to a vacuum source 12 via a check valve 41.
- the first (primary) piston 9 delimiting the first (primary) pressure chamber 6 is constructed in three parts and consists of an inner part 15 of smaller diameter, which is connected to the input member 4 of the brake booster 1 (FIG. 1) is in force-transmitting connection, an outer part 16 of larger diameter, which forms a modulator piston which interacts with a movable wall 17 of the vacuum brake booster 1, and an intermediate piston 18 which, together with the modulator piston 16, delimits an annular modulator chamber 7 which unites in the normal braking mode It forms part of the first pressure chamber 6 and can be connected to the wheel brakes 22, 23 in the brake pressure control mode (separately from this) (see FIG. 1).
- the booster housing 19 of the brake booster 1 of the actuation unit according to the invention shown in the drawing is through the axially movable wall 17 into a working chamber 38 and a vacuum chamber 39 divided.
- the axially movable wall 17 consists of a membrane plate 42 deep-drawn from sheet metal and a flexible membrane 43 resting thereon, which forms a rolling membrane as a seal between the outer periphery of the membrane plate 42 and the booster housing 19.
- a control valve 40 which can be actuated by the input member or an actuating rod 4, is accommodated in a control housing 50, which is sealed in the amplifier housing 19 in a sliding seal ring 70, and consists of a first or vacuum sealing seat 51 formed on the control housing 50, one on a by means of a Spring 49 biased cylindrical sleeve 46 formed second or atmospheric sealing seat 52 and a valve body 53 cooperating with both sealing seats 51, 52, which is pressed against the sealing seats 51, 52 by means of a valve spring 54 supported on a retaining ring 72.
- the working chamber 38 can be connected to the vacuum chamber 39 via a channel 73 running laterally in the control housing 50.
- the aforementioned movable wall 17 is arranged separately from the control housing 50 on a force transmission sleeve 65 which is axially displaceably guided on the control housing 50 and has a radial collar 66 which, axially adjacent to the control housing 50, transmits the amplifying force to the control housing 50 enables.
- a return spring 74 which is supported on the vacuum-side end wall of the amplifier housing 19, holds the movable wall 17 in the starting position shown.
- a second compression spring 75 is provided, which is supported on the one hand on the retaining ring 72 and the force of which prestresses the atmospheric sealing seat 52 with respect to the valve body 53.
- an approximately radially extending channel 76 is finally formed in the control housing 50.
- the return movement of the input member 4 at the end of a braking operation is limited by a cross member 69 which, in the release position of the vacuum brake booster 1 shown in the drawing, bears on the mechanical seal 70 forming a stop.
- an electromagnet 44 is arranged in a cylindrical recess 71 of the control housing 50 opening into the vacuum chamber 39, the armature 45 of the armature 45 in force-transmitting connection with the sleeve 46 is.
- the electromagnet 44 which is preferably arranged coaxially to the input member 4, is held in the recess 71 by means of an annular holding part 59 which is provided with a guide collar 60 which guides the front end of the input member 4.
- On the holding part 59 is a centering ring 61 axially, the has two sections 79.80 different diameters.
- This measure ensures that a narrow ring surface is limited on the reaction disk 62, which enables a portion of the reinforcing force to be transmitted to the push rod 64.
- a transfer of a much larger proportion of the reinforcing force to the outside or Modular piston 16 takes place by means of a force transmission plate 67 axially resting on the force transmission sleeve 65.
- the force transmission plate 67 has in its center a cylindrical passage 68 through which the pressure rod 64 cooperating with the inner part 15 of the primary piston 9 passes ⁇ stretches.
- FIGS. 3 and 4 Two pressure phases or actuation states of the control valve 40 must be realized, which are shown in FIGS. 3 and 4. It is assumed that an actuating force F "is introduced at the input member 4, which displaces the input member 4 or opens the atmospheric sealing seat 52 (when the vacuum sealing seat 51 is closed). has the consequence. Due to the effect of a reaction force resulting from the pressure prevailing in the master cylinder 2, there is contact between the front end of the input member 4 and the reaction disk 62, in which the input member 4 partially dips into the reaction disk 62 and prestresses it.
- the electromagnet 44 is energized with a first current level, which displaces its armature 45 or the associated one Sleeve 46 until the atmospheric sealing seat 52 bears against the valve body 53, so that both control valve sealing seats 51, 52 are closed.
- the force exerted by the electromagnet 44 must only overcome the force of the spring 49 prestressing the sleeve 46 and the friction of the sealing point between the input member 4 and the sleeve 46. The switching state described is shown in FIG. 3.
- the central control electronics 33 recognizes in a blocking control case that a pressure reduction phase in the modulator chamber 7 is necessary, then a pneumatic pressure compensation within the vacuum brake booster 1 must be initiated.
- the electromagnet 44 is acted upon by a second current level, so that in addition the force of the valve body 53 on the vacuum seal Seat 51 pressing valve spring 54 overcome and the vacuum sealing seat 51 is opened and a quick evacuation of the working chamber 38 can take place (Fig. 4).
