DE10034635A1 - Unterdruck-Bremskraftverstärker mit verbessertem Luftfilterelement - Google Patents

Abstract

Ein Unterdruck-Bremskraftverstärker umfaßt ein Steuerventil (10) zur Steuerung des Zutritts von Atmosphärendruck oder Überdruck in den Bremskraftverstärker, das ein sich axial in den Bremsverstärker erstreckendes Gehäuse (12) aufweist. Im Gehäuse (12) ist ein Luftfilterelement (22) zumindest teilweise aufgenommen. Zur Erhöhung des Luftdurchsatzes bei gleichzeitig guter Geräuschdämmung ist zwischen der Außenseite des Luftfilterelementes (22) und der Innenseite des Steuerventilgehäuses (12) mindestens ein axial gerichteter Lufteinströmkanal (28) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Unterdruck-Bremskraftverstärker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Brems­ kraftverstärker ist beispielsweise aus der DE 41 27 000 A1 bekannt.

Bremskraftverstärker der genannten Art finden sich heutzutage in nahezu jedem PKW mit hydraulischer Bremsanlage. Sie haben die Aufgabe, die vom Fahrer über das Bremspedal eingeleiteten Betätigungskräfte zu verstärken und an den Hauptzylinder der Bremsanlage weiterzugeben. Auf diese Weise wird die zum Bremsen erforderliche Betätigungskraft, die der Fahrer aufbringen muß, auf einem komfortablen Niveau gehalten. Unterdruck-Bremskraft­ verstärker machen sich die Druckdifferenz an einer beweglichen Wand zunutze, die in einem luftdichten Gehäuse zwischen einer im Betrieb evakuierten Unterdruckkammer und einer Arbeitskammer angeordnet ist, um die vom Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft zu verstärken. Zur Betätigung des Bremskraftverstärkers wird über ein sogenanntes Steuerventil, das Teil des Bremskraftver­ stärkers ist, eine Verbindung zur Umgebungsatmosphäre geöffnet und es strömt Luft in die zuvor ebenfalls evakuierte Arbeits­ kammer ein. Die sich einstellende Druckdifferenz zwischen der Arbeitskammer und der Unterdruckkammer wirkt nun als Ver­ stärkerkraft auf einen Arbeitskolben. Im Eintrittsbereich der Außenluft ist üblicherweise ein Luftfilterelement angeordnet, das vorzugsweise aus einem porösen Schaumstoff besteht. Dieses Luftfilterelement hat die Aufgabe, zum einen Ansauggeräusche zu reduzieren und zum anderen Schmutzpartikel von den mechanischen Komponenten im Inneren des Steuerventilgehäuses fernzuhalten.

Bei dem aus der DE 41 27 000 A1 bekannten Unterdruck-Brems­ kraftverstärker ist das Luftfilterelement von zylindrischer Gestalt und weist eine zentrale Durchgangsöffnung auf, durch die ein radial auslenkbares Krafteingangsglied axial in das Gehäuse des Steuerventils hineinragt. Auf seiner bezüglich des Steuerventilgehäuses inneren Stirnseite hat das Luftfilterele­ ment eine sich konisch erweiternde Ausnehmung. Bei diesem Luftfilterelement wird der Luftströmung mit zunehmendem radia­ len Abstand von der Mittelachse, bedingt durch die ansteigende Filtermaterialdicke, ein immer größerer Widerstand entgegenge­ setzt. Dadurch wird zwar eine gute Geräuschdämmung erreicht, der Luftdurchsatz nimmt jedoch stark ab. Ein weiteres Problem dieses Luftfilterelementes besteht darin, daß es bei einer radialen Auslenkung des Krafteingangsgliedes im Bereich seines Durchtritts durch das Luftfilterelement zu einer so starken Verformung des Filtermaterials kommen kann, daß sich dort ein Bypaß öffnet, durch den ungefilterte Luft in den Innenraum des Steuerventilgehäuses eindringen kann. Auch können sich Probleme beim Einbau und Wechsel des Luftfilterelementes ergeben, da das Luftfilterelement nur unter erheblicher Materialverformung eingebaut werden kann. Infolgedessen kann es zu einer Beschädi­ gung des Filtermaterials kommen, zumindest muß jedoch nach dem Einbau der korrekte Sitz des Luftfilterelementes überprüft werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Unterdruck- Bremskraftverstärker mit einem Luftfilterelement anzugeben, das auch bei einer radialen Auslenkung des Krafteingangsglieds Schmutzpartikel aus der Außenluft zuverlässig vom Innenraum des Steuerventilgehäuses fernhält, eine gute Geräuschdämmung be­ wirkt und gleichzeitig einen hohen Luftdurchsatz ermöglicht.

