Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bremskrafterzeuger nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei den heute üblichen Bremssystemen wird der zur Beaufschlagung der Radbremse am Fahrzeug notwendige hydraulische Bremsdruck überwiegend mittels der Hauptbremszylinderanordnung erzeugt. Hierzu ist die Einleitung einer Betätigungskraft auf die Hauptbremszylinderanordnung notwendig, welche in Reaktion auf eine Betätigung des Bremspedals durch den Fahrzeugführer erzeugt wird. Zur Verbesserung des Betätigungskomforts wird überlicherweise die eigentliche Bremspedalkraft mittels eines Bremskraftverstärkers um einen vorbestimmten Prozentsatz angehoben, so dass die notwendigen Bremspedalbetätigungskräfte für eine gewünschte Fahrzeugverzögerung derart klein gehalten werden können, dass es jedem Fahrer ohne Anstrengung möglich ist, das Fahrzeug adäquat abzubremsen. Ein derartiges Bremssystem mit Bremskraftverstärker ist beispielsweise aus der DE 44 05 092 C1 bekannt.

Nachteilig wirkt sich bei diesen Bremssystemen aus, dass der Fahrer durch seine Betätigungsaktion am Bremspedal in jedem Fall den hydraulischen Druck an den Radbremsen beeinflusst. Solange das Eingreifen des Fahrers die Bremssituation unterstützt, ist dies unproblematisch. Sobald der Fahrer aber bezogen auf die tatsächliche Bremssituation falsch reagiert, indem er beispielsweise zu viel oder zu wenig Bremsdruck einsteuert, kann das Bremsverhalten, insbesondere der Bremsweg sowie die Spurtreue, des Fahrzeugs verschlechtert werden, was im schlimmsten Fall zu einem Unfall führen kann.

Moderne Fahrzeugregelsysteme (ABS, ESP, TC etc.) sind heutzutage in der Lage, die optimale notwendige Bremsleistung innerhalb der physikalischen Grenzen anhand des momentanen Fahrzustands des Fahrzeugs zu ermitteln und somit eine Bremsung zu optimieren. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die oben erwähnte direkte Einflussnahme des Fahrers auf den Bremsdruck verhindert wird. Ferner wird es inzwischen auch als unkomfortabel angesehen, dass der Fahrer am Bremspedal die Wirkung des Fahrzeugregelsystems spürt, wie beispielsweise bei Aktivierung des ABS ein wiederholtes Rütteln am Bremspedal.

Um diesen mit Fahrzeugregelsystemen verbundenen Anforderungen gerecht zu werden, wird bei modernen Bremssystemen bereits das Bremspedal von der Bremskrafterzeugung entkoppelt, wobei dann die Bremspedalbetätigung nur noch zur Ermittlung des Verzögerungswunsches des Fahrers dient. Die eigentliche Bremskrafterzeugung, beispielsweise zur Betätigung des Hauptbremszylinders, erfolgt dann durch einen separaten Bremskrafterzeuger und zwar nur noch basierend auf Steuerungsdaten eines elektronischen Steuergeräts. Hierdurch kann vorab überprüft werden, ob beispielsweise die gewünschte Fahrzeugverzögerung nicht die, durch die Fahrzeugregelsysteme (ABS, ESP, TC etc.) ermittelten, momentan gültigen physikalischen Grenzen hinsichtlich Bremsweg und Spurtreue überschreiten würde. Gleichzeitig kann natürlich auch eine vom Fahrer zu gering eingesteuerte Verzögerung zur Minimierung des Anhaltewegs in Notsituationen vom Steuergerät durch Einsteuerung eines höheren Bremsdrucks ausgeglichen werden.

Ein derartiges System ist beispielsweise in dem gattungsbildenden Stand der Technik gemäß der EP 1 070 006 B1 beschrieben. Es hat sich jedoch gezeigt, dass derartige Bremssysteme verhältnismäßig kostenintensiv in der Herstellung sind und einen erheblichen gerätetechnischen Aufwand erfordern, um auch dann einen zuverlässigen Bremsbetrieb gewährleisten zu können, wenn die Mittel zur Bremskrafterzeugung einmal ausfallen sollten.

Zwischenzeitlich ist es auch bekannt, zur Erfüllung der vorstehend geschilderten Anforderungen hinsichtlich einer Abkopplung der eigentlichen Bremskrafterzeugung vom Bremspedal die Steuerventilanordnung gänzlich elektromagnetisch zu betätigen. Bei herkömmlichen Systemen, beispielsweise bei Systemen ähnlich der DE 44 05 092 C1 ist es allerdings erforderlich, während einer Bremsung dauerhaft das elektromagnetische Steuerventil zu bestromen, um einen Differenzdruck an der beweglichen Wand aufzubauen und diesen über hinreichend lange Zeit halten zu können. Dies führt aber insbesondere bei zeitlich länger andauernden Bremsvorgängen – beispielsweise bei einer bremsintensiven Passabfahrt – dazu, dass die Temperaturen im Bremssystem stark ansteigen können, was technisch aufwendige und kostenintensive Kühlmaßnahmen erforderlich macht. Ferner führt die dauerhafte Bestromung zu einem erheblichen Stromverbrauch innerhalb des Kraftfahrzeugs.

