DE3642760A1 - Vakuumbremskraftverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumbremskraftverstärker mit einer mittels einer Rollmembran gegenüber einem Verstärkergehäuse abgedichteten, das Verstärkergehäuse in eine Unterdruck- und eine Arbeitskammer unterteilenden beweglichen Wand und einer mit einem Bremspedal gekoppel­ ten Kolbenstange zum Betätigen eines in einem Steuer­ ventilgehäuse angeordeten Doppelventils, das die Arbeits­ kammer wahlweise mit Unterdruck oder höherem Differenz­ druck verbindet und durch ein erstes und ein zweites Ven­ til gebildet ist, wobei das erste Ventil durch einen ersten Ventilsitz an einem mit der Kolbenstange verbun­ denen Steuerventilkolben und ein in Richtung des ersten Ventilsitzes vorgespanntes Tellerventil und das zweite Ventil durch dasselbe Tellerventil und einen am Steuer­ ventilgehäuse ausgebildeten zweiten Ventilsitz gebildet sind und der Steuerventilkolben unter Zwischenschaltung eines Reaktionselementes auf ein Ende einer Druckstange einwirkt.

Ein derartiger Vakuumbremskraftverstärker ist z.B. aus der DE-OS 29 18 907 bekannt. Weniger vorteilhaft anzusehen ist bei dem bekannten Vakuumbremskraftverstärker der axiale Abstand zwischen dem Ventilsitz und dem ihn verschließen­ den Ventilkörper des zweiten Ventils, das bei der Betäti­ gung die Unterdruckkammer von der Arbeitskammer trennt, bevor die letztere bei einer weiteren Betätigungsbewegung durch Öffnen des ersten Ventils mit dem atmosphärischen Druck beaufschlagt wird.

Um diesen Nachteil zu vermeiden sind mehrere Lösungen vorgeschlagen worden. So zeigt z.B. die DE-PS 30 42 096 einen Unterdruck-Bremskraftverstärker der eingangs ge­ nannten Gattung, der gewährleisten soll, daß die Steuer­ ventilanordnung bei Niedertreten des Bremspedals mit möglichst geringem Tothub betätigt wird.

Andererseits soll aber während des Rückhubs, der beim Nachlassen der Pedalkraft am Bremspedal erfolgt, ein Unterdruckventil der Steuerventilanordnung möglichst weit öffnen, damit ein schneller Druckausgleich zwischen den von der Membran abgeteilten Arbeitsräumen des Bremskraft­ verstärkers stattfindet. Dazu ist ein großes axiales Be­ wegungsmaß in der Steuerventilanordnung wünschenswert, das aber wieder eingeschränkt werden soll, sobald der Brems­ kraftverstärker wieder seine Ausgangs-Ruhelage erreicht, damit der Tothub bei der nächsten Bremsbetätigung gering ist.

Zu diesem Zweck ist ein den Axialhub des Steuerventilkol­ bens begrenzender Keil vorgesehen, der mit axialem Spiel in einer Radialausnehmung des Verstärkerkolbens aufge­ nommen ist und in der inaktiven Ruhestellung des Ver­ stärkerkolbens unter Einwirkung der Rückstellkraft des Steuerkolbens an einem gehäusefesten Punkt anliegt.

Eine andere, aus der DE-OS 33 18 744 bekannte Lösung sieht vor, daß das Steuerventilgehäuse durch zwei ineinander teleskopartig geschobene, gegeneinander abgedichtete und relativ zueinander begrenzt bewegbare Steuergehäuseteile gebildet ist, daß der Ventilsitz des ersten Ventils am ersten Steuergehäuseteil ausgebildet ist und gemeinsam mit dem Ventilsitz des zweiten Ventils in einer senkrecht zur Betätigungsrichtung stehenden Ebene liegt, so daß beide Ventile in der Ruhestellung geschlossen sind und sich an einem Anschlag des zweiten Steuergehäuseteiles abstützen, und daß das zweite Steuergehäuseteil in der Ruhestellung an einem gehäusefesten Punkt anliegt.