Diese Aufgabe ist, ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Außenseite des Luftfilterelementes und der Innenseite des Steuerventilgehäuses mindestens ein axial gerichteter Luftein­ strömkanal angeordnet ist. Auf diese Weise wird der in das Steuerventilgehäuse einströmenden Luft ein zusätzlicher Strö­ mungspfad zur Verfügung gestellt; der übliche Strömungspfad, der an der bezüglich des Steuerventilgehäuses äußeren Stirnsei­ te des Luftfilterelementes beginnt und im wesentlichen axial durch das Luftfilterelement verläuft, bleibt erhalten. Der zusätzliche Strömungspfad verläuft zunächst in axialer Richtung durch den Lufteinströmkanal an der Außenseite des Luftfil­ terelementes entlang und anschließend mit einer radialen Strö­ mungskomponente durch das Luftfilterelement. Auf diesem zusätz­ lichen Strömungspfad wirkt der einströmenden Luft ein nicht zu hoher und über das Luftfilterelement relativ gleichmäßiger Strömungswiderstand entgegen. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht so bei guter Dämpfung der Ansauggeräusche einen deutlich verbesserten Luftdurchsatz. Darüber hinaus erfährt das Luftfilterelement, aufgrund des durch den Lufteinströmkanal gebildeten Spaltes zwischen der Außenseite des Luftfilterele­ mentes und der Innenseite des Steuerventilgehäuses bei einer Auslenkung des Krafteingangsgliedes erst dann eine Verformung, wenn diese Auslenkung größer ist als die radiale Erstreckung des Lufteinströmkanals. Zu einer wesentlichen, die Filterwir­ kung möglicherweise beeinträchtigenden Verformung des Luftfil­ terelementes kann es erfindungsgemäß also erst dann kommen, wenn der durch den Lufteinströmkanal gebildete Spalt "aufge­ braucht" ist. Die im normalen Betrieb dann noch auftretenden Verformungen des Luftfilterelementes sind deshalb so gering, daß es zu der im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erwähn­ ten Bypaßbildung nicht mehr kommt.

Die Ausbildung eines axial gerichteten Lufteinströmkanals zwi­ schen der Außenseite des Luftfilterelementes und der Innenseite des Steuerventilgehäuses kann auf verschiedene Weise erfolgen. Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremskraft­ verstärkers hat der Lufteinströmkanal einen kreisringförmigen Querschnitt und umgibt das Luftfilterelement konzentrisch. Aufgrund der großen Lufteintrittsfläche ist bei dieser Ausfüh­ rungsform ein besonders hoher Luftdurchsatz möglich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lufteinströmkanal von einem Bereich des Steuerventilgehäuses mit erweitertem Innendurchmesser gebildet. Der Lufteinströmkanal läßt sich auf diese Weise produktionstechnisch günstig realisieren.

Um eine konstruktiv einfache und wirksame Abdichtung des Luft­ filterelementes gegenüber dem Steuerventilgehäuse zu erreichen, erstreckt sich bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Bremskraftverstärkers der Bereich des erweiterten Innendurchmessers des Steuerventilgehäuses nicht über die gesamte Länge des Luftfilterelementes.

