DE2458517A1 - Bremsanlage - Google Patents

Description

• Bremsanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage, bestehend aus einem mit Unterdruck arbeitenden Bremskraftverstärker, der zur Erzeugung eines Unterdrucks mit einem Saugrohr eines Verbrennungsmotors verbunden ist.
• Mit Unterdruck arbeitende Bremskraftverstärker haben zunächst in den USA, im letzteren Jahrzehnt aber auch in Europa für Personenwagen sehr starke Verbreitung gefunden. In jüngster Zeit wird der Einsatz solcher Bremskraftverstärker problematisch, da die heutigen Motoren infolge geänderter Abgasbestimmungen vielfach den für den Betrieb der Bremskraftverstärker erforderlichen Unterdruck von 0,7 bis 0,8 atu nicht erzeugen können. Sinkende Vakue führen zu immer größer werdenden Arbeitskolben in den Bremskraftverstärkern oder zum Hintereinanderschalten mehrerer Arbeitskolben. Damit werden die äußeren Anmaße der Bremskraftverstärker immer größer. Durch den gegenwärtigen Trend zu kleineren Autos werden die Platzverhältnisse im Motorraum immer ungünstiger, so daß die Anordnung großer Bremskraftverstärker zu Schwierigkeiten führt.
• Man könnte natürlich daran denken, mit kleinen Bremskraftverstärkern zu arbeiten und den erforderlichen Unterdruck statt durch den Ottomotor des Kraftfahrzeugs von einer separaten Pumpe erzeugen zu lassen.
• Diese Lösung wird gegenwärtig bei Diesel-Fahrzeugen getroffen. Sie hat den Nachteil, d?ß die Pumpe und der ftir sie erforderlich werdende Antrieb teuer sind.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einem höheren Unterdruck arbeitet als am Ansaugrohr des Verbrennungsmotors zur Verfügung steht und gegenüber bekannten Ausführungen billiger und platz sparender ist.
• Diese Aufgabe wird durch eine pneumatisch angetriebene Vakuumpumpe mit einer zwischen Bremskraftverstärker und Saugrohr geschalteten Pumpenkammer und einer mit dem Saugrohr verbundenen Antriebskammer gelöst.
• Eine pneumatisch angetriebene Pumpe für Flüssigkeiten ist zum Beispiel durch die DT-OS 1 804 411 bekannt. Diese Pumpe könnte als Vakuumpumpe umgestaltet werden und für die erfindungsgemäße Bremsanlage Verwendung finden. Die Pumpe kann je nach der erforderlichen Förderleistung so gestaltet sein, daß die während des Betriebs des Kraftfahrzeugs auftretenden Druckschwankungen im Ansaugrohr die erforderliche Bewegung des Arbeitskolbens bewirken. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Umsteuerung für den Unterdruck vorzusehen.
• Die Vorteile der Erfindung liegen in erster Linie darin, daß bei der erfindungsgemäßen Bremsanlage die Pumpe keinen mechanischen Antrieb benö t irt. Sie kann dadurch an beliebiger Stelle im Motorraum angeord--et werden. Weiterhin ist sie wesentlich billiger als eine beispielsweise über Keilriemen oder eine Antriebswelle angetriebene Pumpe.
• Günstig ist auch, daß sowohl die Pumpe als auch der Bremskraftverstarker durch den Motor zunächst vorevakuiert werden. Die Pumpwirkung ist nur zur Erhöhrung des Vakuums erforderlich. Auf diese Weise ist sichergestellt, dpß der erforderliche Unterdruck in der Bremsanlage rasch erzeugt wird.
• Eine pneumatische Pumpe für die Bremsanlage nach der Erfindung sich net sich dadurch aus, daß die Pumpenkammer durch eine mit einer Feder in Richtung der Antriebskammer vorgespannte Membran von der Antriebskanmer getrennt ist und die Membran pumpenkammerseitig der Pumpenkolben, antriebskammerseitig der Antriebskolben ist.
