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Beschreibung Girling Limited, Kings Road, Tyseley, Birmingham 11,
Warwickshire, England Vakuum-Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug Die Erfindung betrifft
eine nachfolgend als Vakuum-Bremsanlage bezeichnete Bremsanlage mit Vakuum-Hilfskraft
oder Vakuum-Fremdkraft, insbesondere eine Vakuum-Servo-Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug
und gegebenenfalls für dessen Anhänger, und bezieht sich auf eine Pumpe zur Verwendung
in einer solchen Bremsanlage.
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Bei älteren Vakuum-Bremsanlagen dieses Typs wird die Saugwirkung bzw.
der Unterdruck im Motoransaugrohr ausgenutzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuum-Bremsanlage
zu schaffen, bei der sich der zur Bremsbetätigung ausgenutzte Unterdruck aus dem
Motoransaugrohr verstärken läßt.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Vakuum-Bremsanlage für
ein Kraftfahrzeug in der Verwendung einer getrennten Vakuum-Pumpe.
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Diese getrennte Vakuum-Pumpe läßt sich dazu benutzen, das dem Motora-nsaugrohr
entnommene Vakuum (Unterdruck) zu verstärken, und läßt sich ähnlich der KrafStofförderpumpe
vom
Motor oder auf elektrischem Wege antreiben.
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Eine zur Lösung der Erfindungsaufgabe benutzte Vakuum-Pumpe zeichnet
sich erfindungsgemäß durch wenigstens zwei Pumpenstufen aus.
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In einer vorteilhaften Fortbildung der Erfindung ist das von der Pumpe
erzeugte Vakuum mit einem Vakuum-Fühler abtastbar, der in Abhängigkeit von einem
vorbestimmten Wert dieses Vakuums eine zusätzliche Vorrichtung zu betätigen vermag,
um weiteres Pumpen zu verhindern.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer
Ausführungsbexpiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit Vakuum-Hilfskraft-Betätigung,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Vakuum-Pumpe zur Verwendung in der in Fig. 1 dargestellten
Bremsanlage, Fig. 3 eine Fig. 2 ähnliche Schnittansicht einer Vakuum-Pumpe in einer
weiteren Ausbildungsform, Fig. 4 eine Fig. 2 ähnliche Schnittansicht einer Vakuumpumpe
in einer weiteren Ausbildungsform, Fig. 5 eine Seitenansicht eines Bauteils der
in Fig. 4 dargestellten Vakuum-Pumpe, Fig. 6 eine Schnittansicht einer Vakuum-Pumpe
in einer weiteren Ausbildungsform, Fig. 7 eine Schnittansicht einer Vakuum-Pumpe
in einer weiteren Ausbildungsform,
Fig. 8 eine Schnittansicht einer
Einzelheit aus Fig. 7, Fig. 9 eine Schnittansicht einer Vakuum-Pumpe in einer weiteren
Ausbildungsform, und Fig. 10 eine Schnittansicht einer Vakuum-Pumpe in einer weiteren
Ausbildungsform.
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Die in Fig. 1 dargestellte Bremsanlage mit Vakuum-Hilfskraft-Betätigung
weist einen vakuum-gestützten Hydraulik-Servomotor 1 mit einem Hydraulikzylinder
zur Versorgung der Bremsen mit Hydraulik-Druckmittel, eine Vakuum-Verstärkerpumpe
2 sowie Verbindungsleitungen 3 und 4 auf, mit denen die Vakuum-Verstärkerpumpe 2
an den Vakuum-Einlaß des Servomotors 1 und an ein Ansaugrohr 5 eines Fahrzeugmotors
6 angeschlossen ist, der eine Kraftabgabe 7 zum Antrieb der Vakuum-Verstärkerpumpe
aufweist. Die Kraftabgabe kann auf mechanischem Wege oder über die. elektrische
Anlage des Fahrzeuges erfolgen.
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Die in Fig. 2 gezeigte Pumpe weist einen in einem Pumpengehäuse 9
schwenkbar gelagerten Schwenkhebel 8 auf, der Teil des Abtriebsorgans 7 bildet und
durch die Drehung des Fahrzeugmotors im Uhrzeigersinn gegen die Rückstellkraft einer
Vorspannfeder 10 verstellbar ist. Der Schwenkhebel ist über eine Verbindungsstange
12 an eine Membran 11 angeschlossen, die in einer Kammer 14 von der Verbindungsstange
12 hin- und herbwegbar ist.