- the movable wall 17 of the brake booster 1 is without power and can be moved back against the direction of actuation, while the control housing 50 stops, so that the pressure prevailing in the modulator chamber 7 is released.
- the housing 55 of the electromagnet 44 is formed by a metal part produced in the deep-drawing process, which is conical in the pole area.
- the radial guidance of the armature 45 of the electromagnet 44 is served by a cylindrical yoke 57 which merges into a radial ring surface 77 which, in cooperation with the housing 55, bears against the winding 78 of the electromagnet 44.
- the pole region of the housing 55 which is preferably designed as a so-called Jasse cone, interacts with a frustoconical surface 56 formed on the armature 45, as a result of which a current-proportional electromagnetic force is ensured in a specific stroke region.
- Inexpensive and effective mounting of the armature 45 is achieved in particular if a low-friction film 58 is provided between the yoke 57 and the armature 45, which preferably extends into the conical pole area of the housing 55.
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Abstract
Es wird eine Betätigungseinheit für eine blockiergeschützte Kraftfahrzeugbremsanlage vorgeschlagen, die aus einem Hauptbremszylinder sowie einem ihm vorgeschalteten Unterdruck-Bremskraftverstärker besteht. Um die vorgeschlagene Betätigungseinheit im Fall eines geregelten Bremsvorgangs gleichzeitig als zentrale Modulatoreinheit ohne Verwendung von externen pneumatischen Steuerventilen einsetzen zu können wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die bewegliche Wand (17) des Bremskraftverstärkers (1) im Bremsdruckregelmodus getrennt vom Steuergehäuse (50) durch einen innerhalb des Verstärkergehäuses (19) eingeleiteten pneumatischen Druckausgleich entgegen der Betätigungsrichtung bewegbar ist.
Description
Betätigungseinheit für eine blockiergeschützte Kraftfahrzeugbremsanläge
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit, be¬ stehend aus einem pneumatischen Bremskraft erstärker, vorzugsweise einem Unterdruck-Bremskraftverstärker, sowie einem ihm nachgeschalteten Hauptbremszylinder, für eine blockiergeschützte Kraftfahrzeugbremsanlage mit einer zentralen Regelelektronik, an deren Eingänge Ausgangssignale von das Drehverhalten der zu bremsen¬ den Räder erfassenden Sensoren zugeführt werden, wobei im Hauptbremszylinder zwei durch mindestens zwei Kolben begrenzte Druckräume sowie ein Modulatorraum ausgebildet sind, der im Normalbremsmodus einen Teil des ersten Druckraumes bildet, im Bremsdruckregelmodus getrennt vom ersten Druckraum mit den Radbremsen ver¬ bindbar ist und durch einen mit der beweglichen Wand des Bremskraftverstärkers in kraftübertragender Ver¬ bindung stehenden Modulatorkolben begrenzt wird, der einen (Außen-) Teil des den ersten Druckraum be¬ grenzenden, mindestens zweiteilig ausgeführten ersten (Primär-) Kolbens bildet, dessen anderer (Innen-) Teil mit einem die Betätigungskraft des Bremskraftver¬ stärkers übertragenden Eingangsglied zusammenwirkt, das ein in einem Steuergehäuse angeordnetes Steuer¬ ventil betätigt, das eine auf die bewegliche Wand ein¬ wirkende pneumatische Druckdifferenz steuert.
Eine derartige Betätigungseinheit ist beispielsweise aus der DE-OS 40 24 384 bekannt. Im Bremsdruckregel¬ modus erfolgt die erforderliche Druckmodulation durch Belüften der sonst an eine Unterdruckquelle ange¬ schlossenen Unterdruckkammer des pneumatischen Brems- kraftverstärkers. Zu diesem Zweck ist eine externe pneumatische Ventilanordnung vorgesehen, die in Ab¬ hängigkeit von Steuersignalen der zentralen Regelelek¬ tronik eine Verbindung zwischen der Unterdruckkammer und der Unterdruckquelle bzw. der Atmosphäre er¬ möglicht.
Als besonders nachteilig ist bei der vorbekannten Be¬ tätigungseinheit die erhebliche Senkung des Unter¬ druckniveaus anzusehen, die im Druckregelmodus auf Grund der Unterbrechung der in der Unterdruckkammer stattfindenden Energie- bzw. Unterdruckspeicherung erfolgt. Aus diesem Grund sind verhältnismäßig große, mit der pneumatischen Druckdifferenz beaufschlagbare Flächen innerhalb des Bremskraftverstärker-Gehäuses notwendig, die nur mit einem Bremskraftverstärker in Tandemausführung realisierbar ist. Als nachteilig werden bei einem Tandembremskraftverstärker vor allem seine beträchtliche Baugröße sowie hohe Herstellungs¬ kosten empfunden. Außerdem ist es insbesondere im Betrieb erforderlich, große Massen (Steuergehäuse) zu bewegen.
