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Unterdruck-Bremsverstärker für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf einen Unterdruck-Bremsverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem in mehreren
hintereinander angeordneten Zylindern für je einen Arbeitskolben aufgeteilten Gehäuse,
in dem die gleichsinnig auf eine gemeinsame Kolbenstange wirkenden Arbeitskolben
die Zylinder in je eine Gleichdruck- und je eine Druckwechselkammer unterteilen,
wobei die unter gleichbleibendem Unterdruck zu haltenden Gleichdruckkammern den
Bremskraftü bertragungsgliedern zugekehrt und durch im Gehäuse verlaufende Kanäle
dauernd unter sich und mit einer Unterdruckquelle verbunden sind, und in den dem
Bremsbedienungshebel zugekehrten, durch im Gehäuse verlaufende Kanäle mit starren
Wänden untereinander ständig verbundenen Druckwechselkammern die Druckhöhe über
ein von diesem Stellglied aus zu beeinflussendes -Steuerventil bestimmt wird.
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Bei einem bekannten Bremsverstärker dieser Art mit zwei hintereinander
angeordneten Zylindern sind die beiden Arbeitskolben starr auf einer gemeinsamen
Kolbenstange befestigt, in der ein die Druckwechselkammern miteinander verbindender
Kanal verläuft. Die Gleichdruckkammern der einzelnen Zylinder sind über Durchdringungen
in einer auf der Kolbenstange befestigten Nabe miteinander verbunden, die einen
der beiden Kolben trägt und mit ihrem Mantel die diesem Kolben zugehörige Druckwechselkammer
radial nach innen begrenzt. Gesteuert wird dieser Bremsverstärker durch zwei exzentrisch
am ersten Arbeitskolben angeordnete Ventile, die durch das Spiel zwischen diesem
Arbeitskolben und einem als Stellglied dienenden, vom hydraulischen Steuerdruck
eines fußbetätigten Hauptzylinders beaufschlagten öldruckkolben betätigt werden.
Diese wegabhängige Steuerung des Bremsverstärkers wirkt sich nachteilig auf ein
gefühlsmäßig abstufbares Bremsen aus. Dazu kommt der weitere Nachteil, daß durch
die wegen Platzmangel nur mit geringem Querschnitt ausgebildeten Verbindungskanäle
zwischen gleichartigen Kammern der Zylinder infolge Drosselung des Luftstroms nur
eine langsame Druckänderung beim Bremsen bzw. Lösen erreicht wird. Außerdem baut
dieser Bremsverstärker verhältnismäßig lang, da für die Außenluftzufuhr im Innern
des Zylinders ein in Windungen verlaufender Schlauch vorgesehen ist. Dieser Schlauch
und die vom Hauptzylinder zum Steuerzylinder mit dem Stellglied führende Leitung
können mitunter Anlaß für Störungen sein, so daß dieser Bremsverstärker insgesamt
als unbefriedigend angesehen werden muß.
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Die erwähnten Bedenken sprechen auch gegen einen ähnlichen, hydraulisch
gesteuerten Bremsverstärker der genannten Art, bei dem die Druckwechsel- und Gleichdruckkammern
je für sich durch in der Kolbenstange verlaufende Kanäle miteinander in Verbindung
stehen und die einzelnen Zylinder durch einen außenliegenden Schutzmantel zu einem
baulichen Aggregat vereinigt sind.
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Ferner ist ein nach dem Einkammersystem arbeitender Bremsverstärker
mit zwei hintereinander angeordneten Zylindern bekanntgeworden, bei dem ein Zylinder
mit radialem Spiel in einer Verlängerung des zweiten Zylinders angeordnet ist, so
daß der Raum vor dem hinteren Arbeitskolben durch den Ringraum zwischen den Zylindern
mit dem Raum vor dem vorderen Arbeitskolben und der Außenluft verbunden ist. Zur
Steuerung dieses Bremsverstärkers sind für jeden Zylinder eigene Schieberventile
vorgesehen, durch die beim Bremsen die Luft hinter dem Arbeitskolben abgesaugt wird.
Trotz der mit hohem Aufwand doppelt vorgesehenen, genau einzupassenden Schieberventile
hat dieser ebenfalls wegabhängig gesteuerte Bremsverstärker jedoch nur ein träges
Ansprechvermögen.