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Die Verbindungsstange 12 ist in die Kammer 14 durch eine Rollbalgdichtung
15 hindurch eingeführt. Zur Befestigung an der Verbindungsstange ist die Membran
zwischen zwei Anpreßplatten 16 und 17 eingeklemmt, die zwischen einer an der Verbindungsstange
ausgebildeten Schulter 18 und einem entsprechenden Befestigungsmittel 19 gehalten
sind. Die Membran unterteilt die Kammer in eine Hochvakuum-Kammerhälfte 20 und eine
Niedrigvakuum-Kammerhälfte 21. Jede Kammerhälfte ist mit einem Einlaß und einem
Auslaß versehen. Der Einlaß 22 der Hochvakuum-Kammerhälfte 20 ist mit einem Rückschlagventil
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gesteuert, das so ausgebildet ist, daß es die Ubertragung von
in der Kammerhälfte 20 erzeugtem Unterdruck über den Einlaß 22 und die Verbindungsleitung
3 unmStelbar zum Servomotor oder zu einem Vakuum-Speicher 13 gestattet, der zutreffendenfalls
von der Verbindungsleitung 3 abzweigt oder Teil dieser bildet.
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Der Auslaß 24 der Hochvakuum-Kammerhälfte 20 ist mit einem Rückschlagventil
25 gesteuert, das so ausgebildet ist, daß es die Abgabe von in der Kammerhälfte
20 erzeugtem Druck über eine Leitung 26 an den Einlaß 27 der Fiedrigvakuum-Kammerhälfte
21 gestattet. Der Einlaß 27 ist mit einem Rückschlagventil 28 gesteuert, das die
Einleitung des Druckes in die Kammerhälfte 21 gestattet. Der Auslaß 29 der Fiedrigvakuum-Kammerhälfte
21 ist ebenfalls mit einem Rückschlagventil 30 gesteuert, das die Einleitung von
in der Wiedrigvakuum-Kammerhälfte 21 erzeugtem Druck in die Verbindungsleitung 4
gestattet, die vom Auslaß 29 aus zum Motoransaugrohr 5 führt.
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Die genannten Ventile sind normalerweise alle geschlossen.
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Sobald sich jedoch die Membran entsprechend Fig. 2 nach rechts bewegt,
öffnet der erzeugte Druck das Ventil 25 und der Unterdruck öffnet das Ventil 28,
so daß der Inhalt der Hochvakuum-Kammerhälfte 20 an die Niedrigvakuum-Kammerhälfte
21 abgegeben wird. Sobald die Feder 10 die Membran nach links zurückstellt, öffnet
der Unterdruck das Ventil 23 und der Druck öffnet das Ventil 30. Daraus folgt, daß
mit einer einzigen Kammer eine zweistufige Pumpwirkung erzielt ist. Das Schließen
der Ventile erfolgt mit Federkraft, der Schließvorgang wird jedoch von den Drücken
und dem Vakuum in den Kammerhälften unterstützt.
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Die Verbindungsstange 12 und die Rollbalgdichtung sind der Niedrigvakuum-Kammerhälfte
21 zugeordnet, um deren Hubvolumen zu verringern.
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Die in Fig. 3 gezeigte Pumpe ist theoretisch ähnlich ausgebildet,
mit Ausnahme daß beide Hälften der Kammer 14 als parallelgeschaltete Hochvakuum-Stufen
wirken und daß die Aufgabe der Niedrigvakuum-Stufe von einer zusätzlichen Kammer
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wahrgenommen ist. Die Kammer 31 enthält eine weiterSe, El'einere
Membran 32, die über eine weitere Verbindungsstange 33 von einem weiteren, mit dem
Schwenkhebel 8 einstückig oder fest verbundenen Arm 34 angetrieben ist. Wenn das
Vakuumsystem noch unter atmosphärischem Druck steht, bewirkt ein Unterdruck im Motoransaugrohr
5, daß sich alle Ventile vollständig öffnen, wodurch der Druck im Vakuumsystem rasch
abgebaut wird, bis ein Niveau erreicht ist, bei dem die durch Bewegung der Hochvakuum-Membran
11 hervorgerufenen Druck schwankungen die Ventile 23 intermittierend schließen,
so daß die Membran 11 zu pumpen beginnt, wobei sie den Unterdruck im Ansaugrohr
beim Reduzieren des Druckes und beim Einleiten des intermittierenden Schließens
der Ventile 25 unterstützt. Die Ventile 28 und 30 bleiben geöffnet, bis der Druck
so weit herabgesetzt ist, daß die Niedrigvakuum-Membran wirksam wird. Bei dieser
Ausbildungsform ist eine rasche Minderung des Druckes möglich, ohne daß eine übermäßig
große Vakuum-Pumpe erforderlich wäre.