Aus dem gattungsbildenden Stand der Technik gemäß DE 38 20 657 A1 ist ein Bremskrafterzeuger bekannt, bei dem im Falle einer Aktivierung eines Antiblockierbremssystems von der ABS-Steuereinheit eine Steuerventilanordnung ansteuerbar ist. Der Bremskrafterzeuger umfasst ferner eine mechanisch von dem Krafteingangsglied betätigte Steuerventilanordnung, die bei jeder Bremspedalbetätigung mechanisch betätigt wird. Im Falle einer Normalbremsung, bei der das ABS-System nicht aktiviert wird, unterbleibt auch eine Ansteuerung der elektromagnetisch ansteuerbaren Steuerventileinrichtung.

Schließlich ist aus dem Dokument DE 196 24 663 A1 ein Bremskrafterzeuger bekannt, bei dem die Pedalbetätigung erfasst wird.

Es ist demgegenüber eine Aufgab der vorliegenden Erfindung, einen Bremskrafterzeuger der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, der in jeder Bremssituation eine zuverlässige mechanische Entkopplung der Bremskrafterzeugung von dem mechanisch betätigten Bremspedal ermöglicht und der selbst bei lang andauernden Bremsvorgängen unter geringem Stromverbrauch thermisch stabil arbeiten kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Bremskrafterzeuger mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Durch die Verwendung einer Steurventilanordnung mit zwei unabhängig voneinander elektromagnetisch betätigbare Steuerventilen lässt sich erfindungsgemäß auf einfache Weise nach Maßgabe der tatsächlichen Bremspedalbetätigung ein Differenzdruck an der beweglichen Wand einstellen, indem beispielsweise über eine vorbestimmte Zeit bis zum Erreichen des gewünschten Differenzdrucks an der beweglichen Wand das erste elektromagnetisch betätigbare Steuerventil geöffnet wird und das zweite elektromagnetisch betätigbare Steuerventil dabei geschlossen gehalten wird. Sobald sich an der beweglichen Wand dann der gewünschte Differenzdruck eingestellt hat, so dass auf die Hauptbremszylinderanordnung zur Erzeugung eines gewünschten hydraulischen Bremsdrucks eine bestimmte Betätigungskraft ausgeübt wird, wird die Ansteuerung des ersten elektromagnetisch betätigbaren Steuerventils beendet, so dass dieses wieder schließt. Der somit eingestellte Zustand kann dann für eine gewünschte Zeit aufrechterhalten werden.

Soll in der Folge der Differenzdruck an der beweglichen Wand weiter erhöht werden, das heißt ist es wegen einer intensiveren Bremspedalbetätigung oder aufgrund der Einwirkung eines Fahrzeugregelsystems erforderlich, den hydraulischen Bremsdruck weiter zu erhöhen, so kann das erste elektromagnetisch betätigbare Steuerventil erneut angesteuert und geöffnet werden, bis der Differenzdruck wieder seinen gewünschten Sollwert erreicht.

Soll hingegen die Bremswirkung reduziert werden, das heißt hydraulischer Bremsdruck abgebaut und demnach auch der Differenzdruck an der beweglichen Wand abgebaut werden, so wird beispielsweise das zweite elektromagnetisch betätigbare Steuerventil angesteuert, so dass über dieses der Überdruck in der Arbeitskammer je nach Bedarf teilweise oder vollständig abgebaut werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eines der Steuerventile eine an dem Steuerventilgehäuse festgelegte Spule und einen vermittels der Spule relativ zu dieser verlagerbaren magnetischen Anker aufweist. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine zuverlässig wirkende Steuerventilanordnung, bei der die auftretenden Reaktionskräfte in das Steuerventilgehäuse eingeleitet werden können. Hinsichtlich des verlagerbaren magnetischen Ankers kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass dieser mit einem Ventilkörper des jeweiligen Steuerventils zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt oder integral mit diesem ausgebildet ist. Dadurch lässt sich eine einfache und zuverlässige Betätigung der Ventilkörper und damit der Steuerventile erreichen.

Ferner kann hinsichtlich der Ausbildung der elektromagnetisch betätigbaren Steuerventile vorgesehen sein, dass jedem der Steuerventile ein Ventildichtelement zugeordnet ist, das mit dem Ventilkörper zur Ausbildung eines Ventilsitzes zusammenwirkt, wobei das Ventildichtelement mit dem Steuerventilgehäuse zur gemeinsamen Bewegung gekoppelt oder integral mit diesem ausgebildet ist.