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Bei einem anderen bekannten, nach dem Einkam merprinzip arbeitenden
Druckluft-Bremsverstärker mit nur einem Zylinder stützt sich der einzige Arbeitskolben
auf dem äußeren Ende von an der Kolbenstange angelenkten Hebeln ab, deren inneres
Ende zum Erzeugen einer Rückwirkkraft an dem Stellglied anliegt. Das Steuerventil
dieses Bremsverstärkers besteht aus zwei hintereinander angeordneten Kegeln, von
denen der eine mit einem Einlaßsitz am Stellglied und der andere mit einem Auslaßsitz
atn Arbeitskolben zusammenarbeitet. Mit diesem Bremsverstärker läßt sich bei entsprechend
hohem überdruck der Druckluft eine ausreichende Bremsleistung erzielen. Bei einem
Betrieb mit Unterdruck würden bei gleichem Bremsvermögen die
radialen
Abmessungen des Arbeitszylinders jedoch so groß werden, daß ein Unterbringen des
Verstärkers im Fahrzeug hinter dem Bremspedal mit Schwierigkeiten verbunden wäre.
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Schließlich ist noch ein nach dem Einkammerprinzip arbeitender Unterdruck-Bremsverstärker
mit mehreren hintereinander angeordneten Zylindern bekanntgeworden, deren Arbeitskolben
auf je einer Kolbenstange befestigt sind, wobei die einzelnen Kolbenstangen jedoch
fest miteinander verschraubt sind. Die durch einen Kanal miteinander in Verbindung
stehenden Arbeitsräume der Zylinder werden über ein exzentrisch angeordnetes Ventil
gesteuert, dessen Stellglied von einem Bremsgestänge über einen Hebel betätigt wird,
an den auch die Kolbenstange angelenkt ist. Durch diese wegabhängige Steuerung des
Bremsverstärkers ist ein feinfühlig abstufbares Bremsen nicht möglich.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Bremsverstärker
mit Unterteilung in mehrere Kammern zu schaffen, bei dem keine frei liegenden Verbindungsleitungen
erforderlich sind und trotz Aufteilung in mehrere Kammern ein sehr stabiles und
leicht zu befestigendes Zylindergehäuse entsteht, insbesondere soll die Erfindung
dazu dienen, einen leistungsfähigen Unterdruck-Bremsverstärker zu schaffen, also
ein Bremsgerät, bei dem der Bremszylinder mit der Steuervorrichtung und den erforderlichen
Übertragungsgliedern zu einer Einbaueinheit zusammengefaßt ist, und sie soll hier
den Vorteil bringen, daß nicht nur durch vereinfachten Aufbau die Herstellungskosten
wesentlich verringert werden, sondern daß darüber hinaus der Verstärker eine große
Reaktionsfläche erhält und dadurch sehr feinfühlig abstufbar wird.
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Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch die Gesamtkombination
der Merkmale, daß der Druck in den Druckwechselkammern durch Ändern des Axialspiels
zwischen den lose hintereinander geschalteten Arbeitskolben einerseits und zwischen
dem Stellglied und dem ihm zugekehrten Arbeitskolben andererseits über das als Doppelsitzventil
ausgebildete Steuerventil mit einem Außenluftsitz am Stellglied und einem koaxial
zum Außenluftsitz geführten Unterdrucksitz bestimmt wird, der so mit dem dem Stellglied
zugekehrten Arbeitskolben verbunden ist, daß bei nicht betätigter Vorrichtung die
Druckwechselkammer und die Gleichdruckkammer des dem Stellglied zugekehrten Arbeitskolbens
durch den Unterdrucksitz miteinander in Verbindung stehen, daß einer der Arbeitskolben
in bekannter Weise abhängig von der hervorgerufenen Druckänderung auf das Stellglied
zurückwirkt und daß der Zylinder des einen Arbeitskolbens in bekannter Weise mit
radialem Spiel den Zylinder des ; anderen Arbeitskolbens umfassend verlängert ist,
wobei die Verbindung zwischen den Druckwechselkammern durch den Ringraum zwischen
den beiden Zylindern hergestellt wird.