Ein weiterer Nachteil wird darin gesehen, daß ein großer Öffnungsgrad des am Ventilkolben des Steuer-
ventils ausgebildeten (Atmosphären-) Dichtsitzes in der Regelung zu einem unbefriedigenden Löseverhalten der Bremsen führt.
Weniger vorteilhaft anzusehen ist auch die Bemessung der Unterdruckkammern der bekannten Betätigungsein¬ heit, die ziemlich klein gestaltet sein müssen, um im Bremsdruckregelmodus einen schnellen Druckauf- und -abbau zu erreichen. Dies hat jedoch zur Folge, daß keine Unterdruckreserve vorhanden ist. Auch der Ein¬ satz der vorhin erwähnten pneumatischen Ventilan¬ ordnung verursacht zusätzliche Kosten, die sich im Preis der Anlage negativ auswirken.
Aus der DE-PS 29 25 550 ist eine aus einem Unterdruck- bremskraftverstärker sowie einem ihm nachgeschalteten Hauptbremszylinder bestehende Betätigungseinheit be¬ kannt, bei der die bewegliche Wand des Bremskraftver¬ stärkers unter Zwischenschaltung einer Feder getrennt vom Steuergehäuse auf diesem verschiebbar angeordnet ist.
Bei der Betätigung des Bremskraftverstärkers läuft die bewegliche Wand vor, während das Steuergehäuse in der Ausgangsposition so lange stehen bleibt, bis es von der beweglichen Wand durch ihren Eingriff mit einem am Steuergehäuse ausgebildeten radialen Kragen mitge¬ nommen wird. Dies hat eine schlechte Dosierbarkeit der Bremskraft im Anfangsbereich der Betätigung zur Folge. Durch das Mitnehmen des Steuergehäuses tritt eine ab¬ rupte Änderung des Pedalgefühls auf, die vom Fahrer
des Kraftfahrzeugs als störend empfunden wird. Außer¬ dem sind bei der vorbekannten Betätigungseinheit keine Mittel vorgesehen, die bei ihrem Einsatz im Rahmen einer blockiergeschützten Kraftfahrzeugbremsanlage die im Bremsdruckregelmodus erforderliche Druckmodulation ermöglichen würden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungseinheit für eine blockiergeschützte Kraft¬ fahrzeugbremsanlage der eingangs genannnten Gattung anzugeben, die im Falle eines geregelten Bremsvor¬ ganges gleichzeitig als zentrale Modulatorein'heit ohne Verwendung von externen pneumatischen Steuerventilen einsetzbar ist. Außerdem soll der Aufbau der vorge¬ schlagenen Betätigungseinheit eine Kosten-, Bau¬ größen- und Gewichtsreduzierung ermöglichen. Weiterhin soll eine Verbesserung von Lösezeiten erreicht und eine ausreichende Unterdruckreserve gewährleistet werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die bewegliche Wand des Bremskraftverstärkers im Bremsdruckregelmodus getrennt vom Steuergehäuse durch einen innerhalb des Verstärkergehäuses eingeleiteten pneumatischen Druckausgleich entgegen der Betätigungs¬ richtung bewegbar ist. Durch diese Maßnahme wird er¬ reicht, daß im Bremsdruckregelmodus lediglich eine geringe Masse zu bewegen ist, so daß höhere Druck¬ gradienten realisierbar sind. Gleichzeitig bleibt die Auslenkung des Eingangsglieds relativ zum Steuerge¬ häuse und damit die Information des Fahrerwillens er-
halten. Da in der Regelung lediglich die im Normal¬ bremsmodus üblichen Ansteuergrade des Atmosphären- dichtsitzes des Steuerventils auftreten, ist ein günstiges Löseverhalten der Bremsen gewährleistet. Außerdem kann mit der beschriebenen Art der An- steuerung eine im Vergleich zum Stand der Technik wirksamere Druckmodulation dargestellt werden, weil während der Druckausgleichsphase, also der Druckab¬ senkung im Modulatorraum, die Unterdruckkammer des Bremskraftverstärkers weiterhin mit der Unterdruck¬ quelle verbunden ist und eine Energie (Unterdruck)- speicherung erfolgen kann. Außerdem wird durch die erfinderischen Maßnahmen eine kompakte, integrierte Bauweise der vorgeschlagenen Betätigungseinheit er¬ möglicht.
Bei einer besonders kostengünstig herstellbaren, bau¬ raumsparenden Weiterbildung der Erfindung sind elektromechanische Mittel vorgesehen, die den Druck¬ ausgleich durch Umsteuern des Steuerventils einleiten bzw. eine Änderung der pneumatischen Druckdifferenz verhindern (pneumatische Druckhaltephase). Die elektromechanischen Mittel sind dabei vorzugsweise durch einen Elektromagneten gebildet, dessen Anker mit einer einen Dichtsitz (Atmosphärendichtsitz) des Steuerventils tragenden Hülse zusammenwirkt. Der vor¬ hin erwähnte Elektromagnet ist insbesondere im Hin¬ blick auf die aufzubringenden Kräfte und Hubwerte für diesen Zweck bestens geeignet.
