DE19941466A1

DE19941466A1 - Reaktionskraftübertragungsmechnanismus für einen pneumatischen Bremskraftverstärker

Info

Publication number: DE19941466A1
Application number: DE19941466A
Authority: DE
Inventors: Ralf Harth; Holger Von Hayn; Juergen Schonlau; Wolfgang Ritter; Steffen Linkenbach
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2001-03-15
Also published as: US6691602B1; WO2001015952A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reaktionskraftübertragungsmechanismus für einen pneumatischen Bremskraftverstärker mit einer zwischen einem Eingangsglied (2) und einem Ausgangsglied (3) angeordneten, weitgehend inkompressiblen Reaktionsscheibe (7), welche umfangsseitig gekapselt ist und seitliche Anlageflächen für das Eingangsglied (2) und das Ausgangsglied (3) aufweist, wobei die eingangsgliedseitige Anlagefläche mit Hilfe eines, an einem Steuergehäuse (6) festlegbaren und infolgedessen von der Reaktionskraftübertragung auf einen Fahrzeugführer ausnehmbaren Druckstückes (9) beaufschlagbar ist. Zur Verbesserung der Haltbarkeit der Reaktionsscheibe (7) ist sie im Bereich der Anlage eines Ventilkolbenfortsatzes (11) mit einer Ausnehmung (13) versehen, in welcher sich ein im wesentlichen inkompressibler elastischer Einsatz (19) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktionskraftübertragungsmechanismus für einen pneumatischen Bremskraftverstärker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Reaktionskraftübertragungsmechanismen verfügen grundsätzlich über Reaktionsscheiben, welche zumindest an ihrem Umfang in einem Steuergehäuse aufgenommen sind, und sich unter Druck verhalten, wie eine inkompressibles Fluid. Die Reaktionsscheibe stellt gewissermaßen das Kraftgleichgewicht zwischen den von dem Fahrzeugführer auf das Bremssystem ausgeübten Fußkräften und den bremssystemseitigen Reaktionskräften her. Folglich werden auf die Scheibe ausgeübte Druckkräfte in eine Formänderung mit den Randbedingungen eines konstanten Volumens und eines konstanten Drucks im Scheibeninneren umgesetzt. Eine derartige Reaktionsscheibe ist beispielsweise aus der DE 11 92 532 A1 bekannt und genügt ganz grundsätzlich den an konventionelle Geräte gestellten Anforderungen.

Jedoch besteht in neuerer Zeit ein Trend zu Bremskraftverstärkern mit Übertragungsmechanismen, welche eine Panikbremsfunktion zur Verfügung stellen. Diese Bremskraftverstärker zeichnen sich dadurch aus, daß in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Relativverschiebung zwischen einem Eingangsglied (Ventilkolben) und einem, die Reaktionsscheibe zumindest teilweise aufnehmenden Steuergehäuse eine normale Bremsbetätigung oder eine Notbremsung mit voller Kraftverstärkung ausgelöst wird, was im Unterschied zu bekannten pneumatisch-mechanischen Bremskraftverstärkern lediglich geringe (Fuß-) Bremskräfte erfordert. Ein derartiger Bremskraftverstärker ist beispielsweise aus der EP 901 950 A1 bekannt und umfasst ein mittels Kupplungsmittel an einem Steuergehäuse festlegbares Druckstück. Der Betätigungskomfort wird jedoch als verbesserungswürdig angesehen, weil im Rahmen der Notbremsstellung keine oder nur geringe Gegenkräfte, welche nicht mit der normalen Reaktionskraft des Bremssystems übereinstimmen, auf den Fahrzeugführer übertragen werden.

Aus der WO 9926826 ist ein weiterer Bremskraftverstärker mit Panikbremsfunktion bekannt, welcher bezüglich der Kraftrückwirkung über gewisse Vorteile verfügt aber dennoch Verbesserungen hinsichtlich der Dauerhaltbarkeit der Reaktionsscheibe zuläßt, weil das Frontende des Ventilkolben mit verhältnismäßig geringer wirksamer Fläche auf die Reaktionsscheibe einwirkt, was zu erhöhter Beanspruchung führt.