Obwohl die beiden oben erwähnten Bremsgeräte zufrieden­ stellend die gestellte Aufgabe lösen, sind sie von ihrem Aufbau her kompliziert und daher kostenintensiv.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vakuumbremskraftverstärker der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß unter Beibehaltung der Bau­ art und der Betriebssicherheit der bekannten Vakuumbrems­ kraftverstärker ein besonders einfacher und kosten­ günstiger Aufbau dessen einzelner Baugruppen erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste Ventilsitz und der zweite Ventilsitz in der Ruhe­ stellung in einer senkrecht zur Betätigungsrichtung stehenden Ebene liegen und mittels des Tellerventils ge­ schlossen sind, wobei ein kraftgesteuertes Ventil vor­ gesehen ist, daß in Abhängigkeit von einer entgegen der Betätigungsrichtung wirkenden Reaktionskraft die Arbeits­ kammer und die Unterdruckkammer voneinander trennt bzw. miteinander verbindet. Durch diese Maßnahmen wird das Ansprechverhalten des Vakuumbremskraftverstärkers stark verbessert, wobei bei einer Zurücknahme der Betätigungs­ kraft ein sehr schneller Druckausgleich zwischen den beiden Kammern stattfinden kann.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungs­ gegenstandes sieht vor, daß das kräftgesteuerte Ventil in der beweglichen Wand angeordnet und durch das Reaktions­ element sowie einen im Steuerventilgehäuse vorgesehenen Kanal gebildet ist. Diese Maßnähme bringt eine optimale Ausnutzung des Innenraums des Verstärkergehäuses sowie eine exakte Dosierung der auszuübenden Bremskraft.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist eine Druckfeder vorgesehen, die mit einem Ende am Tellerventil anliegt und sich mit dem anderen Ende am Steuerventilgehäuse abstützt. Diese Maßnahme eliminiert weitgehend den Einfluß einer Bremspedal-Rückzugsfeder und erhöht die Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Vakuumbremskraftverstärkers.

Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnungen ein Aus­ führungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch den Vakuum­ bremskraftverstärker nach der Erfindung und

Fig. 2 die Steuergruppe des erfindungsgemäßen Vakuumbremskraftverstärkers in ver­ größertem Maßstab.

Der Bremskraftverstärker gemäß Fig. 1 und 2 weist ein Unterdruckgehäuse 1 auf, das durch eine axial bewegliche Wand 2 in eine Arbeitskammer 3 und eine Unterdruckkammer 4 unterteilt ist. Die axial bewegliche Wand 2 besteht aus einem aus Blech tiefgezogenen Membranteller 5 und einer daran anliegenden flexiblen Membran 6, die nicht näher dargestellt zwischen dem äußeren Umfang des Membrantellers 5 und dem Unterdruckgehäuse 1 eine Rollmembran als Ab­ dichtung bildet.

Ein durch eine Kolbenstange 8 betätigbares Steuerventil 9 weist einen mit der Kolbenstange 8 verbundenen, einen ersten Ventilsitz 18 tragenden Steuerventilkolben 10 auf, der in einem Steuerventilgehäuse 11 axial geführt ist, das mit einem zweiten Ventilsitz 19 versehen ist. Die beiden Ventilsitze 18, 19 liegen dabei in einer senkrecht zur Betätigungsrichtung des Vakuumbremskraftverstärkers stehenden Ebene und wirken mit einem Tellerventil 23 zusammen, das über eine Vorspannhülse 21 mittels einer sich am Steuerventilgehäuse 11 abstützenden Druckfeder 20 gegen die Ventilsitze 18, 19 gedrückt wird. Die Arbeits­ kammer 3 ist in der dargestellten, nicht betätigten Stellung mit der Unterdruckkammer 4 über einen seitlich im Steuerventilgehäuse 11 verlaufenden Kanal 12 verbunden, der einen Teil eines kraftgesteuerten Ventils 7 bildet, dessen Aufgabe im nachfolgenden Text erläutert wird. Eine weitere Verbindung der beiden Kammern 3, 4 kann mittels eines zweiten, im Steuerventilgehäuse 11 verlaufenden Vakuumkanals 17 hergestellt werden.

Die Bremskraft wird über ein in einer stirnseitigen Aus­ nehmung des Steuerventilgehäuses 11 aufgenommenes gummi­ elastisches Reaktionselement 13 sowie eine einen Kopf­ flansch 15 aufweisende Druckstange 14 auf einen Betäti­ gungskolben eines nicht dargestellten Hauptzylinders der Bremsanlage übertragen, der am unterdruckseitigen Ende des Bremskraftverstärkers angebracht ist. Das Reaktionselement 13 bildet dabei den zweiten Teil (Schließkörper) des kraftgesteuerten Ventils 7.