Um einen definierten Zustand der jeweils elektromagnetisch betätigbaren Steuerventile in einer Ruhestellung, das heißt in einer nicht elektromagnetisch betätigten Stellung, gewährleisten zu können, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass der magnetische Anker oder/und der Ventilkörper unter Federvorspannung, vorzugsweise unter Vermittlung einer Rückstellfeder, am Ventildichtelement anliegen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung liegt der Ventilkörper immer dann an dem Ventildichtelement an, wenn das diesen zugeordnete elektromagnetische Steuerventil nicht bestromt wird. Sobald das elektromagnetische Steuerventil aber bestromt wird, wird der Ventilkörper von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement gegen die Wirkung der Federvorspannung, insbesondere unter Deformation der Rückstellfeder, von dem Ventildichtelement abgehoben, so dass der Dichtsitz jeweils eine fluidische Verbindung zulässt. Dies bedeutet aber auch, dass die einzelnen elektromagnetisch betätigbaren Steuerventile der Steuerventilanordnung des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers immer nur kurzzeitig angesteuert werden müssen, um den gewünschten Solldifferenzdruck an der beweglichen Wand aufzubauen. Ist dieser Solldifferenzdruck aufgebaut, so kann die Ansteuerung beendet werden und die Ventilkörper bzw. magnetischen Anker können sich je nach Betriebszustand unter der Federvorspannung wieder an das zugeordnete Ventildichtelement anlegen.

Zum vollständigen oder teilweisen Abbau des Differenzdrucks ist dann erneut eine temporäre Ansteuerung der elektromagnetisch betätigbaren Steuerventilanordnung erforderlich. Im Gegensatz zu den eingangs zum Stand der Technik getroffenen Ausführungen ist es also nicht erforderlich, während des gesamten Bremsvorgangs die elektromagnetisch betätigbare Steuerventilanordnung zu bestromen, so dass gegenüber dem Stand der Technik ein geringerer Energieaufwand erforderlich ist, um die Bremse zu aktivieren, was letztendlich zu einer verbesserten Energiebilanz und zu einer verbesserten thermischen Festigkeit des Bremskrafterzeugers führt.

Hinsichtlich des Betriebs des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers kann insbesondere vorgesehen sein, dass in einer Ruhestellung des Bremskrafterzeugers im Wesentlichen Druckgleichheit zwischen der Arbeitskammer und der Unterdruckkammer herrscht und beide Ventilkörper jeweils an deren zugeordnetem Ventildichtelement dicht anliegen. Ferner kann vorgesehen sein, dass bei einer Betätigung des Bremspedals unter Ansteuerung des ersten Steuerventils sich der Ventilkörper des ersten Steuerventils von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement abhebt und eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und Atmosphäre bzw. Druckquelle vorsieht, Schließlich kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass bei einer Rücknahme der Bremspedalbetätigung unter Ansteuerung des zweiten Steuerventils sich der Ventilkörper des zweiten Steuerventils von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement abhebt und eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und der Unterdruckkammer vorsieht.

Neben einer zuverlässigen Funktionsweise im Normalbetrieb ist es bei modernen Fahrzeugbremsanlagen auch erforderlich, Vorkehrungen zu treffen, die gewährleisten, dass selbst bei einem Ausfall des Systems eine zuverlässige Mindestbremswirkung erreicht werden kann. Ein derartiger Systemausfall liegt beispielsweise dann vor, wenn sich die elektromagnetisch betätigbare Steuerventilanordnung nicht mehr ordnungsgemäß ansteuern lässt, beispielsweise weil die Fahrzeugelektronik teilweise ausgefallen ist oder die Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert. In solchen Notbetriebsfällen soll zumindest auf rein mechanischem Wege eine eingeschränkte Bremskrafterzeugung möglich sein. Dies wird in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung dadurch erreicht, dass an dem Krafteingangsglied oder an einer mit diesem kraftübertragend gekoppelten Komponente ein erster Anschlag vorgesehen ist, der bei einer Betätigung des Bremspedals bei einer Fehlfunktion des ersten elektromagnetischen Steuerventils den Ventilkörper des ersten Steuerventils von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement abhebt und so eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und Atmosphäre bzw. Druckquelle vorsieht.