Eine weitere Erhöhung der Funktionssicherheit wird bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Hülse unter der Vorspannung einer Feder am Eingangsglied axial anliegt. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß die Hülse auch bei sehr schneller Betätigung am Eingangsglied anliegt.
Die vorhin erwähnte pneumatische Druckhaltephase wird nach einem weiteren vorteilhaften Erfindungsmerkmal dadurch realisiert, daß durch Bestromen des Elektro¬ magneten im Bremsdruckregelmodus mit einem vorbestimm¬ baren Bestromungsniveau die Vorspannung der Feder und die Reibungskräfte an der Hülse überwunden werden, so daß die Hülse an einem Ventilkörper des Steuerventils zur Anlage kommt, während die Vorspannung einer den Ventilkörper an den Unterdruckdichtsitz des Steuer¬ ventils anlegenden Ventilfeder nicht überwunden wird.
Bei einer besonders montagefreundlichen Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist der Elektromagnet koaxial zum Eingangsglied, dieses radial umgreifend, in einer der Unterdruckkammer des Bremskraftverstärkers zuge¬ wandten zylindrischen Ausnehmung des Steuergehäuses angeordnet.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungs¬ gegenstandes sieht vor, daß das Gehäuse des Elektro¬ magneten im Polbereich konisch ausgeführt ist und mit einer am Anker ausgebildeten kegelstumpfförmigen Fläche zusammenwirkt. Diese Maßnahme hat ein pro-
portionales Kraft-Hub-Kennlinienfeld zur Folge, in dem höhere Kräfte dem mittleren Hubbereich zugeordnet werden. Hierdurch werden bessere Bedingungen, insbe¬ sondere größere Toleranzen für die einzelnen Be- stromungsphasen des Elektromagneten sowie geringe Kräfte im Anschlagbereich des Ankers gewährleistet. Außerdem wird eine Reduzierung der Materialbelastung und der auftretenden Geräusche erreicht.
Eine weitere Senkung der Fertigungskosten wird dabei dadurch ermöglicht, daß zwischen dem Joch und dem Anker eine reibungsarme Folie angeordnet ist, die sich bis in den Polbereich des Gehäuses hineinerstreckt. Durch diese Maßnahme wird eine kostengünstig herstell¬ bare, zuverlässig arbeitende Lagerung des Ankers er¬ reicht, die zur Erhöhung der Funktionssicherheit bei¬ trägt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 10 bis 14.
Um eine weitere Druckabsenkung im Modulatorraum bis auf 0 bar zu erreichen wird schließlich bei einer anderen AusführungsVariante der Erfindung vorgesehen, daß die bewegliche Wand im Bremsdruckregelmodus einen zusätzlichen Hub über die Lösestellung hinaus durch¬ führen kann. Diese Maßnahme bringt eine günstige Wirkung insbesondere bei Regelvorgängen auf niedrigem Reibwert mit sich.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der blockier¬ geschützten Kraftfahrzeugbremsanlage nach der Erfindung,
Fig. 2 die bei der Kraftfahrzeugbremsanlage nach Fig.l verwendete erfindungsgemäße Betäti¬ gungseinheit in axialer Schnittdarstellung in Lösestellung, teilweise weggebrochen;
Fig. 3 zwei Schnittdarstellungen (Druckhalte- und und -abbauphase) der erfindungsgemäßen Betäti- Fig. 4 gungseinheit während einer Druckregelung, und
Fig. 5 den Aufbau des bei der Betätigungseinheit nach Fig. 2 bis 4 verwendeten Elektro¬ magneten in größerem Maßstab.
In den Figuren der Zeichnung sind einander ent¬ sprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Fig. 1 zeigt eine blockiergeschützte Kraftfahrzeug¬ bremsanlage mit einem Unterdruckbremskraftverstärker 1, der über ein Eingangsglied 4 in bekannter Weise mit
einem Bremspedal 3 verbunden ist. Auf der dem Ein¬ gangsglied 4 abgewandten Seite des Unterdruckbrems- kraftverstärkers 1 ist ein Hauptbremszylinder 2 vor¬ gesehen, dessen Druckräume 6,8 mit einem Druckmittel¬ vorratsbehälter 5 in Verbindung stehen.
Eine erste hydraulische Leitung 11 verbindet den ersten, durch einen ersten Hauptzylinderkolben (Primärkolben) 9 begrenzten (Primär-) Druckraum 6 mit den Radbremszylindern von nur schematisch darge¬ stellten, ggf. der Hinterachse zugeordneten zwei Rad¬ bremsen 22,23 über zwei als 2/2-Wegeventile ausge¬ bildete Radventile 14,24, die üblicherweise in einem Ventilblock untergebracht sind.
