DE19650259A1 - Hilfskraft-Bremsanlage für Kraftfahrzeuge und dafür geeignetes Rückschlagventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraft-Bremsanlage für Kraftfahrzeuge und ein dafür geeignetes Rückschlagventil. Bei solchen Bremsanlagen wird die vom Fahrer auf das Bremspedal auszuübende Pedalkraft mit einem Bremskraftverstärker verrin­ gert. Ein Bremskraftverstärker weist eine einerseits durch eine Membran abge­ schlossene Unterdruckkammer auf, die über eine Verbindungsleitung mit einem unterdruckerzeugenden Motorbauteil, in der Regel dem Ansaugrohr des Motors verbunden ist. Zwischen der Verbindungsleitung und dem Bremskraftverstärker ist ein Rückschlagventil mit einem Ventilelement angeordnet, das zwischen einer die Verbindung zum Motor freigebenden Öffnungsstellung und einer diese Verbin­ dung unterbrechenden Schließstellung beweglich ist. Wenn also z. B. der Druck motorseitig kurzfristig ansteigt, schließt das Ventilelement, so daß der Unterdruck im Bremskraftverstärker erhalten bleibt.

Bei Bremsanlagen bzw. bei dafür vorgesehenen Rückschlagventilen tritt das Pro­ blem auf, daß sich durch Abkühlungsvorgänge, insbesondere während des Still­ stands eines Fahrzeuges über Nacht, Feuchtigkeit im Ventil niederschlägt. Wäh­ rend bei Temperaturen oberhalb 0°C dadurch kaum die Ventil- bzw. Unterdruck­ funktion der Bremsanlage beeinträchtigt wird, kann es bei Temperaturen unterhalb von 0°C dazu kommen, daß das Ventilelement an seinem Ventilsitz festfriert. Das Ventilelement kann dabei derart am Ventilsitz haften, daß der vom laufenden Mo­ tor erzeugte Unterdruck nicht ausreicht, um es vom Ventilsitz zu lösen. Die Folge ist, daß auf den Hauptbremszylinder der Bremsanlage keine die Pedalkraft redu­ zierende Hilfskraft einwirkt. Wenn also im festgefrorenen Zustand des Ventilele­ ments das Bremspedal mit gewohnter Fußkraft betätigt wird, ist die Bremswirkung erheblich reduziert, was unter Umständen zu Unfällen führen kann. Ein weiteres Problem besteht darin, daß Kraftstoff über die besagte Verbindungsleitung in den Bremskraftverstärker gelangen kann, was aus verständlichen Gründen uner­ wünscht ist.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Bremsanlage und ein dafür geeignetes Rückschlagventil vorzuschlagen, bei dem dieser Nachteil um­ gangen ist. Diese Aufgabe wird durch eine Bremsanlage mit den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Rückschlagventil mit den Merkmalen des Anspruches 2 gelöst.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei einem für eine Hilfskraft- Bremsanlage geeigneten Rückschlagventil den Ventilsitz und das mit ihm zu­ sammenwirkende Ventilelement in dem mit dem saugenden Motorbauteil fluidisch verbundenen Saugkanal anzuordnen, wobei der Saugkanal mit einem Anschluß­ kanal, der mit dem Bremskraftverstärker fluidisch verbindbar ist, einen Winkel von etwa 90° anschließt. Ein Bremskraftverstärker ist üblicherweise ein im wesentli­ chen zylindrisches Hohlteil mit verschlossenen Stirnseiten. In der Regel ist der Bremskraftverstärker so angeordnet, daß seine Stirnseiten, die im übrigen etwa parallel zueinander verlaufen, mit der Horizontalen einen Winkel von 0 bis 90° bil­ den. Der Anschlußkanal eines Rückschlagventils, der etwa durch einen entspre­ chenden Anschlußstutzen gebildet ist, verläuft im Montagezustand in aller Regel in einem etwa 90°-Winkel zu der entsprechenden Stirnseite des Bremskraftver­ stärkers. Bei Rückschlagventilen für den in Rede stehenden Zweck ist es üblich, den mit einem saugenden Motor-Bauteil verbindbaren Saugkanal des Ventils etwa rechtwinklig zum Anschlußkanal anzuordnen. Die entsprechenden Anschlußstut­ zen eines derartigen Ventils schließen dementsprechend einen Winkel von etwa 90° ein. Diese gewinkelte Anordnung ist zweckmäßig, weil im Motorraum eines Kraftfahrzeugs oft sehr beengte Raumverhältnisse anzutreffen sind. Bei her­ kömmlichen Ventilen ist der Ventilsitz und das mit ihm zusammenwirkende Venti­ lelement im Anschlußkanal angeordnet. D. h., bei den üblichen Einbau lagen bzw. -neigungen des Bremskraftverstärkers von 0° bis 90° gegenüber der Horizontalen (bezogen auf dessen mit einem Rückschlagventil bestückte Stirnseite) weist der Anschlußkanal stets ein zum Bremskraftverstärker bzw. zum Ventilelement hin gerichtetes Gefälle auf. Die Folge ist, daß sich im Anschlußkanal durch Konden­ sationsvorgänge gebildetes Wasser ansammelt und zum Ventilelement bzw. dem mit ihm zusammenwirkenden Ventilsitz hinfließen kann. Ebenso läßt sich nicht ausschließen, daß Kraftstoff oder Kraftstoffdämpfe zum Rückschlagventil gelan­ gen und flüssiger Kraftstoff durch den Anschlußkanal zum Bremskraftverstärker gelangen kann.