Um jedoch zu gewährleisten, dass sich eine derartige mechanische Betätigung durch eine mechanische Wirkverbindung zwischen dem Anschlag und dem Ventilkörper im Normalbetriebsfall nicht frühzeitig und unbeabsichtigt einstellt und somit die ordnungsgemäße Funktion des ersten elektromagnetisch betätigten Steuerventils beeinträchtigt, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass der erste Anschlag erst nach Überschreiten eines vorbestimmten Spiels in Wechselwirkung mit dem Ventilkörper des ersten elektromagnetischen Steuerventils tritt. Das Spiel ist dabei derart groß dimensioniert, dass ein Überschreiten dieses Spiels keinen Zweifel daran lässt, dass das erste elektromagnetisch betätigbare Steuerventil nicht korrekt angesteuert wurde und somit ein Systemausfall vorliegen muss, der eine mechanische Bremskrafterzeugung erforderlich macht.

Die vorstehend gemachten Ausführungen hinsichtlich einer Notbetriebssituation aufgrund eines vollständigen oder teilweisen Systemausfalls bei dem ersten elektromagnetisch betätigbaren Steuerventil gelten in gleicher Weise für das zweite elektromagnetisch betätigbare Steuerventil. Demnach sind zur rein mechanischen Reduzierung der Bremskraftwirkung gemäß einer Weiterbildung der Erfindung Vorkehrungen dahingehend getroffen, dass an dem Krafteingangsglied oder an einer mit diesem kraftübertragend gekoppelten Komponente ein zweiter Anschlag vorgesehen ist, der bei einer Rücknahme der Betätigung des Bremspedals bei einer Fehlfunktion des zweiten elektromagnetischen Steuerventils den Ventilkörper des zweiten Steuerventils von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement abhebt und eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und Unterdruckkammer vorsieht. Gleichermaßen ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass der zweite Anschlag erst nach Überschreiten eines vorbestimmten Spiels in Wechselwirkung mit dem Ventilkörper des zweiten elektromagnetischen Steuerventils tritt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich insbesondere dann, wenn das erste und das zweite elektromagnetisch betätigbare Steuerventil im Wesentlichen spiegelbildlich zueinander angeordnet sind. Der Begriff ”spiegelbildlich zueinander angeordnet” bedeutet hier nicht, dass die beiden elektromagnetisch betätigbaren Steuerventile spiegelsymmetrisch ausgebildet sind, sondern so angeordnet sind, dass sie in jeweils entgegengesetzter Richtung betätigbar sind, so dass sich die vorstehende Funktionsweise durch einfache konstruktive Mittel erreichen lässt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kammeranordnung als Tandem-Kammeranordnung mit einer ersten Kammeranordnung und einer von dieser getrennten zweiten Kammeranordnung ausgebildet ist, wobei die erste Kammeranordnung eine erste Unterdruckkammer und eine von dieser durch eine erste bewegliche Wand getrennte erste Arbeitskammer aufweist, wobei weiter die zweite Kammeranordnung eine zweite Unterdruckkammer und eine von dieser durch eine zweite bewegliche Wand getrennte zweite Arbeitskammer aufweist, wobei die erste und zweite Kammeranordnung über die Steuerventilanordnung mit Druck beaufschlagbar sind. Dadurch lässt sich bei unveränderten Ausgangsdrücken ein höherer effektiver Differenzdruck und damit auch eine höhere Bremskraft und letztendlich ein höherer hydraulischer Bremsdruck in der Hauptbremszylinderanordnung erzielen.

Ferner kann der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger mit einer elektronischen Steuereinrichtung versehen sein, die die Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung überwacht, und die elektromagnetischen Steuerventile nach Maßgabe eines Ausgangssignals der Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung, vorzugsweise unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Kennlinie oder eines vorgegebenen Kennlinienfeldes, ansteuert.

Vorstehend wurde detailliert beschrieben, dass der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger nach Maßgabe einer Bremspedalbetätigung ansteuerbar ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es erfindungsgemäß jedoch auch möglich, dass das erste oder/und das zweite elektromagnetisch betätigbare Steuerventil unabhängig von einer Betätigung des Bremspedals nach Maßgabe vorgegebener Steuerkennlinien oder Regelcharakteristiken ansteuerbar sind. So kann beispielsweise fahrerunabhängig eine Bremsung an allen oder einzelnen Bremseinheiten des Fahrzeugs durchgeführt werden, beispielsweise nach Maßgabe von Vorgaben der vorstehend bereits mehrfach erwähnten Fahrzeugregelsysteme (ABS, ESP, TC, etc.).

