DE2927484A1

DE2927484A1 - Kraftverstaerker fuer fahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE2927484A1
Application number: DE19792927484
Authority: DE
Inventors: Lutz Eckart Albert Op Den Camp; Alfred William Thomas
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1978-07-08
Filing date: 1979-07-06
Publication date: 1980-01-24
Also published as: GB2024968B; JPS5511994A; GB2024968A; FR2430339A1; US4286501A

Description

PATENTANWÄLTE

WUESTHOFF - ν. PECHMANM - BEHRENS - GOETZ

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIRES AGREES PRES !.'OFFICE EUROPEEN DES BREVETS

DR.-ING. FRANZ VUESTHOFF DR. PHIt. FREDA WUESTHOFF (1927-195:6) DIPL.-ING. GERHARD PULS (1952-I971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN DR.-ING. DIETER BEHRENS

DIPL.-ING.;

D-8000 MÜNCHEN SCHWEIGERSTRASSE

telefon: (089) 66 20 ji telegramm! protectpatent telex: j 24 070

1A-52 540 6.JuIi 1979

Patentanmeldung

Anmelderin:

LUCAS INDUSTRIES LIMITED Great King Street Birmingham 19, England

Titel:

Kraftverstärker für Fahrzeugbremsanlagen

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ORIGINAL INSPEGTED

WUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS · GOETZ

PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE MANDATAIRES AGREES PRES l'oFFICE EUROPiEN DES BREVETS

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DR. PHIL. FREDA VUESTHOFF (1927-1956) DIPL.-ING. GERHARD PULS (1952-1971) DIPL.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHUANN DR.-ING. DIETER BEHRENS DIPl.-ING.; DIFL^PPVSpIq-IfKCyIyPERr GOBTZ

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D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2 te le fon : (0s9) 66 2o 51 telegramm: protectpatent telex: 524070 1A-52 540

Beschreibung

Kraftverstärker für Fahrzeugbremsanlagen

Die Erfindung betrifft einen Kraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage mit einem Gehäuse, in welchem eine bewegliche Wand zum Verstärken der von einem pedalbetätigten Eingangselement auf ein Ausgangselement ausgeübten Kraft angeordnet ist. Die bewegliche Wand ist mit einem Ventilkörper eines Ventils fest verbunden oder einstückig ausgebildet, welches den Differentialdruck steuert, der auf die bewegliche Wand ausgeübt wird. Der Ventilkörper hat einen Teil, der von einer Führung hinten im Gehäuse geführt wird. Normalerweise ist dieser Teil des Ventilkörpers von glatter, rohrförmiger Gestalt und in einer nach hinten weisenden rohrförmigen Verlängerung des Gehäuses verschiebbar geführt.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung hat in einem Kraftverstärker der genannten Art die Führung eine Bohrung von unrundem Querschnitt, und die Außenfläche des geführten Teils des Ventilkörpers hat in einer Ebene quer zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers gegenüber dem Gehäuse einen unrunden Querschnitt, um einer Drehbewegung des Ventilkörpers und der beweglichen Wand gegenüber dem Verstärkergehäuse Widerstand zu leisten.

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Damit läßt sich auf einfachste Weise verhindern, daß der Ventilkörper und die mit ihm fest verbundene oder einstückig ausgebildete bewegliche Wand in bezug auf das Gehäuse verdreht wird. Infolgedessen wird die - meist in Form einer Rollmembran ausge-

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führte - Abdichtung zwischen der beweglichen Wand ima nein Gehäuse geschont.

Dieses Merkmal der Erfindung eignet sich besonders zur Anwendung an Bremskraftverstärkern gemäß DE-OS 28 45 79 4. Diese Offenlegungsschrift offenbart Kraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage mit mindestens zwei ein Gehäuse bildenden Schalen, einer Membrananordnung, aus einer das Gehäuse in mindestens zwei Kammern unterteilenden Membran aus elastomerem oder anderem flexiblen Material, sowie einer Stützplatte und mit einer Steuerventilanordnung. Das Gehäuse ist dabei aus leichten Schalen hergestellt, die mittels Verbindungsbolzen in der Art von Stehbolzen miteinander verbunden sind, welche sich durch die Membrananordnung erstrecken und mit denen die Schalen zusammengehalten sind.