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Durch eine derartige Ausbildung des Brems- i verstärkers werden ein
einfacher Aufbau und eine leichte Zugänglichkeit des Steuerventils erreicht. Darüber
hinaus entsteht insbesondere der Vorteil, daß mit dem Bremsverstärker nach der Erfindung
die Wahl einer dem Gewicht des Fahrzeugs, ent- t sprechenden Zahl von Arbeitskolben
bei gleicher Fußkraft etwa die gleiche Verzögerung (trotz unterschiedlicher Verstärkung)
bei verschieden schweren Fahrzeugen erzielt werden kann, da nur ein Kolben die Rückwirkkraft
erzeugt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung skizziert.
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An einen gegossenen Grundkörper 1 ist, durch einen Gummiring 2 (0-Ring)
abgedichtet, ein aus Blech gezogener, haubenförmiger Zylinder 3 angesetzt. Im Zylinder
3 ist ein schalenförmiger Blechkolben 4 mit Dichtstulp 5 verschiebbar, der zentrisch
auf einer ihn durchdringenden Kolbenstange 6 starr befestigt ist, indem er durch
eine über ein Gewindestück 7 dieser Stange gedrehte Mutter 8 gegen eine Schulter
9 der Stange gedrückt ist. Auf die rechte Seite des Kolbens 4 wirkt eine kegelige
Rückführfeder 10 ein, die sich am verstärkten Boden 11 des Zylinders 3 abstützt.
Dieser Boden hat eine Durchtrittsöffnung 12 für den rechten Teil der Kolbenstange
6, die auf den Kolben 13 eines an den Boden 11 angeschraubten, in strichpunktierten
Linien angedeuteten öldruck-Hauptzylinders 14 wirkt. Von diesem Hauptzylinder 14
aus werden in bekannter Weise die nicht dargestellten hydraulischen Bremszylinder
an den Fahrzeugrädern beschickt. Die Durchtrittsöffnung 12 ist durch eine Stulpdichtung
15 mit nach außen gerichteter Dichtlippe verschlossen. Der Zylinderraum 16 rechts
des Kolbens 4 ist durch eine Leitung 17 dauernd mit einem Unterdruckerzeuger, insbesondere
einem an die Saugleitung der Antriebs-Brennkraftmaschine des Fahrzeugs angeschlossenen
Unterdruck-Vorratsbehälter verbunden.
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Der Zylinderraum links des Kolbens 4 ist durch eine Blechhaube 18
mit zylindrischem Mantel 19 in zwei Räume 20 und 21 unterteilt. Im
zylindrischen Teil 19, dessen Außendurchmesser nur wenig kleiner als der Innendurchmesser
des Zylinders 3 ist, läuft ein Blechkolben 22 mit Stulpdichtung 23. Dieser Kolben
22 liegt lose vor einer Tellerscheibe 24 am linken Ende der in den Raum 21 hineinragenden
Kolbenstange 6. Diese Stange hat, von ihrem linken Ende ausgehend, eine Axialbohrung
25, von der eine Querbohrung 26 in den Raum 16 rechts des Kolbens 4 führt. Durch
diesen Kanal 25, 26 sind die Räume 16 und 21 ständig miteinander verbunden, so daß
in ihnen stets der gleiche Unterdruck herrscht. Hinter die Öffnung 27 im Haubenboden
18, durch welche das linke, verstärkte Ende der Kolbenstange 6 axial beweglich hindurchgeht,
ist eine Dichtung 28 mit nach rechts gerichteter Dichtlippe gelegt. Die Blechhaube
18, 19 ist mit ihrem offenen Randteil 29 über einen zylindrischen und zur
Achse des Grundkörpers 1 konzentrischen Ansatz 30 geschoben und dort mit einem eingespregten
Ring od. dgl. befestigt. Der Grundkörper 1 begrenzt auch den Linkshub des
Kolbens 22, der in diesem Fall mit drei um 120° zueinander versetzten und im Kreis