Wenn jedoch, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Ventilelement mit seinem Ventilsitz im Saugkanal angeordnet wird, ist eine Ansammlung von kondensiertem Wasser bzw. von Kraftstoff im Ventilbereich praktisch ausgeschlossen. Durch die etwa rechtwinklige Anordnung ist nämlich bei den in Frage kommenden Einbaula­ gen von etwa 0° bis 90° (wiederum bezogen auf die mit dem Rückschlagventil bestückte Stirnseite des Bremskraftverstärkers) gegenüber der Horizontalen der Saugkanal stets mit einem zum saugenden Bauteil hinführenden Gefälle bzw. vom Ventilsitz und dem Ventilelement wegführenden Gefälle angeordnet. In dem Saugkanal kondensiertes Wasser kann somit vom Ventilelement wegfließen, so daß ein Festfrieren des Ventilelements am Ventilsitz im Winter nahezu ausge­ schlossen ist. Dementsprechend fließt in den Bereich des Ansaugkanals gelangter Kraftstoff wieder zurück zum Ansaugstutzen. Das Ventilelement wirkt quasi wie eine dem zum Bremskraftsverstärker hin abfallenden Anschlußkanal vorgeschalte­ te zusätzliche Barriere.

Ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil kann also bei einer beliebigen Einbau­ lage des Bremskraftverstärkers stets so um seinen Anschlußkanal als gedachte Drehachse gedreht werden, daß der Saugkanal das oben erwähnte Gefälle auf­ weist. Dementsprechend ist bei einer erfindungsgemäßen Bremsanlage ein erfin­ dungsgemäßes Ventil in der genannten Lage, d. h. also mit zum saugenden Mo­ tor-Bauteil hin abfallenden Saugkanal angeordnet.

Die Erfindung wird nun anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestell­ ten Ausführungsbeispiels eines Rückschlagventils näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Rückschlagventil in drei unterschiedli­ chen Einbaulagen A, B, C und

Fig. 2 eine Seitenansicht eines zum Teil geschnittenen und an einem Brems­ kraftverstärker angeschlossenen Rückschlagventils.