Einige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bremskraftver­ stärkers weisen mehrere Lufteinströmkanäle auf, die durch zumindest im wesentlichen axial verlaufende und von der Außen­ seite des Luftfilterelementes bis zur Innenseite des Steuerven­ tilgehäuses reichende Rippen gebildet sind. Diese Rippen können an der Innenseite des Steuerventilgehäuses angeordnet sein, vorzugsweise sind sie jedoch Teil des Luftfilterelementes und insbesondere einstückig mit letzterem ausgeführt. Auch solche Ausführungsformen zeichnen sich durch verbesserten Luftdurch­ satz und eine gute Geräuschdämpfung aus. Die Rippen sind so schmal gehalten, daß sie einer radialen Verlagerung des Luft­ filterelementes - ausgelöst beispielsweise durch eine radiale Auslenkung des Krafteingangsgliedes - keinen nennenswerten Widerstand entgegensetzen, so daß es auch bei diesen Ausfüh­ rungsformen im normalen Betrieb nicht zu der genannten Bypaß­ bildung aufgrund einer Verformung des Luftfilterelementes kommt.

Der Luftdurchsatz durch das Luftfilterelement wird im wesentli­ chen von der zu durchströmenden Dicke des Filtermaterials be­ stimmt. Zur platzsparenden Aufnahme einer das Krafteingangs­ glied rückstellenden Feder weist das Luftfilterelement bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä­ ßen Bremskraftverstärkers auf seiner, bezüglich des Steuerven­ tilgehäuses inneren Stirnseite daher eine insbesondere zylin­ drische Ausnehmung auf. Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht einen gleichmäßig hohen Luftdurchsatz durch das Luftfilterelement und gleichzeitig eine gute Filterung der einströmenden Luft über die radiale Erstreckung des Luftfilter­ elementes.

Bei einer weitergebildeten Ausführungsform des erfindungsgemä­ ßen Bremskraftverstärkers weist das Luftfilterelement an seinem bezüglich des Steuerventilgehäuses inneren Ende einen Abschnitt mit verringertem Außendurchmesser auf. Der Einbau des Luftfil­ terelementes ist dadurch vereinfacht, weil das Luftfilterele­ ment besonders leicht in das Steuerventilgehäuse eingeführt werden kann und beim Einführen ein Verkanten verhindert wird.

In bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Brems­ kraftverstärkers wird das Luftfilterelement von einem axial in das Steuerventilgehäuse ragenden Krafteingangsglied durchsetzt und ist zwischen zwei vom Krafteingangsglied getragenen Ring­ scheiben festgelegt.

Eine radiale Erstreckung jedes Lufteinströmkanals von 0,5 mm hat sich als günstig herausgestellt. Ein solches Maß erlaubt einen genügend hohen Luftdurchsatz und stellt sicher, daß eine radiale Auslenkung des Krafteingangsgliedes nicht zu einer die Filterwirkung beeinträchtigenden Verformung des Luftfilterele­ mentes führt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers wird im folgenden anhand der beigefügten, schematischen einzigen Figur näher erläutert, die im axialen Schnitt ein Steuerventil des erfindungsgemäßen Bremskraftver­ stärkers zeigt.

In der Figur ist das Steuerventil allgemein mit 10 bezeichnet. Es weist ein Steuerventilgehäuse 12 auf, in dem ein Ventilkol­ ben 14 und ein von einem Halteelement 16 fixiertes Ventil­ schließglied 18 angeordnet sind. In betriebsbereitem Zustand des Bremskraftverstärkers verbindet das Steuerventil 10 in Abhängigkeit der Verschiebung eines Krafteingangsgliedes 20 eine hier nicht dargestellte Arbeitskammer entweder mit einer hier ebenfalls nicht dargestellten Unterdruckkammer, um die Arbeitskammer zu evakuieren, oder mit der Außenluft, um eine Bremskraftverstärkung zu erzielen. Die Arbeitskammer und die Unterdruckkammer sind im Bremskraftverstärkergehäuse (nicht dargestellt) durch eine bewegliche Wand gasdicht voneinander getrennt. Der Aufbau eines solchen Unterdruck-Bremskraftverstärkers ist Fachleuten wohlbekannt und braucht deshalb hier nicht weiter erläutert zu werden.