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Außerdem sei darauf hingewiesen, daß die Pumpe einen hohen Wirkungsgrad
aufweist, da die parallelgeschalteten Hochvakuum-Stufen nicht ihren eigenen Rückdruck.
erzeugen.
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Die in Fig. 4 dargestellte Ausbildungsform ist der Ausbildungsform
entsprechend Fig. 2 ähnlich, mit Ausnahme daß die Niedrig- und Hochvakuum-Stufen
gegeneinander vertauscht sind und daß die Leitung 26 innerhalb des GehGuses verläuft
und statt mit den beiden Ventilen 25 und 28 mit nur einem einzigen Ventil 35 gesteuert
ist. Außerdem weist diese Ausbildungsform eine druckbetätigte Sperrvorrichtung 36
auf, welche die Pumpe abschaltet, sobald der richtige Vakuumgrad erreicht ist. Die
Sperrvorrichtung ist als federbelasteter Kolben 37 ausgebildet, der in einem Zylinder
38 verstellbar ist. Der Zylinder 38 ist an einem Ende verschlossen und über eine
Innenleitung 39 mit dem Einlaß 22 verbunden, während er an seinem anderen Ende ins
Freie miindet. Bei ausreichendem Druckunterschied vermag sich der Kolben von einem
federbelasteten Sperrglied 40 zu lösen und eine nach unten ragende Stange 41 zum
geschlossenen
Ende des Zylinders 3d hin zu ziehen. Diese Stange
weist eine schllissellochförmige Öse 42 (Fig. 5) auf, durch die die Verbindungsstange
12 hindurchgesteckt ist. Solange der Kolben vol Sperrglied festgehalten ist, kann
sich die Verbindungsstange frei durch-die Öse hindurch verschieben, deren in der
Breite kleinerer Teil jedoch in eine in der Verbindungsstange ausgebildete Nut 43
eingreift, sobald der Kolben sich freigemacht hat. Die Verbindungsstange ist dadurch
blockiert und schaltet die Pumpe ab. Das Ende der Verbindungsstange 12 ist in dem
am Schwenkhebel 8 angreifenden Bereich gegabelt. Der Schwerkhebel drückt die Verbindungsstange
während eines Hubes gegen die Rü.ckstellkraft einer Feder 91. Bei biockierter oder
verriegelter Verbindungsstange löst sich der Schwenkhebel 8 während des Druckhubes
von der Verbindungsstange.
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Bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel sind die Niedrig- und Hochvakuum-Stufen
der Ausbildungsform entsprechend Fig. 2 in getrennte Kammern 44 und 45 unterteilt,
wobei, wie beim Beispiel entsprechend Fig. 4, eine Innenleitung 26 mit einem gemeinsamen
Ventil 35 vorgesehen ist.
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Die Ausbildungsform entsprechend Fig. 7 ist dem in Fig. 2 dargestellten
Beispiel ähnlich, mit Ausnahme daß sie als druckbetätigte Sperrvorrichtung 36 eine
zusßtzliche Eammer 47 ausweist. Die Kammer 47 ist von einer Membran 48 in zwei Ka-erhälften
49 und 50 unterteilt. Die Kammerhälfte 49 ist über Entlastungsöffnungen 51, die
andere Kammerhälfte 50 über eine Entlastungsöffnung 52 ans Freie angeschlossen.
Die Entlastungsöffnung 52 ist mit einer Kugel 53 und einem mit dieser zusasenwirkenden
Sitz 54 verschlossen, sobald der Druck auf einen ausreichenden Vakuumgrad herabgesetzt
ist. Der Sitz 54 ist am Ende einer Verlängerung 55 eines Kolbens 56 ausgebildet,
der in einem Zylinder 57 verschiebbar ist. Die Entlastungsöffnung 52 befindet sich
an dem dem Sitz 54 abgewandten Ende des Zylinders 57 und ist mit dem Sitz 54 über
eine Leitung 58 verbunden, welche sich durch den Kolben 56 und dessen Verlängerung
55 erstreckt. Der Kolben ist von einem federbelasteten
Sperrglied
59 und einer Vorspannfeder 60 normalerweise an dem Zylinderende gehalten, an dem
sich auch die Entlastungsöffnung 52 befindet. Etwa in der Mitte des Zylinders ist
eine Saugöffnung 61 ausgebildet, die mit einem (nicht gezeichneten) Rohr an den
Einlaß ?2 angeschlossen ist, so daß sich der Kolben 56 in Richtung auf die Saugöffnung
61 zu verstellt, sobald der Vakuumgrad ausreicht, die Vorspannfeder 60 und das Sperrglied
59 zu überwinden. Nahe des der Entlastungsöffnung 52 abgewandten Zylinderendes und
jenseits der Saugöffnung 61 ist eine Platte 62 angeordnet, die von einem Teil des
Zylinders 57 eine Teilkammer 62' für das von der Kugel 53 und dem Sitz 54 gebildete
Ventil abtrennt. Diese Teilkammer ist über eine Entlastungsöffnung 63 an die Kammerhälfte
50 angeschlossen.