• Zum Bau einer solchen Pumpe sind lediglich ein Gehäuse, die Membran mit der Feder und zwei Ventile erforderlich. Damit wird mit dem geringst denkbaren Aufwand eine Pumpe zur Erhöhung des Unterdrucks im Bremskraftverstärker geschaffen.
• Weitere für die vorliegende Erfindung besonders günstige pneumatische Pumpen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ihre besonderen Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Dabei wird Bezug genommen auf die Zeichnung. In der Zeichnung bedeuter Figur 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Bremsanlage mit einer erfindungsgemäßen pneumatischen Pumpe in Schnitt; Figur 2 einen Schnitt durch die erfindungsgem;iße Bremsanlage mit einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen pneumatischen Pumpe im Schnitt; Figur 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen pneumatischen Pumpe; Figur 4 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen pneumatischen Pumpe.
• Nunmehr wird zur Erläuterung der Erfindung zunächst auf die Figur 1 Bezug genommen. Die Figur 1 zeigt schematisch ein Ansaugrohr 1 eines nicht dargestellten Ottomotors eines Kraftfahrzeugs. Dieses Ansaugrohr 1 hat mit einem Vergaser 2 Verbindung. Vom Ansaugrohr 1 bzw.
• einer Verbindungsleitung zum Vergaser 2 führt eine Leitung 3 zu einer pneumatisch abgetriebenen Vakuumpumpe 4, die wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist und später erläutert wird. Über eine Leitung 5 hat die Vakuumpumpe 4 Verbindung mit einem mit Unterdruck betriebenen Bremskraftverstärker 6, durch den in üblicher Weise mittels eines Bremspedals 7 Bremsen 8 und 9 eines Kraftfahrzeugs betätigbar sind.
• Die pneumatisch angetriebene Vakuumpumpe besteht aus einem Gehäuse 10, welches durch eine Membran 11 in eine Pumpenkammer 12 und eine Antriebskammer 13 unterteilt ist. In der Pumpenkammer 12 befindet sich eine Feder 14, die die Membran 11 in Richtung der Antriebskammer 13 spannt. Über einen Kanal 15 hat die Antriebskammer 13 ständig Verbindung mit der Leitung 3 und damit mit dem Ansaugrohr 1 des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs. Von dem Kanal 15 zweigt ein Kanal 16 ab, der zur Pumpenkammer 12 führt. In diesen Kanal 16 ist ein Rückschlagventil 17 angeordnet, welches in Richtung von der Pumpenkammer zum Ansaugrohr öffnet. Die Pumpenkammer 12 hat weiterhin einen Einlaß 18 mit einem zur Pumpenkammer hin öffnenden Rückschlagventil 19. An diesen Einlaß ist die Leitung 5 und damit der Bremskraftverstärker 6 angeschlossen.
• Die beschriebene Bremsanlage wirkt wie folgt. Ist der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs in Betrieb, so entsteht im Ansaugrohr 1 ein Unterd.ruck. Dieser wird über die Leitung 3, dem Kanal 15 und der1 Kanal 16 dem Rückschlagventil 17 zugeführt. Das Rückschlagventil 17 öffnet, was zur Folge hat, daß die Pumpenkammer 12 vom Ansaugrohr 1 aus evakuiert wird. Das Rückschlagventil 19 öffnet dadurch zur Pumpenkammer 12 hin. Auf diese Weise kann vom Ansaugrohr 1 weiterhin der Bremskraftverstärker 6 evakuiert werden. Nimmt nun der Unterdruck, hervorgerufen durch eine Drehzahlminderung des Verbrennungsmotors, in der Antriebskammer 13 ab, so bewegt sich die Membran 11 in der Zeichnung gesehen nach links. Dadurch schließt das Rückschlagventil 19, während das Rückschlagventil 17 öffnet, so daß das durch die Verlagerung der Membran 11 verdrängte Volumen in der Pumpenkammer 12 über den Kanal 16 zum Ansaugrohr 1 gelangen kann. Wird der Unterdruck im Ansaugrohr 1 wieder größer, so nimmt auch der Druck in der Antriebskammer 13 ab. Die Feder 14 schiebt die Membran 11 in der Zeichnung gesehen nach rechts, wodurch der Unterdruck in der Pumpenkammer 12 sich vergrößert und Luft aus dem Bremskraftverstärker 6 über die Leitung 5 und dem Anschluß 18 in die Pumpenkammer 12 angesaugt wird. Bei einem erneuten Abfall des Unterdrucks im Ansaugrohr 1 bewegt sich die Membran wieder in der Zeichnung gesehen nach links und schiebt das angesaugte Volumen aus der Pumpenkammer 12 über das Rückschlagventil 17 zum Ansaugrohr 1.
• Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 unterscheidet sich von dem nach Figur 1 durch eine andere Gestaltung der pneumatisch angetriebenen Vakuumpumpe. Die Vakuumpumpe 4 hat nämlich eine Umsteuereinrichtung 20, durch die es möglich wird, daß die Antriebskammer 13 wahlweise mit dem Unterdruck im Ansaugrohr 1 und mit Außenluft Verbindung erhalten kann. Das Gehäuse 10 der Vakuumpumpe nach diesem Ausführungsbeispiel hat eine Steuerfläche 21, auf der ein Muschelschieber 22 angeordnet ist. Der Kanal 15 nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 mündet bei dieser Ausführungsform nicht unmittelbar in die Antriebskammer 13, sondern endet auf der Steuerfläche 21. Ebenfalls auf der Steuerfläche 21 endet ein Kanal 23 aus der Äntriebskarnmer 13. In der dargestellten Stellung befindet sich der Muschelschieber 22 in einer solchen Lage, daß die Kanäle 15 und 23 über den Muschelschieber 22 Verbindung haben. Damit ist die Antriebskammer 13 init dem Ansaugrohr 1 verbunden, so daß Unterdruck in der Antriebskammer 13 herrscht. Zur Umsteuerung des Muschelschiebers 22 dient ein Winkelheber 14, der mittels einer Feder 25 init dein Muschelschieber 22 verbunden ist. Der Winkelheber 24 ragt mit einem Schenkel 26 derart in die Antriebskammer 13, daß die Membran 11 bei einer Bewegung in Richtung der Antriebskammer 13 den Winkelheber 24 verschwenkt, so daß der Muschelschieber in der Zeichnung gesehen sich nach oben verschiebt.
• Die Vakuumpumpe nach der Ausführungsform gemäß Figur 2 wirkt wie folgt.
• Dargestellt ist in der Zeichnung derjenige Zustand, bei dem die Antriebskammer 13 unter Unterdruck steht. Die Feder 14 wird die Membran 11 in Richtung der Antriebskammer 13 verschieben. Bei dieser Bewegung wird über den Einlaß 18 Luft aus dem Bremskraftverstärker 6 angesaugt.
• Durch die Verschiebung der Membran 11 in der Zeichnung gesehen nach rechts wird dem Winkelheber 24 vorschwenkt. Dadurch verschiebt sich der Muschelschieber 22 in der Zeichnung gesehen nach oben. Dies führt dazu, daß der Kanal 23 Verbindung zur Außenluft erhält. Außenluft strömt in die Antriebskammer 13. Dadurch bewegt sich die Membran 11 wieder nach links gegen die Kraft der Feder 14 in die in der Zeichnung dargestellten Stellung. Gegen Ende dieses Hubs gelangt der Winkelheber 24 ebenfalls wieder in die dargestellte Stellung, so daß die Verbindung des Kanals 23 zur Außenluft unterbrochen wird. Die Antriebskammer 13 wird erneut evakuiert, so daß sich der Bewegungszyklus wiederholen kann. Wichtig ist, daß der Winkelheber über die Feder 25 so mit den Muschelschieber 22 verbunden wird, daß ein sogenannter Schnappeffekt eintritt.
• Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist in erster Linie die Umsteuereinrichtung 20 anders gestaltet als bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel. Die Vakuumpumpe 4 hat wiederum in einem Gehäuse 10 eine Antriebskammer 13 und eine Pumpenkammer 12. Die Pumpenkammer 12 ist durch einen Kolben 28 gebildet, der mittels einer Rollmembran 29 mit dem Gehäuse 10 dichtend verbunden ist. Auf dem Kolben 28 ist eine Kolbenstange 30 befestigt, die durch eine Trennwand 31 geführt ist.