Bei solchen Kraftverstärkern muß die bewegliche Wand gegenüber jedem Verbindungsbolzen durch eine Gleitdichtung oder eine Membran abgedichtet sein. Wenn ein Bremskraftverstärker mit einem oder mehreren Verbindungsbolzen versehen ist, die sich durch die bewegliche Wand an gegenüber der Achse des Bremskraftverstärkers versetzten Stellen erstrecken, dann kann jede Drehbewegung der beweglichen Wand und der Steuerventilanordnung gegenüber dem Verstärkergehäuse zu einer ernsthaften Beschädigung der Gleitdichtung oder Membran führen.

Die Erfindung beseitigt diese Gefahr bei Kraftverstärkern der eingangs beschriebenen Gattung, bei denen sich ein Verbindungsbolzen durch die bewegliche Wand hindurch von einer Wand des Gehäuses an einer Seite der beweglichen Wand zu einer weiteren Wand des Gehäuses an der entgegengesetzten Seite der beweglichen Wand erstreckt und dabei mindestens dort, wo er die bewegliche Wand durchdringt, mit seiner Achse gegenüber der Längsachse des Ventilkörpers versetzt

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ist, wobei eine Dichtung den Verbindungsbolzen gegen die bewegliche Wand abdichtet.

Die Bohrung der Führung und der Querschnitt des geführten Teils des Ventilkörpers können beide polygonal gestaltet sein, haben aber vorzugsweise im wessentlichen elliptische Form, wobei sich die Hauptachse der Ellipse in der Einbaustellung vorzugsweise in einer im wesentlichen senkrechten Ebene erstreckt, um maximale Abstütztung gegenüber Kippbewegungen der beweglichen Wand zu bieten.

Der geführte Teil des Ventilkörpers der meisten bekannten Kraftverstärker der genannten Art ist hohlzylindrisch und die öffnung im Gehäuse ist von einer sich nach hinten erstreckenden rohrförmigen Verlängerung des Gehäuses begrenzt, wobei eine kombinierte Ringdichtung und Führung radial zwischen der radial inneren Fläche der rohrförmigen Gehäuseverlängerung und der radial äußeren Fläche des Ventilkörpers angeordnet ist. Zwischen/der Außenfläche der rohrförmigen Gehäuseverlängerung und dem hinteren Ende des Ventilkörpers ist eine Gummimansehette befestigt, die verhindern helfen soll, daß Staub an die Dichtungs- und Führungsanordnung gelangen kann. Diese Manschette muß allerdings perforiert sein, um die im Betrieb auftretende Volumenänderung der innerhalb der Manschette eingeschlossenen Luft aufnehmen zu können. Infolgedessen gelangt doch in gewissem Ausmaß Schmutz unweigerlich an die Dichtung und Führung und führt manchmal zu einem Ausfall der Dichtung mit dem dadurch verursachten Differentialdruckverlust im Gehäuse.

In einem Kraftverstärker der genannten Art ist deshalb gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Führung ein integraler Teil des Gehäuses, der unmittelbar mit der Außenfläche des Ventilkörpers in Eingriff steht, und der Ventilkörper ist gegenüber dem Gehäuse durch eine Rollmembran abgedichtet, die hinter der Führung liegt und so angeordnet

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ist, daß sie von einer Außenfläche des Ventilkörpers zu einer Innenfläche des Gehäuses rollt, wenn der Ventilkörper gegenüber dem Gehäuse nach vorn bewegt wird.

Die Rollmembran bewirkt nicht nur eine Abdichtung der hinteren Kammer des Gehäuses, sondern verhindert auch, daß Schmutz die miteinander in Eingriff stehenden Oberflächen erreicht.