Es wurde gefunden, daß die Problematik dadurch ausgeräumt wird, daß die Reaktionsscheibe im Bereich der Anlage eines Ventilkolbenfortsatz eine Ausnehmung aufweist, und daß ein im wesentlichen inkompressibler, elastischer Einsatz in die Ausnehmung eingesetzt ist. Durch diese Maßnahme werden Spannungen, insbesondere Scherspannungen, im Inneren der Reaktionsscheibe abgebaut und infolgedessen deren Dauerhaltbarkeit erhöht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn der Ventilkolbenfortsatz als separater Fühlerstift ausgebildet ist, und der Durchmesser des Fühlerstifts im Bereich seiner Anlage an der Reaktionsscheibe dem Durchmesser der Ausnehmung entspricht. Die Trennung zwischen dem radialen Außenteil und dem Einsatz erfolgt somit im Bereich der größten (Scher-)Spannungen.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn Einsatz und Außenteil aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Elastizitätsmodul (oder unterschiedlicher Shore-Härte) bestehen. Dies ermöglicht eine Abstimmung des Bremskraftverstärkers in Hinblick auf die Einschaltschwelle der Panikbremsfunktion.

Eine weiterhin vorteilhafte Wirkung geht damit einher, daß ausgehend von der reaktionsscheibenseitigen Anlagefläche des Ausgangsglieds (Druckstange) eine axiale Ausnehmung vorgesehen ist, in die der Einsatz zusätzlich eingeschoben ist. Somit weist der kreiszylindrische Einsatz (im unverformten Zustand) eine größere Länge auf, als die Reaktionsscheibe dick ist. Dadurch erhält der Einsatz ein größeres Volumen und kann in noch höherem Maße Druckbeanspruchung in Verformungsarbeit umsetzen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Steuergruppe gemäß einer Ausführungsform in einer Bremsbereitschaftsstellung;

Fig. 2 die Steuergruppe nach Fig. 1 in der Vollbremsstellung (Panikbremsfunktion);

Fig. 3 die Steuergruppe wie in Fig. 2 in einer Lösestellung aus der Vollbremsstellung, und

Fig. 4 eine andere Ausführungsform im Schnitt wie in Fig. 1.

Die in der Figur gezeigte Steuereinheit 1 eines pneumatischen Bremskraftverstärkers mit einem Reaktionskraftübertragunsmechanismus mit Panikbremsfunktion umfasst ein Eingangsglied 2 (Ventilkolben), ein Ausgangsglied (Druckstange) 3, zwei Dichtsitze 4, 5, ein Steuergehäuse 6 eine zwischen Eingangsglied 2 und Ausgangsglied 3 angeordnete Reaktionsscheibe 7 und ferner Kupplungsmittel 8 für ein Druckstück 9 und stimmt in wesentlichen Teilen mit der in der Fig. 9 der WO 99/26826 gezeigten Steuereinheit überein, so daß die diesbezüglichen Beschreibungsteile ausdrücklich in die vorliegende Anmeldung miteinbezogen werden. Der Aktivierungsvorgang und auch der Lösevorgang für die Panikbremsfunktion stimmen identisch mit den Funktionen der vorliegenden Erfindung überein, denn es wird jeweils eine Relativverschiebung zwischen Eingangsglied 2 und Steuergehäuse 6 als Kriterium für den Auslösevorgang herangezogen.

Im Unterschied zu dem vorveröffentlichen Reaktionskraftübertragungsmechanismus weist die Reaktionsscheibe 7 im Bereich einer Anlagefläche 10 eines Ventilkolbenfortsatz 11 (gemäß dem Ausführungsbeispiel einem Fühlerstift 12) eine Ausnehmung 13 auf.