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Die Verlängerung 55 dringt durch ein Loch 64 (Fig. 8) in der Platte
62 in die Teilkammer ein. Das Loch 64 ist beträchtlich größer als der Querschnitt
der Verlängerung, jedoch ist diese gegen die Platte normalerweise mit einem Dichtglied
65 abgedichtet, das normalerweise von einer Glocke 66 in Anlage sowohl an der Platte
als auch an der Verlängerung gehalten ist. Die Glocke 66, die von einer Feder 67
in Richtung auf die Platte 62 zu gedrängt ist, enthält die Kugel 53 und ist mit
ausreichender Höhe ausgeführt, so daß, außer bei niedergefahrenem Kolben, zwischen
dem Sitz 54 und der Kugel 53 ein Zwischenraum (Spiel) besteht. Die Glocke weist
Aussparungen 67' auf, so daß von der Entlastungsöffnung 52 her kommende Luft, die
durch den Zwischenraum strömt, über die Entlastungs- bzw.
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Belüftungsöffnung 63 in die Kammerhälfte 50 eindringen kann.
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Geht der Kolben nach unten, wird der Sitz zur abdichtenden Anlage
an der Kugel gebracht. Sodann wird die Glocke von der Platte 62 weg bewegt, so daß
die Entlastungs- bzw.-Belüftungsöffnung 63 nunmehr über das Loch 64 mit der Saugöffnung
61 in Verbindung steht. Die Vorspannfeder 91 kann nunmehr die Hauptmembran 11 nicht
nach links in die Ausgangsstellung für einen neuen Pumphub zurückstellen. Die Pumpe
ist dadurch außer Betrieb gesetzt.
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Fig. 9 und 10 zeigen eine auf den Schwenkhebel 8 wirkende Sperrvorrichtung.
Beim in Fig. 9 dargestellten Beispiel läßt sich ein von einem gegabelten Ende 72
einer Stange 73 gebildeter Anschlag von einer Membran 69 in einer gleichachsig angeordneten
Kammer 70 proportional dem Druckunterschied zwisdni dem Einlaß 22 und der Außenluft
verstellen, um die Rückstellbewegung des Schwenkhebels 8 unter der Wirkung der Feder
91 zu begrenzen. Beim Beispiel entsprechend Fig. 10 zieht ein Kolben 75, der proportional
dem Druckunterschied in einem quer zur Verbindungsstange 712 angeordneten Zylinder
76 verstellbar ist, über eine Pleuelstange 77 an einem drehbaren Anschlag 8, der
den Betrag der Winkelverstellung des Schwenkhebels 8 um seinen Schwenkzapfen 79
begrenzt.
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Aus dem Vorstehenden ergeben sich als wichtige Merkmale der Erfindung
die Verwendung einer Vakuum-Pumpe anstelle der Ausnutzung des Ansaugrohrunterdruckes,
die Verwendung einer Verstärkerpumpe zwischen dem Motoransaugrohr und einem vakuum-gestützten
Haupt zylinder einer Fahrzeug-Bremsanlage, bei einigen der geze$ten Ausbildungsformen
die Verwendung einer einzigen Membran zur Erzielung eines zweistufigen Pumpvorganges,
die Verwendung, wie z.B. in Fig. 4 bis 10 gezeigt, einer Sperrvorrichtung oder eines
anderen Zwangnittels zur Verringerung unnötiger Pumpenbetätigung, und die Anordnung
von Rückschlagventilen in der Weise, daß Unterdruck im Motoransaugrohr alle Ventile
öffnet und unmittelbar am vakuumgestützten Hauptzylinder wirksam wird, bis das darin
herrschende Vakuum sich dem des Ansaugrohres nähert.
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/Patentansprüche