Bei herkömmlichen Kraftverstärkern, bei denen die Dichtung eine Gleitdichtung gegenüber der Außenfläche des Ventilkörpers ist, mußte der Ventilkörper außen eine hohe Oberflächengüte haben. Wenn glasfaserverstärkte Kunststoffe verwendet werden, besteht nämlich eine große Gefahr, daß durch die Außenfläche des Ventilkörpers vorstehende Glasfasern die Dichtung beschädigen. Wird ein Ventilkörper aus Kunststoff verwendet, so erfordert das die Verwendung von teuren wärmehärtbaren Kunststoffen. Da erfindungsgemäß thermoplastische Werkstoffe für den Ventilkörper verwende.d werden können, ergibt sich eine Einsparung an Gewicht. Ein gespritzter thermoplastischer Ventilkörper hat eine rauhere Oberfläche als einer aus wärmehärtbaren Kunststoffen; aber dies ist von Vorteil für Führungszwecke, da Schmierfett besser an der Ventilkörperoberfläche gehalten wird, mit der das Gehäuse in Eingriff steht.

Vorzugsweise weist die mit dem Ventilkörper in Eingriff stehende Oberfläche des Gehäuses in Umfangsabständen voneinander angeordnete, sich axial erstreckende Nuten auf, um die der Bewegung des Ventilkörpers entgegengesetzten Reibungskräfte, zu vermindern.

Das Gehäuse ist vorzugsweise aus gespritztem Kunststoff hergestellt, und die Nuten werden während der Formgebung des Gehäuses ausgebildet.

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Der Ventilkörper steht vorzugsweise nach hinten über das Gehäuse vor, wenn er zurückgezogen ist, und die Rollmembran hat einen ersten Umfangswulst, der über dem hinteren Ende des Gehäuses befestigt ist, und einen zweiten Umfangswulst, der innerhalb des hinteren Endes des Ventilkörpers durch einen Haltering von C-förmigem Querschnitt gehalten ist, wobei das freie Ende eines Schenkels des Halteringes mit Schnappsitz in einer inneren ringförmigen Ausnehmung sitzt, die axial im Abstand vom hinteren Ende des Ventilkörpers vorgesehen ist.

Wenn die Außenfläche des geführten Teils des Ventilkörpers entsprechend dem. ersten Merkmal der Erfindung im Querschnitt unrund ist und eine Rollmembran in Übereinstimmung mit dem zweiten Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, wird für diesen Teil des Ventilkörpers eine elliptische Außenfläche gegenüber einer polygonalen Außenfläche bevorzugt, da eine Rollmembran sich nicht zur Verwendung an polygonalen Oberflächen eignet.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig.1 einen Längsschnitt durch einen Vakuum-Kraftverstärker gemäß der Erfindung mit einem Tellerventil;

Fig.2 eine vergrößerte Ansicht des hinteren Endes des Kraftverstärkers gemäß Fig.1;

Fig.3 den Schnitt 2-2 in Fig.1 bei dem Einzelheiten des Tellerventils fortgelassen sind;

Fig.4 einen Schnitt ähnlich Fig.3 durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel.

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Der Kraftverstärker gemäß Fig.1 weist ein Gehäuse aus zwei Schalen 1 und 2 aus gespritztem Kunststoff auf, zwischen deren zusammenwirkenden Rändern ein ümfangswulst 3 einer Rollmembran 4 gehalten ist, die an einer Stützplatte 5 aus Metall für die Membran befestigt ist. Die Stützplatte hat einen sich nach hinten erstreckenden rohrförmigen Bereich 6, der fest über dem Kopf eines rohrförmigen Ventilkörpers angebracht ist, welcher aus thermoplastischem Material gespritzt ist. Durch beide Schalen 1 und 2 und die Stützplatte 5 erstrecken sich in axialer Richtung zwei einander diametral gegenüberliegende Verbindungsbolzen 7 aus Metall, wobei die Stützplatte 5 gegenüber den Verbindungsbolzen 7 durch federnd nachgiebige Gleitdichtungen 9 abgedichtet ist. Die Verbindungsbolzen 7 übertragen im Betrieb Bremsreaktionskräfte von einem Hauptbremszylindergehäuse, an dem sie mit ihren vorderen Enden befestigt sind, zu einer Fahrzeugwand, an der sie mit ihren hinteren Enden befestigt sind.

Die Schale 2 des Gehäuses hat eine mit ihm einstückige, sich nach hinten erstreckende, rohrförmige Verlängerung 10 mit einem vorderen als Führung 11 ausgebildeten Bereich, der unmittelbar mit der Außenfläche 12 des hinteren Teils des Ventilkörpers 8 in Eingriff steht, um den Ventilkörper samt der Stützplatte 5 der Membran axial verschiebbar zu führen, und mit einem hinteren Bereich 14, der radial einen Abstand von der Außenfläche 12 hat.