um die Kolbenmitte angeordneten, abgekröpften Blechbügeln 31 an der rechten Wandfläche
des Grundkörpers 1 sich abstützt. Hinter jeden dieser Bügel ist das Ende eines radial
nach innen gerichteten Hebels 32 geschoben, der mit seinem anderen, inneren Ende
auf dem Rand einer als Stellglied für das Steuerventil dienenden Antriebshülse 33
aufliegt und zwischen diesen Enden kippbar an einem Bolzen 34 gelagert ist. Jeder
der ebenfalls um 120° versetzt angeordneten Bolzen 34 ist, durch einen O-Ring 35
abgedichtet, in der Bohrung einer in den Kolben 22 eingenieteten Buchse 36 verschiebbar
und liegt mit
seinem balligen rechten Ende vor der Tellerscheibe
24 der Kolbenstange 6. Die Bolzen 34 sind parallelachsig im Kreis um die Achse des
Kolbens 22 herum angeordnet. Sie halten unter dem Rückdruck der Kolbenfeder 10 und
über die Kolbenstange 6, die Tellerscheibe 24 und die drei vor ihnen liegenden Hebel
32 die Bügel 31 und damit auch den Kolben 22 und außerdem die Hülse 33 in einer
linken Endlage. Diese linke Endlage der Hülse 33 ist durch irgendeinen nicht dargestellten
Anschlag bekannter Bauart, z. B. einen Sprengring in der Führungsbohrung 37 des
Grundkörperhalses 38 bestimmt. Der Spalt zwischen der Führungsbohrung 37 und dem
Mantel der Hülse 33 ist durch einen Dichtungsstulp 39 geschlossen, so daß in den
Raum 40 zwischen dem Kolben 22 und dem Grundkörper 1 von außen keine Luft eindringen
kann. Der Raum 40 ist durch ein oder mehrere Löcher 41 im Haubenmantel 19 und den
Ringspalt außerhalb dieses Mantels ständig mit dem zwischen dem Haubenboden 18 und
dem Kolben 4 liegenden Raum 20 verbunden.
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In das rechte Ende der Hülse 33 ist ein Ring 42 eingesprengt, dessen
nach links gerichteter Bund 43 als Sitz für einen Ventilteller 44 dient, der in
der Bohrung der Hülse 33 sehr lose geführt und von einer Schließfeder 45 belastet
ist. Diese Schließfeder stützt sich an einem durchbrochenen Teller 46 ab, der durch
einen in eine Nut in der Hülsenbohrung eingelassenen Sprengring 47 gehalten ist.
In das linke Ende der Hülse 33 ist ein Napf 48 eingefügt, in dessen Boden 49 das
abgerundete Ende 50 einer Stange 51 liegt. Die Stange 51 ist in bekannter Weise
gelenkig mit dem Fußbremshebel 52 des Fahrzeugs verbunden. In dem Napf sind
Durchbrüche 53 vorgesehen. Außerdem ist, auf die Stange 51 dicht abschließend, ein
Balg 54 aufgeschoben, dessen rechtes Ende am Gehäuse eines Luftfilters 55 befestigt
ist. Dieses Luftfilter sitzt seinerseits fest auf dem linken Ende des Halses 38
des Grundkörpers 1. Der Raum innerhalb des Balges 54 kann also nur über das Luftfilter
55 be- bzw. entlüftet werden.
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Der Kolben 22 ist in der Mitte gleichachsig zur dahinterliegenden
Axialbohrung 25 der Kolbenstange 6 durchbohrt und trägt dort eine gegen den Ventilteller
44 gerichtete Hülse 56, deren Bohrung 57 hinsichtlich ihres Durchmessers ungefähr
der Axialbohrung 25 entspricht. Die Länge der Hülse 56 ist so gewählt, daß in der
linken Endstellung des Kolbens 22 der Hülsenrand 58 noch etwas von der Dichtfläche
des Ventiltellers 44 absteht. Das rechte Ende der Bohrung 57 ist ständig zum Raum
21 offen.