In Fig. 1 sind die für eine erfindungsgemäße Bremsanlage relevanten Teile, näm­ lich ein Bremskraftverstärker 1 und ein Rückschlagventil 2 schematisch darge­ stellt. Das Rückschlagventil 1 weist einen Anschlußkanal 3 auf, der in fluidischer Verbindung mit dem Unterdruckraum 5 des Bremskraftverstärkers 1 steht. Der Anschlußkanal verläuft z. B. etwa rechtwinklig zur Stirnseite 4 des Bremskraftver­ stärkers 1. Der Anschlußkanal geht in einen Saugkanal (6) über, der über eine entsprechende Leitung (nicht dargestellt) mit einem einen unterdruckerzeugenden bzw. saugenden Motor-Bauteil fluidisch verbunden ist und der etwa rechtwinklig zum Anschlußkanal 3 verläuft. Im Saugkanal ist nahe dessen anschlußkanalseiti­ gem Ende ein als Ventilplättchen 7 ausgebildetes Ventilelement angeordnet, das mit einem Ventilsitz 8 zusammenwirkt. Der Ventilsitz 8 ist so angeordnet, daß die von ihm aufgespannte Fläche etwa parallel zur Längsrichtung 9 des Anschlußka­ nals 3 ausgerichtet ist. Das mit dem Ventilsitz 8 zusammenwirkende Ventilplätt­ chen 7 ist dementsprechend so angeordnet, daß seine Planfläche parallel zu der vom Ventilsitz aufgespannten Ebene bzw. ebenfalls parallel zur Längsachse 9 des Anschlußkanals 3 verläuft.

Aufgrund der vorgeschlagenen Anordnung kann im Saugkanal gebildetes Kon­ denswasser bei einer Ausrichtung des Bremskraftverstärkers mit einem Winkel α von 0°-90° (Fig. 1A-Fig. 1C) in Pfeilrichtung 10 abfließen.

Das Ventilplättchen 7 oder auch ein anders gestaltetes Ventilelement kann ent­ weder unter Vorspannung am Ventilsitz 8 an liegen oder aber es ist frei auf einer Bewegungsbahn zwischen einer Schließstellung, in der es am Ventilsitz anliegt und einer Öffnungsstellung, in der es vom Ventilsitz abgerückt ist, beweglich. Bei Ventilen dieser Art ist die vorgeschlagene Anordnung ebenfalls zweckmäßig. Auch bei diesen Ventilen kann im Bereich des Ventilelements vorhandenes Kon­ denswasser zu einem Anfrieren des Ventilelements führen. Bei einer Anordnung gemäß Fig. 1A-C ist das Ventilplättchen 7 jedoch im wesentlichen stets schwer­ kraftbeaufschlagt, so daß es sich sowohl bei im Betrieb befindlichem als auch bei abgeschaltetem Fahrzeugmotor in seiner Öffnungsstellung befindet. Entscheidend ist, daß es bei abgeschaltetem Motor selbsttätig, d. h. schwerkraftbedingt, in seine Öffnungsstellung gelangt, ein Anfrieren am Ventilsitz ist daher ausgeschlossen.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich auch eine große Variati­ onsbreite im Hinblick auf die verschiedenen möglichen Einbaustellungen. Übli­ cherweise sind Bremskraftverstärker so im Motorraum angeordnet, wie in Fig. 1A gezeigt. Es sind aber auch Fälle denkbar, in denen der Bremskraftverstärker so wie in Fig. 1B und C angedeutet eingebaut ist. Während bei der Einbaulage A der Winkel α zwischen der Horizontalen 19 und der Längsachse 20 des Ansaugka­ nals 6 90° beträgt, beträgt dieser Winkel im Falle der Einbaulage B etwa 45°, wo­ gegen er bei der Einbaulage C etwa 0° beträgt. Die in C dargestellte Einbaulage stellt einen Grenzfall dar. Hier verhält sich ein frei bewegliches Ventilplättchen 7 in bezug auf die Schwerkraft quasi indifferent. Bereits bei einer geringen Abwei­ chung in Richtung auf die Einbaulage B hin, wenn also der Winkel α einen Wert < 0° annimmt, macht sich der Einfluß der Schwerkraft erfindungsgemäß bemerkbar, d. h., Kondenswasser fließt in Pfeilrichtung 10 ab und ein frei zwischen einer Öff­ nungs- und einer Schließstellung bewegliches Ventilplättchen 7 wird schwerkraft­ bedingt in seine Öffnungsstellung bewegt.