An den zweiten, durch einen zweiten Hauptzylinder¬ kolben (Sekundärkolben) 10 begrenzten (Sekundär-) Druckraum 8 sind mittels einer zweiten hydraulischen Leitung 13 die Radbremszylinder der nur schematisch dargestellten zwei Radbremsen 20,21 angeschlossen, denen zwei weitere Radventile 47,48 vorgeschaltet sind und die beispielsweise der Vorderachse des Kraftfahr¬ zeuges zugeordnet sind.
Den Vorder- und Hinterradbremsen 20,21,22 und 23 ist jeweils ein Sensor 25,26,27 bzw. 28 zugeordnet, die über entsprechende Signalleitungen 29,30,31 bzw. 32 mit einer zentralen Regelelektronik 33 verbunden sind.
Die Regelelektronik 33 ist über Steuerleitungen 34,35,36 und 37 mit den Radventilen 47,48,14,24, ver¬ bunden, um diese in Abhängigkeit von den Sensor¬ signalen zu betätigen.
Die hauptzylinderseitige Arbeits(Unterdruck-)kammer des Unterdruckbremskraftverstärkers 1 ist über ein Rückschlagventil 41 ständig mit einer Unterdruckquelle 12 verbunden.
Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, ist der den ersten (Primär-)Druckraum 6 begrenzende erste (Primär-) Kolben 9 dreiteilig ausgebildet und besteht aus einem Innenteil 15 kleineren Druchmessers, der mit dem Eingangsglied 4 des Bremskraftverstärkers 1 (Fig. 1) in kraftübertragender Verbindung steht, einem Außenteil 16 größeren Durchmessers, der einen mit einer beweglichen Wand 17 des Unterdruckbremskraft¬ verstärkers 1 zusammenwirkenden Modulatorkolben bil¬ det, sowie einem Zwischenkolben 18, der zusammen mit dem Modulatokolben 16 einen ringförmigen Modulatorraum 7 begrenzt, der im Normalbremsmodus einen Teil des ersten Druckraumes 6 bildet und im Bremsdruckregel¬ modus, von diesem getrennt, mit den Radbremsen 22,23 verbindbar ist (s.Fig. 1).
Das Verstärkergehäuse 19 des Bremskraftverstärkers 1 der in der Zeichnung dargestellten erfindungsgemäßen Betätigungseinheit ist durch die axial bewegliche Wand 17 in eine Arbeitskammer 38 und eine Unterdruckkammer
39 unterteilt. Die axial bewegliche Wand 17 besteht aus einem aus Blech tiefgezogenen Membranteller 42 und einer daran anliegenden flexiblen Membran 43, die zwischen dem äußeren Umfang des Membrantellers 42 und dem Verstärkergehäuse 19 eine Rollmembran als Ab¬ dichtung bildet.
Ein durch das Eingangsglied bzw. eine Betätigungs¬ stange 4 betätigbares Steuerventil 40 ist in einem im Verstärkergehäuse 19 in einem Gleitdichtring 70 abge¬ dichtet geführten Steuergehäuse 50 untergebracht und besteht aus einem am Steuergehäuse 50 ausgebildeten ersten bzw. Unterdruckdichtsitz 51, einem an einer mittels einer Feder 49 vorgespannten zylindrischen Hülse 46 ausgebildeten zweiten bzw. Atmosphärendicht- sitz 52 sowie einem mit beiden Dichtsitzen 51,52 zu¬ sammenwirkenden Ventilkörper 53, der mittels einer sich an einem Haltering 72 abstützenden Ventilfeder 54 gegen die Dichtsitze 51,52 gedrückt wird. Die Arbeits¬ kammer 38 ist mit der Unterdruckkammer 39 über einen seitlich im Steuergehäuse 50 verlaufenden Kanal 73 verbindbar. Die vorhin erwähnte bewegliche Wand 17 ist dabei getrennt vom Steuergehäuse 50 auf einer auf dem Steuergehäuse 50 axial verschiebbar geführten Kraft¬ übertragungshülse 65 angeordnet, die einen radialen Kragen 66 aufweist, der, am Steuergehäuse 50 axial anliegend, eine Übertragung der Verstärkungskraft auf das Steuergehäuse 50 ermöglicht.
Eine Rückstellfeder 74, die sich an der unterdruck- seitigen Stirnwand des Verstärkergehäuses 19 abstützt,
hält die bewegliche Wand 17 in der gezeigten Ausgangs¬ stellung. Außerdem ist eine zweite Druckfeder 75 vor¬ gesehen, die einerseits am Haltering 72 abgestützt ist und deren Kraft für eine Vorspannung des Atmosphären- dichtsitzes 52 gegenüber dem Ventilkörper 53 sorgt.
Um die Arbeitskammer 39 bei der Betätigung des Steuer¬ ventils 40 mit der Atmosphäre verbinden zu können, ist schließlich im Steuergehäuse 50 ein annähernd radial verlaufender Kanal 76 ausgebildet. Die Rückkehrbe¬ wegung des Eingangsgliedes 4 am Ende eines Bremsvor¬ ganges wird dabei durch ein Querglied 69 begrenzt, das in der in der Zeichnung gezeigten Lösestellung des Unterdruckbremskraftverstärkers 1 an dem einen An¬ schlag bildenden Gleitdichtring 70 anliegt.
