DE2942416C2 - ,Vakuumverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumverstärker der 5<> im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art.

Solche Vakuumverstärker dienen dazu, die Bremskraft des Hauptbremszylinders eines Kraftfahrzeuges mittels Vakuum zu verstärken.

Bei einem bekannten Vakuumverstärker GB 05 638 der eingangs genannten Art drückt in seiner Ruhestellung die Rückführfeder den zweiten Ventilsitz an dem Ventilkolben gegen das Ventilglied, wobei der Rückführweg des Ventilkolbens bzw. der Antriebsstange durch Anschlagen eines an dem Ventilkolben *>o angebrachten Anschlagringes begrenzt wird. Dieser Vakuumverstärker hat den Nachteil, daß zwar der Spalt zwischen dem ersten Ventilsitz und dem Ventilglied eng ausgebildet werden kann, um eine kurze Ansprechverzögerung des Verstärkerkolbens bei Betätigung des ^b5 Bremspedals zu erzielen, daß dann aber bei Loslassen des Bremspedals der Druckausgleich zwischen den beiden Arbeitskammern durch den engen Spalt hindurch relativ langsam vor sich geht und daher die Rückführung des Verstärkerkolbens bzw. der Bremse eine relativ lange Zeit benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumverstärker zu schaffen, der ein schnelleres Ansprechverhalten aufweist.

Die erfindungsgemäße Lösung ist gekennzeichnet durch eine sich am Ventilzylinder abstützende Druckfeder, welche die Antriebsstange in Richtung deren Rückwärtsbewegung beaufschlagt, und eine auf der Antriebsstange axial einstellbare Anschlagplatte, die durch Anlage am Verstärkergehäuse das Ende der Rückwärtsbewegung der Antriebsstange festlegt.

Die erfindungsgemäße Anordnung läßt die genaue Einstellung eines engen Spaltes zwischen dem ersten Ventilsitz und dem Ventilglied in der Ruhestellung zu, womit eine kurze Ansprechverzögerung bei Betätigung der Bremse erzielt wird, und bewirkt außerdem bei Loslassen des Bremspedals durch Zusammenwirken der Rückführfeder mit der Druckfeder die Vergrößerung des Spaltes, wodurch ein rascher Druckausgleich zwischen den Arbeitskammern und somit eine Rückführung des Verstärkerkolbens mit geringer Verzögerung erzielt werden.

Der erfindungsgemäße Vakuumverstärker weist also sowohl bei Betätigung als auch bei Loslassen der Bremse ein günstiges Ansprechverhalten auf.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Vakuumverstärker;

F i g. 2 einen Schnitt durch den Verstärker entlang der Linie 11-11 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Teilansicht im Schnitt bei Rückführung der Antriebsstange der Fig. 1.

Der Verstärker besitzt ein Verstärkergehäuse I, dessen Inneres durch einen Verstärkerkolben 2 und eine Membran 3 in eine erste vordere Arbeitskammer A und eine zweite rückwärtige Arbeitskammer B unterteilt ist. Die Membran 3 ist an der rückwärtigen Oberfläche des Gehäuseinneren befestigt. Die Arbeitskammer A steht normalerweise mit dem Inneren eines Ansaugtopfes (nicht gezeigt) einer als Vakuumquelle dienenden Verbrennungskraftmaschine durch eine Vakuumleitung 4 in Verbindung, die an die vordere Oberfläche des Verstärkergehäuses 1 angeschlossen ist. Das Verstärkergehäuse 1 ist mit einem sich nach rückwärts erstreckenden Hüllzylinder la versehen, der sich zu einer Abschlußwand \b erstreckt, in der ein zur Atmosphäre offener Einlaß 5 vorgesehen ist.

Der Verstärkerkolben 2 ist normalerweise durch eine Rückführfeder 6 vorgespannt, die in der ersten Arbeitskammer A angeordnet ist und den Kolben in Richtung auf die zweite Arbeitskammer B drückt. Die Rückführung wird durch eine ringförmige Rippe 3a begrenzt, die von der rückwärtigen Oberfläche der Membran 3 vorsteht und gegen die innere Rückwand des Verstärkergehäuses zur Anlage kommt.

Der Verstärkerkolben 2 ist einstückig mit einem Ventilzylinder 7 ausgeführt, der sich konzentrisch von seiner rückwärtigen Oberfläche aus erstreckt. Der Ventilzylinder 7 wird gleitend in einem ebenen Lager 8 geführt, das im Zylinder la angeordnet ist, dessen rückwärtiges Ende durch den Einlaß 5 zur Atmosphäre hin offen ist. Der Ventilzylinder 7 weist am vorderen Ende seiner Innenwand einen ringförmigen Ventilsitz 9i auf.