• Auf der Kolbenstange 30 ist ein Schließglied 32 vorgesehen, welches aus zwei Ventiltellern 33 und 34 und einer Hülse 35 besteht, die die Ventilteller 33 und 34 miteinander verbindet. Die Ventilteller 33 und 34 befinden sich jeweils auf einer Seite der Trennwand 31. Je nach Stellung der Ventilteller 33 und 34 ist entweder ein Luftenschluß 36 oder ein Vakuumanschluß 37 geöffnet. Der Vakuumanschluß 37 hat über den Kanal 15 Verbindung mit dem Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors.
• Der Luftanschluß 36 hat über eine Bohrung 38 Verbindung zur Atmosphäre. Vom Luftanschluß 36 führt ein Kanal 39 in die Antriebskammer 13. Der Vakuumanschluß 37 mündet ebenfalls in die Antriebskammer 13.
• Auf der Kolbenstange 30 ist am dem Kolben 28 gegenüberliegenden Ende ein Federteller 40 gefesselt, gegen den sich eine Feder 41 abstützt.
• Diese Feder 41 stützt sich andererseits gegen die erwähnte Trennwand 31 ab. Das führt dazu, daß der Kolben 28 stets in Richtung zur Trennwand 31 hin vorgespannt ist. Um eine Verschiebung des Schließgliedes 32 sprungartig herbeizuführen, sind beidseitig der Ventilteller 33 und 34 Federn 42 und 43 auf der Kolbenstange 30 angeordnet.
• Die Vakuumpumpe nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 wirkt wie folgt. Dargestellt i.st in der Zeichnung diejenige Stellung, in der die Umsteuereinrichtung 20 gerade schalten will. Durch die Kraft der Feder A3 wird der Ventilteller 34 in LLichtung des Luftanschlusses 36 sprungartig verschoben, so daß der Luftanschluß 36 verschlossen ist.
• Dadurch wird die Verbindung der Antriebskammer 13 zur Außenluft unterbrochen. Gleichzeitig mit dem Verschließen des Luftanschlusses 36 wird der Vakuumanschluß 37 geöffnet, da der Ventilteller 33 über die Hülse 35 starr mit dem Ventilteller 34 verbunden ist. Es kann nunmehr Luft aus der Antriebskammer 13 über den Kanal 15 abgesaugt werden. Der Kolben 28 bewegt sich auf diese Weise in der Zeichnung gesehen nach rechts. Gegen Ende des Arbeitshubs legt sich die Feder 42 auf den Ventilteller 33. Dadurch wird der Ventilteller 33 mit zunehmender Kraft in Schließrichtung beaufschlagt. Es kommt der Punkt, wo die Raftung des Ventiltellers 34 auf den Luftanschluß 36 überwunden ist und der Ventilteller 34 schlagartig öffnet. Damit schließt ebenso schlagartig der Ventilteller 33. Die Vakuumverbindung über den Kanal 15 zur Antriebskammer 13 ist unterbrochen. Luft kann erneut durch den Luftanschluß 36 in die Antriebskammer 13 strömen, so daß der Kolben 28 sich wieder nach links bewegt und ein neuer Bewegungszyklus eingeleitet wird.
• Die Vakuumkammer gemäß Figur 4 ist konstruktiv gegenüber der nach Figur 3 abgeändert. Der Kolben 28 hat wiederum eine Kolbenstange 30, auf der Ventilteller 33 und 34 angeordnet sind. Die Ventilteller 33 und 34 sind in diesem Fall aber nicht mittels einer Hülse starr miteinander verbunden. Stattdessen sind in Verbindungslöchern '. Stifte 45 eingelegt, die eine solche Länge haben, daß entweder der Ventilteller 33 auf den Vakuumanschluß 37 aufliegt oder aber der Ventilteller 34 auf den Luftanschluß 36.
• Die Funktion dieser Vakuumpumpe ist ähnlich der nach Figur 3. Je nach Stellung des Kolbens 28 und damit der Kolbenstange 30 ist entweder der Ventilteller 33 oder aber der Ventilteller 34 in Offenstellung.
• Federn 42 und 43 auf der Kolbenstange 30 sorgen wiederum dafür, daß beim Öffnen und Schließen ein Sprungeffekt eintritt.