Um dem Fahrer trotz der Abkopplung des Bremspedals von der tatsächlichen Bremskrafterzeugung ein vertrautes Pedalgefühl zu vermitteln, sieht eine Weiterbildung der Erfindung eine mit dem Krafteingangsglied koppelbare Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung vor. Diese kann mit verschiedenen Drossel- und Dämpfungselementen versehen sein, um ein dem Fahrer vertrautes herkömmliches Pedalverhalten möglichst realitätsnah zu simulieren. Bei einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung einen Sensor zur Erfassung einer aktuellen Auslenkung des Bremspedals, insbesondere einen an einer Drehachse des Bremspedals angeordneten Drehwinkelsensor, aufweist. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten zur Erfassung der Pedalbetätigung denkbar, beispielsweise durch Sensoren in der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung, die beispielsweise den Druck in einer hydraulischen oder pneumatischen Kammer erfassen. Ferner ist es zur Erfassung der Pedalbetätigung auch möglich, die Bewegung weiterer Komponenten, beispielsweise die Bewegung des Krafteingangsglieds oder dergleichen unmittelbar zu erfassen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Unterdruckkammer zur Erzeugung eines Unterdrucks mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors oder mit einer Vakuumpumpe fluidisch verbunden ist.

Die Erfindung betrifft ferner eine Fahrzeugbremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem Bremskrafterzeuger der vorstehend beschriebenen Art.

Darüberhinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Bremskraftverstärkers der vorstehend beschriebenen Art, das die Schritte umfasst:

• a) Erfassen einer Auslenkung eines Bremspedals bei dessen Betätigung,
• b) Ansteuern des ersten Steuerventils beim Erfassen einer Betätigung des Bremspedals, so dass der Ventilkörper des ersten Steuerventils von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement abgehoben wird und eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und Atmosphäre bzw. Druckquelle hergestellt wird,
• c) Beenden der Ansteuerung des ersten Steuerventils, wenn sich ein der erfassten Bremspedalbetätigung entsprechender Differenzdruck an der beweglichen Wand eingestellt hat,
• d) Erfassen einer Reduzierung der Auslenkung des Bremspedals,
• e) Ansteuern des zweiten Steuerventils beim Erfassen der Reduzierung der Auslenkung des Bremspedals, so dass sich der Ventilkörper des zweiten Steuerventils von dem diesem zugeordneten Ventildichtelement abhebt und eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und der Unterdruckkammer vorsieht und
• f) Beenden der Ansteuerung des zweiten Steuerventils, wenn sich der Differenzdruck an der beweglichen Wand entsprechend der erfassten Reduzierung der Auslenkung des Bremspedals abgebaut hat.

Bei diesem Verfahren kann ferner vorgesehen sein, dass bei einer erstmaligen Inbetriebnahme oder/und zur Wartung des Bremskraftverstärkers die Ruhestellung des Bremskraftverstärkers, in der im Wesentlichen keine Druckdifferenz an der beweglichen Wand vorliegt, durch bedarfsweises öffnen und Schließen zumindest des zweiten elektromagnetisch betätigbaren Steuerventils in Abstimmung auf das Ansprechverhalten der Hauptbremszylinderanordnung einstellbar ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:

1 eine schematische Übersichtsdarstellung des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers und der mit diesem gekoppelten Fahrzeugkomponenten und

2 eine vergrößerte teilweise geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers.

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Bremskrafterzeuger allgemein mit 10 bezeichnet und in einer schematischen Übersichtsdarstellung gezeigt. Der Bremskrafterzeuger 10 ist mit einem Bremspedal 12 gekoppelt. Eine Pedalbetätigung wird über einen um eine Drehachse D angeordneten Drehwinkelsensor 14 erfasst und an eine Drehwinkelsensor-Auswerteeinrichtung 16 übermittelt. Diese übermittelt an eine elektronische Steuereinheit 18 ein der aktuellen Pedalbetätigung entsprechendes Signal. Nach Maßgabe des die aktuelle Pedalbetätigung charakterisierenden Signals steuert die elektronische Steuereinheit 18 eine Vakuumpumpe 20 sowie weitere Komponenten des Bremskrafterzeugers 10 an, wie dies im Folgenden noch erläutert wird. Darüber hinaus steuert die elektronische Steuereinheit 18 eine Bremsleuchte 22 in Reaktion auf eine erfasste Pedalbetätigung an. Die elektronische Steuereinheit 18 erhält ferner Signale von verschiedenen Regelsystemen innerhalb des Fahrzeugs, wie beispielsweise einem elektronischen Stabilitätsprogramm 24, einem Antiblockiersystem 26, einem automatischen Abstandshaltesystem (cruise control) 28 oder dergleichen. Die von diesen Programmen zu der elektronischen Steuereinheit 18 fließenden Signale werden ausgewertet und zur Ansteuerung des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers genutzt.