Im vorderen Ende des Ventilzylinders 7 wird ein Ventiikolben 10 gleitend aufgenommen, der mit dem • orderen Ende der Antriebsstange 11 verbunden ist. Das rückwärtige Ende des Ventilkolbens 10 ist als ringförmiger Ventilsitz 92 ausgebildet, der vom ersten Ventilsitz 9i umgeben ist Der Ventilkolben 10 und die Antriebsstange 11 sind durch ein Kugelgelenk 34 miteinander verbunden, das aus einer Lagerbohrung 35 im Ventilkolben 10 und einem Kugelfortsaiz 36 tier Antriebsstange 11 gebildet wird. Der Kugelfortsatz 36 ist in der Lagtrbohrung 35 drehbar angeordnet, und ein Teil 35a der Bohrung 35 ist nach innen verstemmt, wodurch ein Ausschlüpfen des Kugelfortsatzes 36 aus der Bohrung 35 verhindert wird.

Die Antriebsstange 11 wird normalerweise durch eine Druckfeder 12 in Rückführrichtung vorgespannt, wobei der Rückführungsbereich durch eine einstellbare Anschlagplatte 13 bestimmt wird, die auf der Antriebsstange 11 mittels Gewinde einstellbar ist und an der Innenseite der Endwand \b anliegt. Infolgedessen kann durch Drehung der Anschlagplatte 13 ihre Stellung auf der Antriebsstange 11 verändert und so der Rückführbereich der Antriebsstange 11 eingestellt werden. Nach einer solchen Einstellung kann die Anschlagplatte 13 durch eine Gegenmutter 14 festgesetzt werden, die in ähnlicher Weise auf dem Gewinde der Antriebsstange 11 verstellbar ist. Die bewegliche Anschlagplatte 13 weist eine Entlüftungsbohrung 15 auf, um nicht die Verbindung 5 zur Atmosphäre zu blockieren. Anlageflächen /i, f₂ sind als sphärische Flächen auf der Anschlagplatte 13 und der Innenoberfläche dor Endwand Ib mit dem ungefähren Krümmungsmittelpnnkt ο im Kugelfortsatz 34 vorgesehen.

Am rückwärtigen Ende der Antriebsstange 11 ist ein im Lager 16 am Fahrzeugkörper Feines Kraftfahrzeuges schwenkbar angeordnetes Bremspedal 17, das durch ein bekanntes einstellbares Verbindungsglied 18 mit der Antriebsstange 1* verbunden ist. Das Bremspedal 17 ist mit einer Rückführfeder 19 verbunden, um das Pedal in die Ausgangslage zurückzuführen.

Wenn das Bremspedal 17 verschwenkt wird, beschreibt der Verbindungspunkt zwischen Pedal und Antriebsstange 11 einen Kreisbogen und folglich wird die Antriebsstange 11 um den Punkt ο im Kugelgelenk verschwenkt.

Ein Basisende 20a eines zylindrischen Ventilgliedes 20, dessen einander gegenüberliegende Enden offen sind, wird durch einen das Ventilglied haltenden Zylinder 21 gegen die innere Wand des Ventilzylinders 7 gehalten. Das Ventilglied 20 besteht aus elastisch nachgiebigem Material wie Gummi, und ein membranartiger Mittelabschnitt 20£> mit geringer Wandstärke erstreckt sich radial vom Basisende 20a nach innen, und ein Ventilteil 20c mit großer Wandstärke ist an dem inneren peripheren Ende des Mittelabschnittes 20b vorgesehen. Der Ventilteil 20c liegt dem ersten und zweiten Ventilsitz 9i, 92 gegenüber. Der Ventilteil 20c kann durch Deformation des Mittelabsehnitts 20b vorwärts und rückwärts bewegt werden und kann auch zur Anlage am vorderen Ende des Zylinders 21 kommen.

Eine ringförmige Verstärkungsplatte 22 ist im Ventilteil 20c eingebettet, und eine Ventilfeder 23 kann auf die Verstärkungsplatte 22 einwirken und den Ventilteil 20cgegen die Ventilsitze 9| und 92 drücken.

Der äußere Teil des ersten Ventilsitzes 9i steht normalerweise in Verbindung mit der ersten Arbeitskammer A. und zwar über die Bohrung 24 im Verstärkerkolben 2.