Der Ventilkolben 14 ist, wie dargestellt, mit dem axial ver­ schiebbaren und radial auslenkbaren Krafteingangsglied 20 gekoppelt, dessen freies Ende aus dem Steuerventilgehäuse 12 herausragt. Dieses freie Ende steht, wenn der Bremskraftver­ stärker in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, in Verbindung mit einem hier nicht dargestellten Betätigungsglied, das üblicher­ weise ein Bremspedal ist.

Ein im Steuerventilgehäuse 12 aufgenommenes, zylindrisches Luftfilterelement 22 aus porösem Schaumstoffmaterial wird vom Krafteingangsglied 20 mittig durchsetzt und ist zwischen zwei vom Krafteingangsglied 20 getragenen Ringscheiben 24, 26 fest­ gelegt.

Die Funktion des dargestellten Steuerventils 10 ist wie folgt: Im bremsbereiten Zustand befindet sich das Steuerventil in der dargestellten Lösestellung. Es trennt in dieser Stellung die erwähnte, evakuierte Unterdruckkammer von der dann ebenfalls evakuierten Arbeitskammer. Wird über das nicht dargestellte Bremspedal und das Krafteingangsglied 20 eine Betätigungskraft in das Steuerventil 10 eingeleitet, verschiebt sich das Kraft­ eingangsglied 20 in Betätigungsrichtung (in der Figur nach links). Der mit dem Krafteingangsglied 20 gekoppelte Ventilkol­ ben 14, genauer ein Ventilsitz 14a desselben, hebt vom Ventil­ schließglied 18 ab und stellt so eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer und der Außenluft her. Infolge der Druckdifferenz zwischen der unter Atmosphärendruck stehenden Außenluft und dem Unterdruck in der Arbeitskammer strömt nun Außenluft durch das Luftfilterelement 22 in das Steuerventilgehäuse 12 und von dort in die Arbeitskammer.

Das Luftfilterelement 22 hat die Aufgabe, die Außenluft zu filtern, so daß Schmutzpartikel von den mechanischen Komponen­ ten im Inneren des Steuerventilgehäuses 12 ferngehalten werden.

Darüber hinaus sorgt es für eine Dämpfung der durch die ein­ strömende Außenluft entstehenden Ansauggeräusche.

Die Außenluft kann in herkömmlicher Art durch die bezüglich des Steuerventilgehäuses 12 äußere Stirnfläche des Luftfilterele­ mentes 22 in axialer Richtung in das Steuerventilgehäuse 12 hineinströmen. Zur Verbesserung des Luftdurchsatzes und Herab­ setzung der Einströmgeräusche ist zwischen der Außenseite des Luftfilterelementes 22 und der Innenseite des Steuerventilge­ häuses 12 ein axial gerichteter Lufteinströmkanal 28 mit kreis­ ringförmigem Querschnitt angeordnet. Dieser Lufteinströmkanal 28 umgibt die äußere Mantelfläche des Luftfilterelementes 22 und wird von einem Bereich 30 des Steuerventilgehäuses 12 mit einem erweiterten Innendurchmesser gebildet. Bei dem darge­ stellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich dieser Bereich 30 des Steuerventilgehäuses 12 wie dargestellt nicht über die gesamte Länge des Luftfilterelementes 22. Auf diese Weise, d. h. durch den Kontakt der Mantelfläche des Luftfilterelementes 22 mit der Innenseite des Steuerventilgehäuses 12 außerhalb des erweiterten Bereiches 30, ist der Lufteinströmkanal 28 gut gegenüber dem Innenraum des Steuerventilgehäuses 12 abgedich­ tet. Zur weiteren Verbesserung der Abdichtung des Luftfilter­ elementes 22 gegen den Innenraum des Steuerventilgehäuses 12 liegt im gezeigten Ausführungsbeispiel die innere Stirnseite des Luftfilterelementes 22 an dem Halteelement 16 an.