In 2 ist der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger 10 in teilweise geschnittener Seitenansicht dargestellt. Dieser umfasst eine Betätigungseinheit 30, in die ein Krafteingangsglied 32 eingeführt ist. Das Krafteingangsglied 32 ist an seinem freien Ende mit dem in 2 nicht gezeigten Bremspedal koppelbar bzw. gekoppelt. Die Betätigungseinheit 30 ist an eine Kammeranordnung 34 angeschlossen. Die gesamte Anordnung wird von einer Betätigungsstange 36 durchsetzt, die zur gemeinsamen Bewegung mit dem Krafteingangsglied 32 gekoppelt ist und in dieses kraftübertragend in einer entsprechenden Aufnahme aufnimmt.

In den in 2 rechten Teil des Bremskrafterzeugers 10 mündet das stangenförmig ausgebildete Krafteingangsglied 32. In diesem Bereich ist eine Steuerventilanordnung 38 vorgesehen. Die Steuerventilanordnung 38 umfasst ein Steuerventilgehäuse 40, das relativ zu einem Basisgehäuse 42 des Bremskrafterzeugers 10 verlagerbar ist. Die Steuerventilanordnung 38 ist elektromechanisch betätigbar, wie im Folgenden noch im Detail ausgeführt werden wird.

Das Steuerventilgehäuse 40 ist fest mit einer in dem Basisgehäuse 42 angeordneten beweglichen Wand 46 gekoppelt. Die bewegliche Wand 46 unterteilt die Kammeranordnung 34 in eine Unterdruckkammer 48 und eine Arbeitskammer 50. Die bewegliche Wand 46 wird von Verbindungsbolzen 52 durchsetzt, ist jedoch mit einer Dichtungsanordnung 54 versehen, um eine fluiddichte Trennung von Unterdruckkammer 48 und Arbeitskammer 50 zu gewährleisten.

In dem Steuerventilgehäuse 40 ist ein erstes elektromagnetisch betätigbares Steuerventil 56 und ein zweites elektromagnetisch betätigbares Steuerventil 58 vorgesehen. Das erste Steuerventil 56 umfasst eine in einem Spulengehäuse 60 angeordnete Spule 62. Das Spulengehäuse 60 ist in dem Steuerventilgehäuse 40 festgelegt. Das erste Steuerventil 56 umfasst ferner ein als Anker ausgebildetes Ventilelement 64, das relativ zu dem Spulengehäuse 60 verlagerbar ist. Das Ventilelement 64 weist an seinem in 2 rechten Ende einen integral ausgebildeten Dichtring 66 auf, der in 2 an einer gummielastischen Scheibe 68 fluiddicht anliegt. Die gummielastische Scheibe 68 ist fest in einem Dichtelement 70 stirnseitig eingelegt. Das Dichtelement 70 ist relativ zu dem Steuerventilgehäuse 40 fest. Zwischen dem Spulengehäuse 60 und dem Ventilelement 64 ist eine Rückstellfeder 72 vorgesehen, die das Ventilelement 64 in der in 2 gezeigten Ruhestellung in fluiddichte Anlage mit der gummielastischen Scheibe 68 drückt.

Ferner ist in dem Steuerventilgehäuse 40 das zweite elektromagnetisch betätigbare Steuerventil 58 in zu dem ersten Steuerventil 56 spiegelbildlicher Anordnung untergebracht. Das zweite elektromagnetisch betätigbare Steuerventil 58 umfasst wiederum eine in einem Spulengehäuse 74 aufgenommene Spule 76. Das Spulengehäuse 74 ist in dem Steuerventilgehäuse 40 festgelegt und wird über das in dem Zwischenraum 77 angeordnete Abstandelement 78 in Abstand zu dem Spulengehäuse 60 gehalten. Das zweite Steuerventil 58 umfasst ebenfalls ein als Anker ausgebildetes Ventilelement 80, das relativ zu dem Spulengehäuse 74 verlagerbar ist. Das Ventilelement 80 weist an seinem in 2 linken Ende einen Dichtring 82 auf, der in 2 an einer gummielastischen Scheibe 84 fluiddicht anliegt. Die gummielastische Scheibe 84 ist fest in einem mit dem Steuerventilgehäuse 40 fest verbundenen Dichtelement 87 stirnseitig eingelegt. Zwischen dem Spulengehäuse 74 und dem Ventilelement 80 ist in gleicher Weise wie bei den ersten elektromagnetisch betätigbaren Steuerventil 56 eine Rückstellfeder 86 vorgesehen, die das Ventilelement 80 in der in 2 gezeigten Ruhestellung in fluiddichte Anlage mit der gummielastischen Scheibe 84 drückt. An der in 2 linken Stirnfläche des mit dem Steuerventilgehäuse 40 fest verbundenen Dichtelements 87 liegt ein hohlzylindrischer Abschnitt 89 des Primärkolbens einer Hauptbremszylinderanordnung an. Dadurch kann jede Bewegung des Steuerventilgehäuses 40 in 2 nach links auf den Primärkolben 89 zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks in der Hauptbremszylinderanordnung übertragen werden.