Um mit geringem Aufwand eine während eines Regelvor¬ ganges erforderliche Druckhaltephase bei der An- steuerung der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit zu realisieren ist in einer in der Unterdruckkammer 39 mündenden zylindrischen Ausnehmung 71 des Steuerge¬ häuses 50 ein Elektromagnet 44 angeordnet, dessen Anker 45 in kraftübertragender Verbindung mit der Hülse 46 steht. Der vorzugsweise koaxial zum Eingangs¬ glied 4 angeordnete Elektromagnet 44 wird in der Aus¬ nehmung 71 mittels eines ringförmigen Halteteils 59 gehalten, das mit einem Führungsbund 60 versehen ist, der das vordere Ende des Eingangsglieds 4 führ . Am Halteteil 59 liegt ein Zentrierring 61 axial an, der
zwei Abschnitte 79,80 unterschiedlicher Durchmesser aufweist. Während im ersten Abschnitt 79 größeren Durchmessers eine die Ausgangskraft des Unterdruck- Bremskraftverstärkers 1 übertragende gummielastische Reaktionsscheibe 62 angeordnet ist, nimmt der zweite zylindrische Abschnitt 80 80 kleineren Durchmessers einen Kopfflansch 63 einer Druckstange 64 auf, wobei der Durchmesser des zweiten Abschnitts geringfügig größer bemessen ist als der Durchmesser des Führungs¬ bundes 60. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß auf der Reaktionsscheibe 62 eine schmale Ring¬ fläche begrenzt wird, die eine Übertragung eines An¬ teiles der Verstärkungskraft auf die Druckstange 64 ermöglicht. Eine Übertragung eines wesentlich größeren Anteils der Verstärkungskraft auf den Außenbzw. Modu¬ latorkolben 16 erfolgt mittels einer an der Kraftüber¬ tragungshülse 65 axial anliegenden Kraftübertragungs- platte 67. Die Kraftübertragungsplatte 67 weist in ihrer Mitte eine zylindrische Durchführung 68 auf, durch die sich die mit dem Innenteil 15 des Primär¬ kolbens 9 zusammenwirkende Druckstange 64 hindurcher¬ streckt.
In einem Regelfall müssen zwei Druckphasen bzw. Be- tätigungszustände des Steuerventils 40 realisiert werden, die in Fig. 3 und 4 dargestellt sind. Es wird angenommen, daß am Eingangsglied 4 eine Betätigungs¬ kraft F„ eingeleitet wird, die ein Verschieben des Eingangsglieds 4 bzw. ein Öffnen des Atmosphärendicht- sitzes 52 (bei geschlossenem Unterdruckdichtsitz 51)
zur Folge hat. Durch die Wirkung einer aus dem im Hauptzylinder 2 herrschenden Druck resultierenden Reaktionskraft kommt zu einer Berührung zwischen dem vorderen Ende des Eingangsglieds 4 und der Reaktions¬ scheibe 62, bei der das Eingangsglied 4 teilweise in die Reaktionsscheibe 62 eintaucht und sie vorspannt. Wird nun bei einem der Kraftfahrzeugräder eine Blockierneigung erkannt, bei der der im Modulatorraum 7 eingesteuerte Druck konstant zu halten ist (Druckhaltephase), so wird der Elektromagnet 44 mit einem ersten Bestromungsniveau bestromt, das ein Ver¬ schieben seines Ankers 45 bzw. der damit verbundenen Hülse 46 bis zur Anlage des Atmosphärendichtsitzes 52 am Ventilkörper 53 zur Folge hat, so daß beide Steuer¬ ventil-Dichtsitze 51,52 geschlossen sind. Die vom Elektromagneten 44 aufgebrachte Kraft muß dabei ledig¬ lich die Kraft der die Hülse 46 vorspannenden Feder 49 sowie die Reibung der Dichtstelle zwischen dem Ein¬ gangsglied 4 und der Hülse 46 überwinden. Der be¬ schriebene Schaltzustand ist in Fig. 3 dargestellt.
Wird in einem Blockierregelfall von der zentralen Regelelektronik 33 erkannt, daß eine Druckabbauphase im Modulatorraum 7 erforderlich ist, so muß ein pneu¬ matischer Druckausgleich innerhalb des Unterdruck- Bremskraftverstärkers 1 eingeleitet werden. Zu diesem Zweck wird der Elektromagnet 44 mit einem zweiten Be¬ stromungsniveau beaufschlagt, so daß zusätzlich die Kraft der den Ventilkörper 53 an den Unterdruckdicht-
sitz 51 andrückenden Ventilfeder 54 überwunden und der Unterdruckdichtsitz 51 geöffnet wird und ein schnelles Evakuieren der Arbeitskammer 38 stattfinden kann (Fig. 4). Dadurch wird die bewegliche Wand 17 des Brems- kraftverstärkers 1 kraftlos und kann entgegen der Be¬ tätigungsrichtung zurückgefahren werden, während das Steuergehäuse 50 stehen bleibt, so daß eine Ent¬ spannung des im Modulatorraum 7 herrschenden Druckes erfolgt.