Claims (9)

Ansprüche

1. Bremsanlage, bestehend aus einem mit Unterdruck arbeitenden Bremskraftverstärker, der zur Erzeugung eines Unterdrucks mit einem Saugrohr eines Verbrennungsmotors verbunden i.st, g e k e n n -z e i c h n e t durch eine pneumatisch angetriebene Vakuumpumpe (4) mit einer zwischen Bremskraftverstärker (6) und Ansaugrohr (1) geschalteten Pumpenkammer (12) und einer mit dem Ansaugrohr (1) verbvndenen Antriebskammer (13).

2. Pneumatische Pumpe für die Bremsanlage nach Anspruch 1 mit einer Pumpenkammer, einem Pumpenkolben und einer Antriebskammer mit einem Antriebskolben, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pumpenkammer (12) durch eine mit einer Feder (14) in Richtung der Antriebskammer (13) vorgespannten Membran (11) von der Pumpenkammer (12) getrennt ist und die Membran (11) pumpenkammerseitig der Pumpenkolben, antriebskammerseitig der Antriebskolben ist.

3. Pneumatische Pumpe für die Bremsanlage nach Anspruch 1 mit einer Pumpenkammer, einem Pumpenkolben und einer Antriebskammer mit einem Antriebskolben, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pumpenkammer (12) durch ein mit einer Feder (14) in Richtung der Antriebskammer (13) vorgespannte Membran (11) von der Antriebskammer (13) getrennt ist und die Membran pumpenkammerseitig der Pumpenkolben und antriebskammerseitig der Antriebskolben ist, und daß eine Umsteuereinrichtung (20) zur wechselnden Beaufschlagung der Antriebskammer (1 3) mit Außenluft und Unterdruck vorgesehen ist.

4. Pneumatische Pumpe für die Bremsanlage nach Anspruch 1 mit einer Pumpenkammer, einem Pumpenkolben und einer Antriebskammer mit einem Antriebskolben, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Umsteuereinrichtung (20) aus einem Muschelschieber (22) besteht, der in Abhängigkeit von der Stellung der Membran (11) über einen Winkelheber (24.) betätigbar ist.

5. Pneumatische Pumpe für die Bremsanlage nach Anspruch 1 mit einer Pumpenkammer, einem Pumpenkolben und einer Antriebskammer mit einem Antriebskolben, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Pumpenkammer (12) durch einen in Richtung der Antriebskammer (30) mit einer Feder (14.) vorgespannten Kolben (28) begrenzt ist, der eine antriebskammerseitige Kolbenstange (30) hat, auf der axial verschiebbar ein aus zwei mit einer Hülse (35) miteinander verbundenen Ventiltellern (33,34) bestehendes Schließglied (38) eines Doppelventils angeordnet ist, und daß je nach Stellung des Kolbens (28) ein Luftanschluß (36) oder ein Vakuumanschluß (37) mit der Antriebskammer (13) verbindbar ist.

6. Pneumatische Pumpe nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kolbenstange (30) auf der den Kolben (28) abgewandten Seite einem Federteller (40) hat, gegen die die den Kolben (28) vorspannende Feder (14) einerseits abgestützt ist, und daß die Feder (14) andererseits gegen eine Trennwand (31) zwischen Kolben (28) und Federteller (40) abgestützt ist, in der der von dem Doppelventil gesteuerte Luftanschluß (36) und der Vakuumanschluß (37) vorgesehen sind.

7. Pneumatische Pumpe für die Bremsanlage nach Anspruch 1 mit einer Pumpenkammer, einem Pumpenkolben und einer Antriebskammer mit einem Antriebskolben, dadurch g e 1. e n n z e i c h n e t, daß die Pumpenkammer (12) durch einen in Richtung der Antriebskammer (13) mit einer Feder (14) vorgespannten Kolben (28) begrenzt ist, der eine antriebskammerseitige Kolbenstange (30) hat, auf der axial verschiebbar zwei Ventilteller (33,34) vorgesehen sind, durch die je nach Stellung des Kolbens (28) ein Luftanschluß (36) oder ein Vakuumanschluß (37) mit der Antriebskammer (13) verbindbar sind, daß der Luftanschluß (36) und der Vakuumanschluß (37) auf verschiedenen Seiten einer Trennwand (31) angeordnet sind, durch die die Kolbenstange (30) hindurchgeführt ist, und daß in der Trennwand (31) axial verschiebbare Stifte (45) vorhanden sind, über die beim Schließen eines Ventiltellers (33 oder 34) zwangsweise der andere Ventilteller (33 oder 34) in Offenstellung bewegbar ist.

8. Pneumatische Pumpe nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch g e k ri e n n z e i. c h n e t, daß auf der Kolbenstange (30) beidseitig des Schließgliedes Federn (42,43) vorgesehen sind, durch die das Schließglied je nach Stellung des Arbeitskolbens (28) in eine jeweils andere Stellung mit einem Sprungeffekt bewegbar ist.

9. Pumpe nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch g e -k e n n z e i. c h n c t, daß der Kolben (28) durch eine Rollmembran (29) in einem Gehäuse (10) der Vakuumpumpe (4) abgedichtet ist.