Eine in der Zeichnung schematisch dargestellte Rückstell­ feder 16, die sich an der vakuumseitigen Stirnwand des Verstärkergehäuses 1 an einem Flansch abstützt, hält die bewegliche Wand 2 in der gezeigten Ausgangsstellung. Außerdem ist eine zweite Druckfeder 24 vorgesehen, die zwischen dem Tellerventil 23 und einem an der Kolbenstange 8 ausgebildeten Bund angeordnet ist und deren Kraft für eine Vorspannung des Steuerventilkolbens 10 bzw. dessen ersten Ventilsitzes 18 gegenüber dem Tellerventil 23 sorgt.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Vakuumbremskraftverstärkers beschrieben, wobei von der Ruhestellung ausgegangen wird, in der die Einzelteile die aus der Zeichnung ersichtliche Lage einnehmen.

Wird eine an die Unterdruckkammer 4 angeschlossene (nicht dargestellte) Vakuumquelle in Betrieb gesetzt, werden zunächst sowohl die Unterdruckkammer 4 als auch die mit ihr über das offene kraftgesteuerte Ventil 7 (Kanal 12) verbundene Arbeitskammer 3 evakuiert, so daß in den beiden Kammern 3 und 4 Unterdruck herrscht.

Bei der Betätigung eines mit der Kolbenstange 8 verbun­ denen Bremspedals wird der Steuerventilkolben 10 entgegen der Kraft der zweiten Druckfeder 24 nach links verschoben, wodurch der erste Ventilsitz 18 vom Tellerventil 23 abge­ hoben und die Arbeitskammer 3 über einen Außenluftdurchlaß 26 belüftet wird. Gleichzeitig baut eine im Zusammenhang mit einem nach Überfahren der Ausgleichsbohrung durch die am Hauptzylinderkolben angebrachte Primärmanschette im Hauptzylinder aufbauenden hydraulischen Drucks entstehende Reaktionskraft im Reaktionselement 13 einen Druck auf, der dessen Verformung und somit ein Schließen des kraftge­ steuerten Ventils 7 bewirkt, wodurch eine Trennung der beiden Kammern 3, 4 erfolgt. Die infolge der nun rechts und links der beweglichen Wand 2 herrschenden Druckdifferenz entstehende Kraft verschiebt diese entgegen der Kraft der Rückstellfeder 16 nach links, ebenso die Druckstange 14 und den Hauptzylinderkolben, wodurch der im Hauptzylinder herrschende hydraulische Druck weiter erhöht wird. Dieser hydraulische Druck übt weiterhin über den Hauptzylinder­ kolben und die Druckstange 14 die oben erwähnte Reaktions­ kraft auf das Reaktionselement 13 entsprechend dem Über­ setzungsverhältnis aus. Der Reaktionsdruck wird ebenfalls auf den Steuerventilkolben 10 übertragen, wodurch dieser nach rechts verschoben wird und sich mit seinem ersten Ventilsitz 18 dichtend auf das Tellerventil 23 aufsetzt. Damit wird die Verbindung der Arbeitskammer 3 mit der Außenluft unterbrochen. Der Steuerventilkolben 10 hat hiermit seine sogenannte Bereitschaftsstellung einge­ nommen. Der zweite Ventilsitz 19 bleibt bei der Vorwärts­ bewegung der beweglichen Wand unter der Wirkung der Druck­ feder 20 auf das Tellerventil 23 ständig geschlossen.

Bei Vollbremsung erfolgt eine vollständige Öffnung des Außenluftdurchlasses 26, wodurch sich die maximal erreich­ bare Druckdifferenz an der beweglichen Wand 2 und damit die maximale Unterstützungskraft einstellt. Der Aussteuer­ druck des Gerätes ist hiermit erreicht. Ein noch größerer Druck im Hauptzylinder kann jetzt nur noch durch zusätz­ liche Kraft auf die Kolbenstange 8 durch die Fahrerfuß­ kraft erzielt werden.