In Fig. 5 ist schließlich der Aufbau des vorhin er¬ wähnten Elektromagneten 44 in größerem Maßstab ge¬ zeigt. Wie die Abbildung erkennen läßt, ist das Ge¬ häuse 55 des Elektromagneten 44 durch ein im Tiefzieh¬ verfahren hergestelltes Metallteil gebildet, das im Polbereich konisch ausgebildet ist. Der radialen Führung des Ankers 45 des Elektromagneten 44 dient ein zylindrisches Joch 57, das in eine radiale Ringfläche 77 übergeht, die, zusammenwirkend mit dem Gehäuse 55, an der Wicklung 78 des Elektromagneten 44 anliegt. Der vorzugsweise als ein sogenannter Jasse-Konus ausge¬ bildete Polbereich des Gehäuses 55 wirkt dabei mit einer am Anker 45 ausgebildeten kegelstumpfförmigen Fläche 56 zusammen, wodurch in einem bestimmten Hub¬ bereich eine stromproportionale Elektromagnetkraft ge¬ währleistet ist. Eine preisgünstige und wirksame Lagerung des Ankers 45 wird insbesondere dann er¬ reicht, wenn zwischen dem Joch 57 und dem Anker 45 eine reibungsarme Folie 58 vorgesehen ist, die sich vorzugsweise bis in den konischen Polbereich des Gehäuses 55 hineinerstreckt.
Bezugszeichenliste
1 Unterdruckbremskraftverstarker
2 Hauptbremszylinder
3 Bremspedal
4 Eingangsglied
5 Druckmittelvorratsbehälter
6 erster Druckraum
7 Modulatorraum
8 zweiter Druckraum
9 erster Kolben
10 zweiter Kolben
11 erste Leitung
12 Unterdruckquelle
13 zweite Leitung
14 Radventil
15 Innenteil
16 Außenteil, Modulatorkolben
17 bewegliche Wand
18 Zwischenkolben
19 Verstärkergehäuse
20 Radbremse
21 Radbremse
22 Radbremse
23 Radbremse
24 Radventil
25 Sensor
26 Sensor
Sensor Sensor Signalleitung Signalleitung Signalleitung Signalleitung zentrale Regelelektronik Steuerleitung Steuerleitung Steuerleitung Steuerleitung Arbeitskammer Unterdruckkammer Steuerventil Rückschlagventil Membranteller Membran Mittel, Elektromagnet Anker Hülse Radventil Radventil Feder Steuergehäuse Dichtsitz Dichtsitz Ventilkörper Ventilkörper Gehäuse Fläche Joch
Folie
Halteteil
Führungsbund
Zentrierung
ReaktionsScheibe
Kopfflansch
Druckstange
Kraftübertragungshülse
Kragen
Kraftübertragungsplatte
Durchführung
Querglied
Anschlag, Dichtring
Ausnehmung
Haltering
Kanal
Rückstellfeder
Druckfeder
Kanal
Ringfläche
Wicklung
Abschnitt
Abschnitt
Claims
Betätigungseinheit, bestehend aus einem pneuma¬ tischen Bremskraftverstärker, vorzugsweise einem Unterdruck-Bremskraftverstärker, sowie einem ihm nachgeschalteten Hauptbremszylinder, für eine blockiergeschützte Kraftfahrzeugbremsanlage mit einer zentralen Regelelektronik, an deren Ein¬ gänge Ausgangssignale von das Drehverhalten von zu bremsenden Rädern erfassenden Sensoren zuge¬ führt werden, wobei im Hauptbremszylinder zwei durch mindestens zwei Kolben begrenzte ■ Druckräume sowie ein Modulatorraum ausgebildet sind, der im Normalbremsmodus einen' Teil des ersten Druck- raumes bildet, im Bremsdruckregelmodus getrennt vom ersten Druckraum mit den Radbremsen verbind- bar ist und durch einen mit der beweglichen Wand des Bremskraftverstärkers in kraftübertragender Verbindung stehenden Modulatorkolben begrenzt wird, der einen (Außen-) Teil des den ersten Druckraum begrenzenden, mindestens zweiteilig ausgeführten ersten (Primär-) Kolbens bildet, dessen anderer (Innen-) Teil mit einem die Be¬ tätigungskraft des Bremskraftverstärkers über¬ tragenden Eingangsglied zusammenwirkt, das ein in einem Steuergehäuse angeordnetes Steuerventil be- tätigt, das eine auf die bewegliche Wand ein- wirkende pneumatische Druckdifferenz steuert, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die bewegliche Wand (17) des Bremskraftverstärkers ( 1 ) im Bremsdruckregelmodus getrennt vom Steuer¬ gehäuse (50) durch einen innerhalb des Ver¬ stärkergehäuses (19) eingeleiteten pneumatischen Druckausgleich entgegen der Betätigungsrichtung lewegbar ist.