Der Fühlerstift 12 ist ein von dem Eingangsglied 2 unabhängig gefertigtes und relativ zu diesem und auch zu dem Druckstück 9 verschiebbar in einer Bohrung 14 des Druckstück 9 gelagertes Bauteil und ist mit einem ersten Ende 15 an einer Vorderseite 16 des Ventilkolbens und mit einem zweiten Ende 17 mit der Anlagefläche 10 an die Reaktionsscheibe 7 anlegbar. Die Anlagefläche 10 des Fühlerstifts ist hinsichtlich ihres Flächeninhalts kleiner, als die Anlagefläche 18 des Druckstücks. Durch die in der Notbremsstellung (Fig. 2) vorliegende Anlage des Fühlerstifts 12 einerseits an der Reaktionsscheibe 7 und andererseits an dem Eingangsglied 2 wird ein (geringer) Teil der Reaktionskraft auf das Eingangsglied (Ventilkolben) 2 und damit den Fahrer übertragen. Folglich verspürt der Fahrer nicht nur die Rückwirkung von Federkräften sondern auch von Bremsreaktionskräften. Mit anderen Worten wird dem Fahrzeugführer ein, der Bremsleistung entsprechendes, Betätigungsgefühl vermittelt. Vorzugsweise entspricht der reaktionsscheibenseitige Durchmesser des Fühlerstift 12 an dem ersten Ende dem Durchmesser der Ausnehmung 13. In der Ausnehmung befindet sich ein austauschbarer Einsatz 19 aus elastischem Material. Durch diese Maßnahme werden die mechanischen Spannungen im Inneren der Reaktionsscheibe 7 wirkungsvoll verringert und infolgedessen deren Dauerhaltbarkeit erhöht. Die Trennung zwischen dem radialen Außenteil der Reaktionsscheibe 7 und dem Einsatz 19 erfolgt somit im Bereich der größter Scherspannungen.

Es ist denkbar, sowohl den Einsatz 19, als auch die Reaktonsscheibe 7 aus identischem Werkstoff herzustellen. Allerdings ist es für bestimmte Anwendungsfälle von Vorteil, den Einsatz 19 und das Außenteil 7 aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Elastizitätsmodul (oder unterschiedlicher Shore-Härte) auszuführen. Dies ermöglicht eine Abstimmung des Bremskraftverstärkers in Hinblick auf die Zuschalt- beziehungsweise Einschaltschwelle für die aktive Notbremsstellung.

Die Figuren verdeutlichen gewissermaßen anhand von Momentaufnahmen einen Betätigungszyklus. In einer Bereitschaftsstellung gemäß Fig. 1 ist das Eingangsglied 2 betätigt, so daß der Dichtsitz 4 geschlossen ist (Abtrennung der Arbeitskammer von der Evakuierung). Auch das für die Belüftung der Arbeitskammer mit Umgebungsdruck verantwortliche Steuerventil mit dem Dichtsitz 5 befindet sich im geschlossenen Zustand, wobei allerdings jede weitere Verschiebung des Eingangsglieds 2 in Betätigungsrichtung zu einer mehr oder weniger starken Belüftung führt. In diesem Zustand befinden sich Eingangsglied 2, Ausgangsglied 3 und Druckstück 9 in Anlage an der weitgehend drucklosen, unverformten Reaktionsscheibe 7. Der Fühlerstift 12 befindet sich mit seinem ersten Ende 15 in Anlage an der Vorderseite 16 des Eingangsglieds und mit seinem zweiten Ende 17 in Anlage an dem Einsatz 19.

In der aktivierten Notbremsstellung gemäß Fig. 2 ist der Dichtsitz 4 geschlossen und der Dichtsitz 5 ist geöffnet, und Kupplungsmittel 8 sorgen für eine Festlegung des Druckstücks 9 an dem Steuergehäuse 6, wie dies detailliert der WO 9926826 zu entnehmen ist. Ferner herrscht an der Reaktionsscheibe 7 ein Gleichgewicht der eingangsseitigen sowie der ausgangsseitigen Kräfte. Dies wird durch die gezeigte Verformung der Reaktionsscheibe 7 bewirkt. Es ist ferner festzustellen, daß das Eindringen des Druckstücks 9 und des Fühlerstifts 12 zu einer erheblichen Verformung von Reaktionsscheibe 7 und Einsatz 19 führt. Weil der Einsatz 19 zwischen zwei Wänden (Ausgangsglied 3 und Fühlerstift 12) eingespannt ist, vergrößert er sich im Durchmesser bei verringerter Länge (unter der Randbedingung der Volumenkonstanz).