Gemäß Fig.2 ist das hintere Ende des Bereichs 14 der Verlängerung 10 des Gehäuses mit einem sich radial nach außen erstreckenden Flansch 15 versehen, der einen ersten Ümfangswulst 16 einer Rollmembran 17 hält, wobei der Ümfangswulst unter ausreichender Umfangsspannung steht, um eine wirksame Dichtung mit der Verlängerung 10 des Gehäuses zu bilden. Im hinteren Ende des Ventilkörpers 8 ist ein zweiter Ümfangswulst 18 von einem Halteelement 19 gehalten, welches in wirk-

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samer Weise einen geschlossenen Ring 20 von C-förmigem Querschnitt aufweist. Der Ring 20 hat Schenkel 22,23 und 24, die so bemessen sind, daß das freie Ende des Schenkels 22 mit Schnappsitz in einer inneren ringförmigen Ausnehmung 25 im Teil 13 sitzt und der zweite Umfangswulst 1-8 radial außen gegen den Teil 13 gehalten wird, wobei der benachbarte Bereich 26 der Membran vorn gegen das freie Ende der Ausnehmung, 25 gehalten wird, um auf diese Weise wirksame Dichtungen herzustellen.

Der Zwischenbereich 27 der Membran rollt im Gebrauch von der Außenfläche 12 des Ventilkörpers 8 zur elliptischen Innenfläche des hinteren Bereichs 14 des Gehäuses, wenn der Ventilkörper 8 gegenüber der Schale 2 des Gehäuses nach vorn bewegt wird. Die Innenfläche bzw. der hintere Bereich 14 kann von beliebiger Gestalt sein, vorausgesetzt daß die Krümmung kontinuierlich ist.

Am Ende des Schenkels 22 und des Ventilkörpers ist eine Abschrägung 28 bzw. 29 ausgebildet, die das Anbringen des Halteelements 19 am Ventilkörper erleichtern.

Gemäß Fig.1 steht eine pedalbetätigte Eingabestange 30 an ihrem vorderen Ende mit einem Ventilsteuerelement 31 in Eingriff, welches an seiner Rückseite einen ersten ringförmigen Ventilsitz 32 hat, der mit einem im Ventilkörper ausgebildeten zweiten ringförmigen Ventilsitz 33 koaxial angeordnet ist. Mit den beiden Ventilsitzen 32 und 33 läßt sich bekannter Weise ein ringförmiges Tellerventilglied 34 in Eingriff bringen.

Wie Fig.3 zeigt, hat die Außenfläche 12 des Teils 13 des Ventilkörpers 8 über ihre ganze Länge hinweg einen elliptischen Querschnitt, und die Innenfläche der Führung 11 an der Verlängerung 10 des Gehäuses ist entsprechend gestaltet,

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außer daß die Führung 11 noch eine Reihe von in Umfangsrichtung in Abständen voneinander vorgesehenen, sich axial erstreckenden Ausnehmungen 35 aufweist, um die Berührungsfläche zwischen der Führung 11 und der Außenfläche 12 zu verkleinern und den zwischen dem hinteren Bereich 14, der Außenfläche 12 und der Rollmembran 17 begrenzten Raum 14' zu entlüften. Die radial innere Fläche 36 des Bereichs 13 des Ventilkörpers hat einen kreisförmigen Querschnitt, und die Hauptachse der elliptischen Außenfläche verläuft senkrecht, so daß die verdickten Bereiche des Teils 13 des Ventilkörpers oben und unten angeordnet sind, wodurch sie maximale Abstützung gegen Kippbewegungen der Membranstützplatte unter ihrem eigenen Gewicht und den durch das Pedalverbindungsgestänge ausgeübten senkrechten Kraftkomponenten bieten. In den verdickten Abschnitten des Bereichs 13 des Ventilkörpers sind zweckmäßigerweise auch Vakuumkanäle 37 angeordnet.

Bei dem in Fig.4 gezeigten abgewandelten Ausführungsbeispiel hat die Führung 11 an der Verlängerung 10 des Gehäuses statt der in Fig.3 gezeigten runden eine elliptische Außenfläche.