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Bei unbelastetem Bremshebel 52, d. h. bei gelöster Bremse, nehmen
die Teile der Bremse die in der Zeichnung dargestellte Lage ein. Die vom Boden 11
der äußeren Zylinderhaube 3 ausgehende Leitung 17 ist an die Saugleitung
der Antriebsbrennkraftmaschine angeschlossen. Infolgedessen herrscht im Raum 16
und dem mit 16 über die Kolbenstangenbohrung 25 verbundenen Raum 21 der beiden Zylinderhauben
Unterdruck. Der gleiche Unterdruck herrscht aber auch in den Räumen 40 und 20, weil
der vom Kolben 22 getragene Sitz 58 vom Ventilteller 44 entfernt ist und somit durch
die Bohrung 57 der Hülse 56 eine Verbindung zwischen den Räumen 21 und
40 besteht und weiterhin der Raum 40 durch die Löcher 41 im
Zylindermantel 19 und den Ringspalt zwischen den Zylindermänteln 19 und 3
ständig mit dem Raum 20 verbunden ist. Beide Kolben 22 und 4 sind mit Hilfe der
Feder 1® in ihre linke Endstellung geschoben. Der Ventilteller 44 ruht auf seinem
Sitz 43 und sperrt die Verbindung der Zylinderräume mit dem Innenraum der Hülse
33 und dem daran anschließenden Innenraum des Balges 54 ab. Damit ist der Anschluß
zur Atmosphäre außerhalb des Luftfilters 55 unterbrochen.
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Wenn zum Zwecke des Bremsens der Fußbremshebel 52 vom Fahrer niedergetreten
wird, verschiebt sich die Stange 51 nach rechts, wobei sie über den Einsatz 48,
49 auch die Hülse 33 nach rechts bewegt. Dabei wird der mit der Hülse 33 sich verschiebende
Ventilteller 44 gegen den Sitz 58 am Kolben 22 gelegt und damit die Verbindung zwischen
den Räumen rechts der Kolben 22 und 4 mit den Räumen links dieser Kolben unterbrochen.
Wird die Hülse. noch etwas weiter bewegt, so hebt sich der Sitz 43 von dem Ventilteller
44 ab, weil der Kolben 22 und somit auch der Hülsensitz 58 noch in seiner Ausgangsstellung
bleiben. Jetzt ist eine Verbindung geschaffen zwischen den linksseitigen Räumen
40, 20
und der Außenluft, so daß diese über das Luftfilter 55, den Balgraum
und die Bohrung der Hülse 33 in die Räume 40 und 20 einströmen kann. Es entsteht
somit in diesen Räumen ein Druckanstieg oder - anders ausgedrückt - eine Verminderung
des Unterdrucks, so daß beide Kolben 22 und 4 infolge des an ihnen wirksamen Druckunterschieds
nach rechts laufen und gemeinsam über die Kolbenstange 6 den öldruckkolben 13 im
Bremssinn bewegen. Diese nach rechts gerichtete Bewegung der Verstärkerteile bleibt
bestehen, solange der Fahrer die als Stellglied dienende Hülse 33 ständig den Kolben
22 und 4 nachschiebt, den Außenluftventilsitz 43 offen hält, den Vacuumsitz 58 aber
geschlossen läßt. Da der Fahrer bei diesem Nachschieben der Hülse 33 über die nach
Art von Wagebalken wirkenden radial gerichteten Hebel 32 einen ständig wachsenden
Rückdruck des verhältnismäßig großen Kolbens 22 zu überwinden hat, erhält er ein
sehr feines Gefühl für das Anwachsen der Bremsstärke. Er kann also die Bremsstärke
sehr feinfühlig verändern oder halten. Der im Arbeitssinn mitwirkende und in seinem
Durchmesser etwa dem Kolben 4 entsprechende Kolben 22 wirkt somit in an sich bekannter
Weise als Reaktionskolben mit sehr großem Durchmesser. Der Kolben 22 bedarf keiner
besonderen Führung, sondern zentriert sich unter dem Folgedruck an der Tellerscheibe
24. Es genügt daher, den Kolben 22 als einfache, nur wenig Raum beanspruchende Scheibe
auszubilden.
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Will der Fahrer die Bremse lösen oder die Bremsstärke vermindern,
so geht er mit dem Bremshebel 52 entsprechend zurück, so daß die Hülse 33 unter
der Rückwirkung der Wagebalken 32 ebenfalls zurückläuft, die Außenluftverbindung
bei 43 schließt und dann die Verbindung zu den unter Unterdruck stehenden Arbeitsräumen
21, 16 durch Abheben des Ventiltellers 44 vom Sitz 58 herstellt. Infolgedessen bewegen
sich die Kolben 22 und 4 und mit ihnen die Kolbenstange 6 entsprechend der Verminderung
des an ihnen wirksamen Druckunterschieds wieder nach links, bis sie gegebenenfalls
wieder ihre früher beschriebene linke Endlage erreichen.
