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Fahrzeugtechnik - Unterdruck-Bremskraftverstärker

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Fahrzeugtechnik

Unterdruck-Bremskraftverstärker

Wir unterscheiden zwei Ausführungen von Bremskraftverstärkern. Der eine arbeitet hydraulisch, der andere mit Unterdruck. Letzterer ist besonders häufig in Fahrzeugen zu finden. Deshalb werden wir dir diesen vorstellen. 

Unterdruck-Bremsverstärker
Unterdruck-Bremskraftverstärker

 

Der Bremskraftverstärker besteht aus einem pneumatischen Kolben. Dieser ist als Membranteller mit Rollmembran ausgeführt. Die Gummireaktionsscheibe und die Ventileinheit werden zum Ansteuern verwendet.  Über einen Filter, der Verunreinigungen verhinden soll, wird die Luft aus dem Fahrzeuginnenraum angesaugt. Insgesamt kann der Bremskraftverstärker drei Stellungen einnehmen.

  • Lösestellung
  • Teilbremsstellung
  • Vollbremsstellung

Lösestellung

 

In diesem Zustand ist der Verstärker unbetätigt und auf beiden Seiten des Membrantellers herrscht der gleiche Unterdruck vor. Erzeugt wird der Unterdruck durch eine Unterdruckpumpe oder dem Saugrohrunterdruck des Fahrzeugmotors. Damit sich diese Ruhelage nicht ändert, werden Spiralfedern eingesetzt.

Teilbremsstellung

 

Wird das Bremspedal betätigt, so bewegt sich die Kolbenstange hin zum Hauptbremszylinder. Dabei schließt das Tellerventil die Unterdruckverbindung der pedalseitigen Arbeitskammer. Mit fortschreitender Bewegung des Pedals wird der Außenluftkanal geöffnet und die in die pedalseitige Arbeitskammer einströmende Luft reduziert den Unterdruck. Es liegt jetzt eine Druckdifferenz im Pneumatikzylinder vor und zugleich baut sich eine Kraft auf, die in Richtung des Tandem-Hauptzylinders wirkt. Diese Kraft unterstützt dann die Pedalkraft. 
In der Vorwärtsbewegung von Bremspedal und Membranteller verschieben sich die Kolben im Hauptbremszylinder und es entsteht ein hydraulischer Druck im Bremssystem. Bleibt nun die Pedalkraft konstant, so stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein. 
Jetzt drücken der Ventilkolben und das mit der Membranscheibe mitbewegte Steuergehäuse auf die Gummireaktionsscheibe. Nimmt dann der Deformationsweg den gleichen Wert des Weges des Ventilkolbens an, so schließt sich der Außenluftkanal. Die Verstärkungskraft und die dafür verantwortliche Druckdifferenz bleiben nun konstant.

Verhältnis der Verstärkung:

Methode

Hier klicken zum Ausklappen Verstärkung: $ \frac{\text{Fläche der Gummireaktionsscheibe}}{\text{Querschnittsfläche des Ventilkolbens}} $ 

Wenn die Pedalkraft weiter erhöht wird, deformiert sich die Gummireaktionsschreibe durch den Ventilkolben weiter und dadurch öffnet sich der Außenluftkanal. Dies führt dann zu einer Zunahme der Druckdifferenz im Pneumatikzylinder, wodurch die Unterstützungskraft auch zunimmt. 
Wird die Pedalkraft reduziert, so verschiebt sich der Ventilkolben im ersten Schritt nach hinten und das Steuergehäuse verharrt in seiner Position. Durch den Verschiebeweg öffnet sich die Verbindung zwischen Unterdruckkammer und der pedalseitigen Kammer, dessen innerer Druck so lange reduziert wird, bis sich erneut der Gleichgewichtszustand einstellt. 

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Bei einer vollständigen Lösung bleibt der Außenluftkanal verschlossen und die Verbindung zwischen Unterdruckkammer und pedalseitiger Kammer maximal geöffnet. $\rightarrow $ Die Lösestellung wird angefahren. 

Vollbremsstellung

 

Die Vollbremsstellung tritt auf wenn eine Vollbremsung stattfindet und eine hohe Pedalkraft wirkt. In dieser Stellung ist die Verbindung zwischen Unterdruckkammer und pedalseitiger Kammer vollständig geschlossen, wohingegen der Außenluftkanal geöffnet ist. Dies erzeugt einen maximalen Druckunterschied am Pneumatikkolben. $\rightarrow $ Eine maximal erreichbare Verstärkung liegt vor.

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Den Zustand der maximal erreichbaren Verstärkung der Bremskraft nennt man Aussteuerpunkt.