2 zeigt ferner, dass an der Betätigungsstange 36 eine Anschlagschulter 88 vorgesehen ist, die in der in 2 gezeigten Ruhestellung des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers 10 in einem Abstand s₁ von einer Kontaktfläche 90 des Ventilelements 64 angeordnet ist. Gleichermaßen zeigt 2, dass in der Betätigungsstange 36 eine Ringausnehmung 92 vorgesehen ist, in die ein Anschlagring 94 eingesetzt ist. Der Anschlagring 94 ist in der in 2 gezeigten Ruhestellung in einem Abstand s₂ von einer diesem zugewandten Kontaktfläche 96 des Ventilelements 80 angeordnet ist.

2 zeigt noch ein Anschlusskabel 98, über das das zweite Steuerventil 58 ansteuerbar ist. Dies bedeutet, dass die Spule 76 über das Anschlusskabel 98 bestromt werden kann und entsprechend der Bestromung das Ventilelement 80 relativ zu dem Spulengehäuse 74 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 86 verlagert werden kann. In entsprechender Weise kann auch die Spule 62 des ersten Steuerventils 56 über ein nicht gezeigtes Anschlusskabel bestromt werden, wobei entsprechend der Bestromung das Ventilelement 64 relativ zu dem Spulengehäuse 60 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 72 verlagert werden kann.

Der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger 10 funktioniert wie folgt:

In Folge einer Betätigung des Bremspedals 12 wird das Krafteingangsglied 32 mit der Kraft F beaufschlagt und entlang der Längsachse A des Bremskrafterzeugers verlagert. Die Bremspedalbetätigung wird unmittelbar von dem in 1 gezeigten Drehwinkelsensor 14 erfasst und an die elektronische Steuereinheit 24 weitergeleitet. Diese steuert die Steuerventilanordnung 38 an und bestromt diese nach Maßgabe vorgegebener Kennlinien und ggf. unter Berücksichtigung weiterer Parameter, beispielsweise von dem Stabilitätsprogramm 24, dem Antiblockiersystem 26 oder der Abstandskontrolleinrichtung 28.

Bei der angesprochenen Bremspedalbetätigung wird lediglich das erste Steuerventil 56 bestromt. In der Folge wird das Ventilelement 64 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 72 relativ zu dem Spulengehäuse 60 in 2 nach links bewegt. Dabei hebt sich der Dichtring 66 von der gummielastischen Scheibe 68 ab, so dass sich eine fluidische Verbindung zwischen der Atmosphäre und der Arbeitskammer 50 einstellen kann. Die Unterdruckkammer 48 bleibt weiterhin mit der Vakuumpumpe 20 verbunden. Dadurch baut sich an der beweglichen Wand 46 eine Druckdifferenz auf. Die Spule 62 des ersten Steuerventils 56 wird solange bestromt, bis sich eine der erfassten Bremspedalbetätigung entsprechende Druckdifferenz an der beweglichen Wand 46 aufgebaut hat. Sodann wird die Bestromung der Spule 62 beendet, woraufhin sich das Ventilelement 64 unter Wirkung der Rückstellfeder 72 mit dem Dichtring 66 wieder an die – inzwischen mit dem Steuerventilgehäuse 40 nachgerückte – gummielastische Scheibe 68 fluiddicht anlegt. Die somit durch die Druckdifferenz erzeugte Betätigungskraft wird über das Dichtelement 87 auf den Primärkolben 89 und somit auf die nicht weiter im Detail gezeigte Hauptbremszylinderanordnung zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks übertragen. Zur Aufrechterhaltung dieses Bremszustands ist nach Erreichen des entsprechenden Differenzdrucks keine weitere Ventilbetätigung erforderlich, da die an der beweglichen Wand 46 anliegende Druckdifferenz auf Grund der Tatsache unverändert bleibt, dass beide Dichtringe 66 und 82 durch die Wirkung der Rückstellfedern 72 und 86 in fluiddichter Anlage mit den gummielastischen Scheiben 68 und 94 gehalten werden.

Drückt der Fahrer das Bremspedal 12 noch weiter ein, so wird das erste Steuerventil 56 erneut bestromt, so dass das Ventilelement 64 wieder von der gummielastischen Scheibe 68 abgehoben wird, bis sich eine entsprechend der weiteren Pedalbetätigung erhöhte Druckdifferenz an der beweglichen Wand 46 eingestellt. Sodann wird die Bestromung der Spule 62 erneut beendet, woraufhin sich das Ventilelement 64 unter Wirkung der Rückstellfeder 72 mit dem Dichtring 66 wieder an die – inzwischen mit dem Steuerventilgehäuse 40 weiter nachgerückte – gummielastische Scheibe 68 fluiddicht anlegt. In diesem Zustand wird der an der beweglichen Wand 46 anliegende nunmehr erhöhte Differenzdruck wieder im wesentlichen unverändert aufrecht erhalten.