Betätigungseinheit nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß elektro- mechanische Mittel (44) vorgesehen sind, die den Druckausgleich durch Umsteuern des Steuerventils (40) einleiten bzw. eine Änderung der pneuma¬ tischen Druckdifferenz verhindern (pneumatische Druckhaltephase) .
Betätigungseinheit nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die elektro- mechanisehen Mittel durch einen Elektromagneten (44) gebildet sind, dessen Anker (45) mit einer einen Dichtsitz (52) (Atmosphärendichtsitz) des Steuerventils (40) tragenden Hülse ('46) zusammen¬ wirkt.
Betätigungseinheit nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Hülse (46) unter der Vorspannung einer Feder (49) am Ein¬ gangsglied (4) axial anliegt.
Betätigungseinheit nach Anspruch 3 und 4, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß durch Bestromen des Elektromagneten (44) im Bremsdruck¬ regelmodus mit einem vorbestimmbaren Bestimmungs¬ niveau die Vorspannung der Feder (49) und die Reibungskräfte an der Hülse (46) überwunden werden, so daß die Hülse (46) an einem Ventil¬ körper (53) des Steuerventils (40) zur Anlage kommt, während die Vorspannung einer den Ventil¬ körper (53) an den Unterdruckdichtsitz (51) des Steuerventils (53) anliegenden Ventilfeder (54) nicht überwunden wird.
6. Betätigungseinheit nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Elektro¬ magnet (44) koaxial zum Eingangsglied (4), dieses radial umgreifend, in einer der Unterdruckkammer (39) des Bremskraftverstärkers (1) zugewandten zylindrischen Ausnehmung (71) des Steuergehäuses (50) angeordnet ist.
7. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß das Gehäuse (55) des Elektromagneten (44) im Polbereich konisch aus¬ geführt ist und mit einer am Anker ('45) ausgebil¬ deten kegelstumpfförmigen Fläche (56) zusammen¬ wirkt.
8. Betätigungseinheit nach Anspruch 7, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse (55) des Elektromagneten (44) durch ein im Tiefziehver¬ fahren hergestelltes Teil gebildet ist, wobei ein radial innenliegendes zylindrisches Joch (57) vorgesehen ist, das der Führung des Ankers (45) dient.
9. Betätigungseinheit nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Joch (57) und dem Anker (45) eine reibungsarme Folie (58) angeordnet ist, die sich bis in den Polbereich des Gehäuses (55) hineinerstreckt.
10. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der Elektromagnet (44) im Steuergehäuse (50) mittels eines ringförmigen Halteteils (59) gehalten ist, das einen Führungs¬ bund (60) zur Führung des Eingangsgliedes (4) aufweist.
11. Betätigungseinheit nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß innerhalb des Halteteils (59) ein Zentrierring (61) angeordnet ist, der sowohl eine gummielastische Reaktions¬ scheibe (62) als auch einen Kopfflansch (63) einer die Ausgangskraft des Bremskraftverstärkers übertragenden Druckstange (64) aufnimmt, wobei der Durchmesser des Kopfflansches (63) kleiner bemessen ist als der Durchmesser der Reaktions¬ scheibe ( 62) .
12. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die bewegliche Wand (17) auf einer auf dem Steuergehäuse (50) verschiebbar geführten Kraft¬ übertragungshülse (65) angeordnet ist, die einen radialen Kragen (66) aufweist, der im Normal¬ bremsmodus eine Übertragung der Verstärkungskraft auf das Steuergehäuse (50) ermöglicht.
13. Betätigungseinheit nach Anspruch 11 oder 12, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß an der Kraftübertragungshülse (65) eine Kraftüber¬ tragungsplatte (67) axial anliegt, die eine Über¬ tragung der Verstärkungskraft auf den Modulator¬ kolben (16) bzw. den Außenteil des ersten Haupt¬ zylinderkolbens (9) ermöglicht und eine Durch¬ führung (68) aufweist, durch die sich die mit dem Innenteil (15) des ersten Hauptzylinderkolbens (9) zusammenwirkende Druckstange (64) hindurcher¬ streckt.
14. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rückkehrbewegung des Eingangsglieds (4) durch ein Querglied (69) begrenzt wird, daß in Lösestellung an einem verstärkergehäusefesten Anschlag (70) anliegt.
15. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die bewegliche Wand (17) im Bremsdruckregel- modus einen zusätzlichen Hub über die Löse¬ stellung hinaus durchführen kann.
16. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verhältnis des Volumens der Unterdruck¬ kammer (39) zu dem der Arbeitskammer (38) im Bereich von 10 : 1 bis 15 : 1 liegt.
17. Betätigungseinheit nach Anspruch 10 und 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Durchmesser eines den Kopfflansch (63) auf¬ nehmenden zylindrischen Abschnitts (80) des Zentrierringes (61) geringfügig größer ist als der Durchmesser des Führungsbundes (60).
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