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Fällt aus irgendeinem Grund der Unterdruck als unterstützendes Bremsmittel
aus, kann der Fahrer mit der durch die Hülse 33, die Hebel 32, die Bolzen 34, die
Scheibe 24 und die Kolbenstange 6 gebildeten
Gestängeverbindung
unmittelbar mit seiner eigenen Kraft den Oldruckkolben 13 hinter der Kolbenstange
6 im Bremssinn noch bewegen.
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Die beschriebene Bremse hat infolge ihres Aufbaus mit zwei ungefähr
gleich großen Kolben ungefähr die doppelte Stärke eines Einkolben-Unterdruck-Bremsverstärkers
gleichen Zylinderdurchmessers. Sie ist außerdem sehr einfach zusammenzubauen, weil
die einzelnen Zylinderhauben für sich nacheinander auf die Montageansätze am Grundkörper
1 aufgeschoben werden und dabei von selbst die Verbindung der gleichartigen Arbeitsräume
in den einzelnen Zylinderkammern herstellen, ohne daß es notwendig ist, besondere
Umgehungsleitungen zu schaffen.
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Der Grundkörper 1 braucht nicht nur die Abschlußwand der Einzelkammern
des Zylinders zu sein, sondern er kann darüber hinaus gleich zum Tragkörper des
ganzen Verstärkers werden, wenn an ihm geeignete Vorkehrungen zu seiner Befestigung
am Fahrzeugrahmen getroffen werden. Zu diesem Zweck können beispielsweise am Grundkörper
1 Augen 59 mit Gewindelöchern 60 zur Aufnahme von Befestigungsschrauben
vorgesehen sein. Von Vorteil ist weiterhin, daß der Grundkörper 1 auf seiner freien,
nach außen gekehrten Seite den Führungshals 38 für die Hülse 33 hat
und dieser Ansatz genügend lang für eine gute Führung der Hülse 33 und die Aufnahme
etwaiger, von der Stange 51 herrührender Querkomponenten gemacht werden kann, ohne
daß Einbauschwierigkeiten hierbei zu befürchten sind.
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Da die Räume 40 und 20 als Räume gleichen Drucks stets
miteinander verbunden sein müssen, ist es nicht nötig, die Zylinderhaube 18, 19
mit ihrem Rand 29 dicht abschließend am Montageansatz 30 zu halten. Die Zylinderhaube
18, 19 kann also ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen an den Grundkörper angesetzt
werden, so daß sie sich gegebenenfalls bei vorkommenden Fertigungstoleranzen der
äußeren Zylinderhaube 3 noch anpassen kann, wenn diese montiert wird. Die äußere
Zylinderhaube 3 ist dicht abschließend und durch eine sichere mechanische Verbindung,
beispielsweise durch Schrauben 61 am Grundkörper gehalten. Erforderlichenfalls kann
der zylindrische Mantel der Haube 18, 19 am rechten Ende durch Ausprägen von Warzen
oder andere Erhöhungen im richtigen Abstand vom Mantel 3 der Außenhaube gehalten
werden. Der Druckausgleich zwischen den Zylinderhauben 20 und 40 ist damit nach
Zusammenbau der Bremseinrichtung ohne weiteres gewährleistet.
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Wenn dem Kolben 22 der gleiche Außendurchmesser wie dem Kolben
4 gegeben oder der Kolben 22 größer als der Kolben 4 werden
soll, kann dies leicht dadurch erreicht werden, daß die äußere Zylinderhaube
3, 11 in Stufen mit verschiedenem Durchmesser gezogen wird und dadurch in
der linken Hälfte dieser Zylinderhaube Raum geschaffen wird zur Aufnahme einer größeren
Innenhaube 18, 19.
Die Luftführung kann dabei unverändert zwischen den Mänteln
der Zylinderhauben beibehalten werden.