Für die Außenluft ergibt sich somit ein zusätzlicher Strömungs­ pfad, der zunächst in axialer Richtung entlang des Luftein­ strömkanals 28 und dann im wesentlichen radial durch das Luft­ filterelement 22 verläuft.

Auf seiner bezüglich des Steuerventilgehäuses 12 inneren Stirn­ seite weist das Luftfilterelement 22 eine zylindrische Ausneh­ mung 32 zur Aufnahme einer Krafteingangsglied-Rückstellfeder 33 auf. Besonders im Bereich der Ausnehmung 32 entsteht vom Lufteinströmungskanal 28 eine radial gerichtete Strömung durch das Luftfilterelement 22 in das Innere des Steuerventilgehäuses 12.

Kommt es bei einer Betätigung des Bremskraftverstärkers zu einer radialen Auslenkung des Krafteingangsgliedes 20, muß diese radiale Auslenkung die radiale Erstreckung des Luftein­ strömkanals 28 überschreiten, ehe es zu einer Verformung des Luftfilterelementes 22 kommen kann.

An seinem bezüglich des Steuerventilgehäuses 12 inneren Ende ist das Luftfilterelement 22 zudem mit einem Abschnitt 34 mit verringertem Außendurchmesser versehen, der das Einführen des Luftfilterelementes 22 in das Steuerventilgehäuse 12 erleich­ tert und beim Einführen die Gefahr eines Verkantens des Luft­ filterelementes 22 herabsetzt.

Claims (10)

1. Unterdruck-Bremskraftverstärker mit einem Steuerventil (10) zur Steuerung des Zutritts von Atmosphärendruck oder Überdruck in den Bremskraftverstärker, das ein sich axial in den Bremskraftverstärker erstreckendes Gehäuse (12) aufweist, in dem ein Luftfilterelement (22) zumindest teilweise aufgenom­ men ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Außenseite des Luft­ filterelementes (22) und der Innenseite des Steuerventilgehäu­ ses (12) mindestens ein axial gerichteter Lufteinströmkanal (28) angeordnet ist.

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Lufteinströmkanal (28) von einem Bereich (30) des Steuerventilgehäuses (12) mit erweitertem Innendurchmesser gebildet ist.

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (30) des Steuerventil­ gehäuses (12) mit erweitertem Innendurchmesser sich nicht über die gesamte Länge des Luftfilterelementes (22) erstreckt.

4. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinströmkanal (28) einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist.

5. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest im wesentlichen axial verlaufende und von der Außenseite des Luftfilterelemen­ tes (22) bis zur Innenseite des Steuerventilgehäuses (12) reichende Rippen mehrere Lufteinströmkanäle gebildet sind.

6. Bremskraftverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen Teil des Luft­ filterelementes (22) sind.

7. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftfilterelement (22) auf seiner bezüglich des Steuerventilgehäuses (12) inneren Stirn­ seite eine insbesondere zylindrische Ausnehmung (32) aufweist.

8. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftfilterelement (22) an seinem bezüglich des Steuerventilgehäuses (12) inneren Ende einen Abschnitt (34) mit verringertem Außendurchmesser auf­ weist.

9. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftfilterelement (22) von einem axial in das Steuerventilgehäuse (12) ragenden Kraftein­ gangsglied (20) durchsetzt und zwischen zwei vom Krafteingangs­ glied (20) getragenen Ringscheiben (24, 26) festgelegt ist.

10. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung des oder jedes Lufteinströmkanales (28) ca. 0,5 mm beträgt.