Die Fig. 3 verdeutlicht den Löseprozeß nachdem ausgehend von der aktiven Notbremsstellung nach Fig. 2 das Eingangsglied 2, entgegen der Betätigungsrichtung, zurückgenommen worden ist. Dabei wurde der Ventilsitz 4 für die Evakuierung der Arbeitskammer geöffnet, und der Ventilsitz 5 geschlossen. Von Bedeutung ist ferner, daß die Kupplungsmittel 8 an einem Querglied 20 anliegen, welches im Rahmen der Rückzugbewegung seinerseits an einem nicht verdeutlichten Verstärkergehäuse fest anlegbar ist. Dies führt zu einem Lösen der Kupplung, wie es detaillierter der WO 9926826 zu entnehmen ist. Durch die Rückzugbewegung einerseits und durch den umfangsseitig infolge der Reaktionsscheibe 7 auf den Einsatz 19 übertragenen Druck andererseits fließt der Einsatz 19 unter Verringerung seines Durchmessers in Längsrichtung wie es die Fig. 3 zeigt.

Dabei weist der Einsatz 19 bis auf tonnenförmige Deformationen am Umfang weitgehend seine ursprünglich Form auf.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung (Fig. 4) kann es vorgesehen sein, ausgehend von einer reaktionsscheibenseitigen Anlagefläche 21 des Ausgangsglieds (Druckstange) 3 des Bremskraftverstärkers eine axiale Ausnehmung 22 vorzusehen, in die der Einsatz 19 zusätzlich eingeschoben ist. Der vorzugsweise kreiszylindrische Einsatz 19 weist folglich eine größere axiale Länge auf, als die Reaktionsscheibe 7 dick ist und verfügt insgesamt über ein größeres Volumen als der Einsatz gemäß den Fig. 1 bis 3. Dadurch wird in erhöhtem Maße eine Formänderung ermöglicht.

Claims

1. Reaktionskraftübertragungsmechanismus für einen pneumatischen Bremskraftverstärker mit einer zwischen einem Eingangsglied (2) und einem Ausgangsglied (3) angeordneten, weitgehend inkompressiblen Reaktionsscheibe (7), welche umfangsseitig gekapselt ist, und seitliche Anlageflächen für das Eingangsglied (2) und das Ausgangsglied (3) aufweist, wobei die eingangsgliedseitige Anlagefläche mit Hilfe eines, an einem Steuergehäuse (6) festlegbaren, und infolgedessen von der Reaktionskraftübertragung auf einen Fahrzeugführer ausnehmbaren Druckstückes (9) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsscheibe (7) im Bereich der Anlage eines Ventilkolbenfortsatz (11) eine Ausnehmung (13) aufweist, und daß ein im wesentlichen inkompressibler elastischer Einsatz (19) in die Ausnehmung (13) eingesetzt ist.

2. Reaktionskraftübertragungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventilkolbenfortsatz (11) ein Fühlerstift (12) vorgesehen ist, welcher relativ zu dem Eingangsglied (2) und auch relativ zu dem Druckstück (9) verschiebbar in einer Bohrung des Druckstück (9) gelagert ist, und mit einem ersten Ende (15) an einer Vorderseite (16) des Eingangsglieds (2) und mit einem zweiten Ende (17) mit einer Anlagefläche (18) an eine eingangsgliedseitige Fläche der Reaktionsscheibe (7) anlegbar ist.

3. Reaktionskraftübertragunsmechanismus nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlerstift (12) eine Anlagefläche (10) an dem Einsatz (19) aufweist, welche geringer ist, als die Anlagefläche (18) des Druckstücks (9) an der Reaktionsscheibe (7).

4. Reaktionskraftübertragunsmechanismus nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (13) einen Durchmesser aufweist, welcher im wesentlichen dem Durchmesser des Fühlerstifts (12) im Bereich seiner Anlage an der Reaktionsscheibe (7) entspricht.

5. Reaktionskraftübertragunsmechanismus nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einsatz (19) und die Reaktionsscheibe (7) aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Elastizitätsmodulen und/oder unterschiedlicher Shore-Härte bestehen.

6. Reaktionskraftübertragunsmechanismus nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der reaktionsscheibenseitigen Anlagefläche des Ausgangsglieds (Druckstange) (3) eine axiale Ausnehmung (22) vorgesehen ist, in die der Einsatz (19) zusätzlich eingeschoben ist, und daß der Einsatz (19) eine größere axiale Länge aufweist, als die Reaktionsscheibe (7) dick ist.

7. Reaktionskraftübertragunsmechanismus nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (19) zylinder- oder tonnenform aufweist.

8. Reaktionskraftübertragunsmechanismus nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (19) unabhängig von der Reaktionsscheibe (7) austauschbar ist.