Reduziert dann der Fahrer durch Rücknahme von Pedalkraft das Eindrücken des Bremspedals 12, so wird dies wiederum von dem Sensor 14 erfasst. In entsprechender Weise wird die Spule 76 bestromt, so dass das Ventilelement 80 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 86 relativ zu dem Spulengehäuse 74 des zweiten Steuerventils 58 verlagert und von der gummielastischen Scheibe 84 abgehoben wird. Dadurch wird die Arbeitskammer 50 mit der Unterdruckkammer 48 verbunden, so dass ein Druckausgleich zwischen diesen beiden Kammern der Kammeranordnung 34 stattfinden kann, d. h. die Druckdifferenz an der beweglichen Wand 46 zumindest teilweise je nach Rücknahme der Bremspedalbetätigung abgebaut werden kann, und letztendlich dadurch die Bremswirkung reduziert bzw. ganz abgebaut werden kann.

Somit ist also auch zum Zwecke eines Abbaus des hydraulischen Bremsdrucks lediglich eine temporäre Ansteuerung der Steuerventilanordnung 38 erforderlich.

Selbstverständlich kann die Steuerventilanordnung 38 auch unabhängig von einer Bremspedalbetätigung angesteuert werden, beispielsweise über ein Fahrzeugregelsystem.

Für den Fall eines vollständigen oder teilweisen Systemausfalls, bei dem sich beispielsweise die Steuerventile zum 56 und 58 nicht mehr ordnungsgemäß ansteuern und aktivieren lassen, sieht die Erfindung eine mechanische Bremskrafterzeugung bzw. einen mechanischen Bremskraftabbau vor.

Betätigt der Fahrer beispielsweise bei einem solchen Systemausfall das Bremspedal 12, so legt sich nach Überwindung des Spiels s₁ die Anschlagschulter 88 an die Kontaktfläche 90 an, so dass bei einer weiteren Bremspedalbetätigung das Ventilelement 64 mechanisch von der gummielastischen Scheibe 68 abgehoben wird. In der Folge kann sich, wie bei einem herkömmlichen Bremskraftverstärker ohne elektromagnetisch betätigbare Steuerventilanordnung, wieder ein Differenzdruck an der beweglichen Wand 46 einstellen, so dass sich das Steuerventilgehäuse 40 verlagert und diese Verlagerung über den Primärkolben 89 zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks auf die Hauptbremszylinderanordnung übertragen wird.

Bei einer Rücknahme der Pedalbetätigung während eines solchen Systemausfalls legt sich der Ventilkörper 64 unter Wirkung der Rückstellfeder 72 wieder an die gummielastische Scheibe 68 fluiddicht an. Ferner legt sich nach Überwindung des Spiels 52 der Anschlagring 94 an die Kontaktfläche 96 an, so dass bei einer weiteren Bewegung der Betätigungsstange 36 in 2 nach rechts das Ventilelement 80 gegen die Wirkung der Rückstellfeder 86 von der gummielastischen Scheibe 84 abgehoben wird. In der Folge kann wiederum ein Druckausgleich zwischen der Arbeitskammer 50 und der Unterdruckkammer 48 stattfinden. Schließlich stellt sich wieder der in 2 gezeigten Zustand ein.

Mit der Erfindung ist es auch möglich, die in 2 gezeigte Ruhestellung zu verändern, beispielsweise um den Bremskrafterzeuger 10 vor einer erstmaligen Inbetriebnahme oder zu Wartungszwecken an das leerweg- und spielbedingte Ansprechverhalten der nicht gezeigten Hauptbremszylinderanordnung zur adaptieren. Hierfür kann beispielsweise das zweite Steuerventil 58 angesteuert und in der Folge das Steuerventilgehäuse 40 in eine gewünschte Stellung verlagert werden, bis das Spiel in der nicht gezeigten Hauptbremszylinderanordnung aufgebraucht ist. Sodann kann die Ansteuerung des zweiten Steuerventils 58 beendet werden und das Bremspedal 12 angeschlossen werden. In der Folge ist eine spielfreie Betätigung der Bremsanlage möglich.

Die Erfindung zeigt einen Bremskraftverstärker 10, der bei ordnungsgemäßem Betrieb nur temporär angesteuert und bestromt werden muss, was zu einem geringeren Stromverbrauch und damit zu einer verbesserten Energiebilanz führt. Darüber hinaus kann dadurch auch bei lange andauernden Bremsungen eine starke Erhitzung einzelner Komponenten des Bremskrafterzeugers 10 durch die Art der Konstruktion unterbunden werden, so dass aufwendige Kühlmaßnahmen entfallen können.