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L e e"ρ s e i t e

Claims

PATENTANWALTS , _Λ

DR. PHIL. FREDA ^UESTHOFF (1927-1956)

WUESTHOFF-v. PECHMAN N-BEHRENS-GOETZ _Di,^inö.gbrhardpols{i,j2-_Wi)

DIPl.-CHEM. DR. E. FREIHERR VON PECHMANN PROFESSIONALREPRESENTATIVESBEFORETHE EUROPEAN PATENT OFFICE DR.-ING. DIETER BEHRENS

MANDATAIRES AGREES PRES !.'OFFICE EUROPEEN DES BREVETS DIPt.-ING.; DIPL.--WIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

D-8000 MÜNCHEN 90 SCHWEIGERSTRASSE 2

telefon: (089) 662051 telegramm: protectpatent telex: 524070

1A-52 540

Patentansprüche

Kraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage mit einem ehäuse, einem pedalbetätigten Eingangselement, einem Ausgangselement, einer beweglichen Wand zur Erhöhung der vom Eingangselement auf das Ausgangselement aufgebrachten Kraft mittels eines auf die bewegliche Wand ausgeübten Differentialdruckes, das den Differentialdruck steuert und einen mit der beweglichen Wand verbundenen Ventilkörper aufweist, der einen von einer Führung hinten im Gehäuse gleitend geführten Teil hat, insbesondere Kraftverstärker, bei dem sich durch die bewegliche Wand hindurch von einer Wand zu einer weiteren Wand des Gehäuses ein Verbindungsbolzen erstreckt, der mindestens an der Stelle, an der er durch die bewegliche Wand tritt, mit seiner Achse gegenüber der Längsachse des Ventilkörperteils versetzt ist und gegenüber der beweglichen Wand abgedichtet ist, dadurch g e k e η η ζ e i chnet ,daß die Innenwand der Führung (11) und die Außenfläche (12) des geführten.Teils (13) des Ventilkörpers (8) unrunde Querschnitte haben.
2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Führung (11) und der Querschnitt des geführten Teils (13) des Ventilkörpers (8) im wesentlichen elliptische Gestalt hat.

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3. Kraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Innenfläche der Führung (11) und/oder die Außenfläche (12) des geführten Teils (13) des Ventilkörpers (8) Ausnehmungen (35) aufweist, durch die die Berührungsfläche zwischen der Führung (11) und dem geführten Teil (13) verkleinert ist.
4. Kraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Führung (11) mit dem Gehäuse (1,2) einstückig ausgebildet ist und unmittelbar mit der Außenfläche (12) des Ventilkörpers (8) in Eingriff steht, und daß der Ventilkörper (8) gegenüber dem Gehäuse (1,2) mittels einer Rollmembran (17) abgedichtet ist, die hinter der Führung (11) liegt·und so angeordnet ist, daß sie von einer Außenfläche des Ventilkörpers (8) zu einer Innenfläche des Gehäuses (1,2) rollt, wenn der Ventilkörper (8) gegenüber dem Gehäuse (1,2) nach vorn bewegt wird.
5. Kraftverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der geführte Teil (13) des Ventilkörpers (8) bei zurückgezogener Stellung des Ventilkörpers (8) nach hinten über das Gehäuse (1,2) hinausragt, und daß die Rollmembran (17) mit einem ersten Umfangswulst (16), der über dem hinteren Ende des Gehäuses (1,2) befestigt ist, und mit einem zweiten Umfangswulst (18) versehen ist, der innerhalb des hinteren Endes des Ventilkörpers (8) von einem Haltering (20) von im wesentlichen C-förmigem Querschnitt gehalten ist, wobei das freie Ende eines Schenkels (22) des Halteringes (20) mit Schnappsitz in einer inneren Ausnehmung (25) sitzt, die axial vom hinteren Ende des Ventilkörpers(8) entfernt vorgesehen ist.

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6. Kraftverstärker gemäß Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 5 mit Rückbeziehung auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hauptachse des elliptischen Querschnitts des geführten Teils (13) des Ventilkörpers (8) in der Einbaustellung des Kraftverstärkers zumindest annähernd senkrecht angeordnet ist.

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