Wird nun die auf das Bremspedal wirkende Betätigungskraft zurückgenommen, kehrt der Steuerventilkolben 10 unter der Wirkung der Reaktionskraft zurück in seine Ausgangs­ stellung, wodurch der erste Ventilsitz 18 durch Anlage am Tellerventil 23 geschlossen wird. Aufgrund einer weiteren Bewegung des Steuerventilkolbens 10 entgegen der Betäti­ gungsrichtung wird das Tellerventil 23 vom zweiten Ventil­ sitz 19 abgehoben und dadurch eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer 3 und der Unterdruckkammer 4 hergestellt. Infolge des sich zwangsläufig damit ergebenden Vakuumaus­ gleichs an der beweglichen Wand 2 wird auf diese keine Kraft mehr ausgeübt, wobei durch den Abbau des im Haupt­ zylinder herrschenden Druckes auch die auf das Reaktions­ element 13 wirkende Reaktionskraft nachläßt. Im Augenblick der Beendigung des Abbaus des im Reaktionselement 13 herrschenden Druckes wird der Kanal 12 wieder freigegeben. Durch die Wirkung der Druckfeder 20 auf das Tellerventil 23 wird der zweite Ventilsitz 19 wieder geschlossen, obwohl die Lösestellung noch nicht erreicht ist. Die in der Arbeitskammer 3 noch verbleibende Restatmosphäre wird über das offene kraftgesteuerte Ventil 7 restlos abgesaugt, so daß zwischen der Arbeitskammer 3 und der Unterdruckkammer 4 eine absolute Druckgleichheit erreicht wird und die Rückstellkraft der im Verstärkergehäuse 1 angeordneten Rückstellfeder 16 reicht aus, die bewegliche Wand 2 in ihre Lösestellung zurückzubringen. Damit fährt auch der Kolben des Hauptzylinders in seine Lösestellung zurück.

• Bezugszeichenliste:  1Unterdruckgehäuse  2bewegliche Wand  3Arbeitskammer  4Unterdruckkammer  5Membranteller  6Membran  7kraftgesteuertes Ventil  8Kolbenstange  9Steuerventil 10Steuerventilkolben 11Steuerventilgehäuse 12Kanal 13Reaktionselement 14Druckstange 15Kopfflansch 16Rückstellfeder 17Vakumkanal 18erster Ventilsitz 19zweiter Ventilsitz 20Druckfeder 21Vorspannhülse 22- 23Tellerventil 24Druckfeder 25- 26Außenluftdurchlaß

Claims (4)

1. Vakuumbremskraftverstärker mit einer mittels einer Rollmembran gegenüber einem Verstärkergehäuse abge­ dichteten, das Verstärkergehäuse in eine Unterdruck- und eine Arbeitskammer unterteilenden beweglichen Wand und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolbenstange zum Betätigen eines in einem Steuerwen­ tilgehäuse angeordeten Doppelventils, das die Ar­ beitskammer wahlweise mit Unterdruck oder höheren Differenzdruck verbindet und durch ein erstes und ein zweites Ventil gebildet ist, wobei das erste Ventil durch einen ersten Ventilsitz an einem mit der Kol­ benstange verbundenen Steuerventilkolben und ein in Richtung des ersten Ventilsitzes vorgespanntes Tellerventil und das zweite Ventil durch dasselbe Tellerventil und einen am Steuerventilgehäuse ausge­ bildeten zweiten Ventilsitz gebildet sind und der Steuerventilkolben unter Zwischenschaltung eines Reaktionselementes auf ein Ende einer Druckstange einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ventilsitz (18) und der zweite Ventilsitz (19) in der Ruhestellung in einer senkrecht zur Be­ tätigungsrichtung stehenden Ebene liegen und mittels des Tellerventils (23) geschlossen sind, wobei ein kraftgesteuertes Ventil (7) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von einer entgegen der Betätigungs­ richtung wirkenden Reaktionskraft die Arbeitskammer (3) und die Unterdruckkammer (4) voneinander trennt bzw. miteinander verbindet.

2. Vakuumbremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftgesteuerte Ventil (7) in der beweglichen Wand (2) angeordnet ist.

3. Vakuumbremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftgesteuerte Ventil (7) durch das Reaktionselement (3) sowie einen im Steuerventilgehäuse (11) vorgesehenen Kanal (12) gebildet ist.

4. Vakuumbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (20) vorgesehen ist, die mit einem Ende am Tellerventil (23) anliegt und sich mit dem anderen Ende am Steuerventilgehäuse (11) abstützt.