In Fig. 2 ist beispielhaft ein konkretes Ausführungsbeispiel dargestellt. Der An­ schlußkanal 3 wird dabei von einem Anschlußstutzen 11, und der Saugkanal 6 von einem Saugstutzen 16 eines Ventilgehäuses 13 gebildet. Beide Kanäle set­ zen sich im Ventilgehäuse 13 fort. Der Anschlußstutzen 11 und der Saugstutzen 12 sind gewinkelt am Ventilgehäuse 13 angeordnet und schließen einen Winkel von etwa 90° ein. Der Ventilsitz 8 wird von der dem Saugstutzen 12 zugewandten Stirnseite eines im Ventilgehäuse 13 angeordneten Rohrabschnittes 14 gebildet. Der vom Rohrabschnitt 14 umschlossene Raum ist fluidisch mit dem Anschlußka­ nal 3 verbunden. Zentral im Rohrabschnitt 14 ist ein Führungszapfen 18 angeord­ net, der sich koaxial zur Mittellängsachse 15 des Rohrabschnitts 14 erstreckt. Das Ventilplättchen 7 weist eine zentrale Öffnung auf, die von dem Führungszapfen 18 durchgriffen ist. Das Ventilplättchen 7 ist unter Vorspannung von einem Niederhal­ ter 16 in seiner Schließstellung gehalten.

Ein Ventil gemäß Fig. 2 arbeitet etwa wie folgt. Wenn der Druck auf der Motorseite, also im Saugkanal 6 geringer ist, als der Druck im Anschlußkanal 3 bzw. im Un­ terdruckraum 5 des Bremskraftverstärkers 1 werden die Ränder des Ventilplätt­ chen 7 in Richtung der Pfeile 17 vom Ventilsitz 8 abgehoben und es kann Luft aus dem Unterdruckraum des Bremskraftverstärkers durch das Rückschlagventil hin­ durchgesaugt werden. Bei den etwa gleichen Druckverhältnissen im Saug- und Anschlußkanal liegen die Ränder des Ventilplättchens infolge elastischer Rück­ stellkräfte und bedingt durch die o. g. Vorspannung wieder dichtend am Ventilsitz 8 an.

Bezugszeichenliste

1

Bremskraftverstärker

2

Rückschlagventil

3

Anschlußkanal

4

Stirnseite

5

Unterdruckraum

6

Saugkanal

7

Ventilplättchen

8

Ventilsitz

9

Längsrichtung

10

Pfeil

11

Anschlußstutzen

12

Saugstutzen

13

Ventilgehäuse

14

Rohrabschnitt

15

Mittellängsachse

16

Niederhalter

17

Pfeil

18

Führungszapfen

19

Horizontale

20

Längsachse
α Winkel

Claims (3)

1. Rückschlagventil für eine Hilfskraft-Bremsanlage, umfassend

• - einen mit einem Bremskraftverstärker (1) fluidisch verbindbaren Anschlußka­ nal, (3)
• - einen mit einem einen Unterdruck erzeugenden Motorbauteil fluidisch ver­ bindbaren Saugkanal (6) und
• - ein mit einem Ventilsitz (8) zusammenwirkendes, in Saugrichtung öffnendes und in Gegenrichtung schließendes Ventilelement,
  dadurch gekennzeichnet, daß der Saugkanal etwa rechtwinklig zum Anschlußkanal verläuft und der Ventilsitz und das Schließelement im Saugkanal angeordnet sind.

2. Unterdruckunterstützte Hilfskraft-Bremsanlage, mit

• - einem Bremskraftverstärker (1) und
• - einem Rückschlagventil, das einerseits mit dem Bremskraftverstärker und andererseits mit einem einen Unterdruck erzeugenden Motorbauteil fluidisch verbunden ist,
  dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil ein Rückschlagventil gemäß Anspruch 1 ist, wobei der Saugkanal (6) ein zum saugenden Motorbauteil hin gerichtetes Gefälle aufweist.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement ein mit dem Ventilsitz (8) zusammenwirkendes Ven­ tilplättchen (7) ist.