Der mittlere Teil des ersten und zweiten Ventilsitzes 9i, 9i ist durch eine weitere Bohrung 25 mit der Arbeitskammer B und der innere Teil des zweiten Ventilsitzes 92 ist mit dem Einlaß 5 für die Atmosphäre durch den !nnenraum des Ventilgliedes 20 verbunden.

Der Ventüzylinder 7 weist an seinem äußeren Ende eine öffnung mit Filtern 26 und 27 auf, durch die durch den Einlaß 5 eintretende Luft gereinigt wird. Diese

ίο Filter sind verformbar, um die Funktion der Antriebsstange 11 nicht zu behindern.

Im Zentralteil der vorderen Oberfläche des Verstärkerkolbens 2 sind nacheinander von innen nach außen ein Druckaufnahmekolben 28, ein nachgiebiger Kolben 29 aus Gummi oder dergl. mit größerem Durchmesser als dem des Kolbens 28 und ein Antriebskolben 30 mit einem dem Kolben 29 entsprechenden Durchmesser vorgesehen. Der Druckaufnahmekolben 28 nimmt einen kleinen Schaft 10a auf, der sich vom vorderen Ende des Ventilkolbens 10 aus erstreckt, und der Antriebskolben 30 nimmt das Basisende einer Antriebsstange 31 auf, die sich gleitend durch die Frontwand des Verstärkergehäuses 1 hindurch erstreckt. Die Abtriebsstange 31 ist mit einem Kolben eines bekannten Bremshauptzylinders (nicht gezeigt) verbunden, um denselben zu betätigen.

In den Zeichnungen bezeichnet 32 einen Bolzen, durch den das Verstärkergehäuse 1 am Körper Feines Automobils, und 33 einen Bolzen, mittels dem der

jo Hauptbremszylinder an der Vorderfront des Verstärkergehäuses 1 befestigt wird.

Nachstehend wird die Funktion des Verstärkers erläutert. Der Verstärker in Fig. 1 befindet sich in Ruhestellung; und der Ventilkolben 10, die Antriebs-

.55 stange 11 und das Bremspedal 17, die miteinander verbunden sind, befinden sich in einer zurückgezogenen Stellung, in der die bewegliche Anschlagplatte 13 durch die Federkraft der Druckfeder 12 gegen die Endwand \b gedrückt wird. Der Ventilkolben 10 drückt mittels des zweiten Ventilsitzes 92 gegen die Frontfläche des Ventilteils 20c, so daß dieser in leichten Kontakt mit der Frontfläche des Haltezylinders 21 kommt und ein kleiner Spalt gö zwischen der ersten Ventilsitzfläche 9| und dem Ventilteii 20cgebildet wird. Diese Verhältnisse

·»> können leicht durch entsprechende Einstellung der verschiebbaren Anschlagplatte 13, wie oben beschrieben, eingestellt werden.

Auf diese Weise kommt die erste Arbeitskammer A, in der stets ein Vakuum aufrechterhalten wird, durch die Bohrung 24, den Spalt go und die Bohrung 25 in Verbindung mit der zweiten Arbeitskammer B, und die öffnung in der Frontfläche des Ventilteils 20c wird durch die zweite Ventilsitzfläche 9₂ verschlossen, so daß das Vakuum in der ersten Arbeitskammer A der zweiten

« Arbeitskammer B mitgeteilt wird, d. h. in beiden Arbeitskammern herrscht das gleiche Vakuum. Infolgedessen nimmt der Verstärkerkolben 2 durch die Kraft der Rückführfeder 6 die gezeigte zurückgezogene Stellung ein.

Wenn das Bremspedal 17 betätigt wird, um das Fahrzeug abzubremsen, wird die Antriebsstange 11 und der Ventilkolben 10 nach vorn bewegt. Dadurch wird der Ventilteil 20c unter dem Druck der Ventilfeder 23 nach vorn bewegt, d. h. er folgt dem Ventilkolben 10. Da jedoch der Spalt go zwischen dem ersten Ventilsitz 9| und dem Ventilteil 20c, wie erwähnt, sehr klein ist, kommt der Ventilteil 20c sofort am ersten Ventilsitz 9i zur Anlage, wodurch die Verbindung zwischen den

beiden Arbeitskammern A und B unierbrochen wird. Gleichzeitig löst sich der zweite Ventilsitz 9i vom Ventilteil 20c, wodurch die Arbeitskammer B mit dem Inneren des Ventilgliedes 20 oder dem Einlaß 5 für die Atmosphäre über die Bohrung 25 in Verbindung kommt. Infolgedessen dringt der Atmosphärendruck schnell in die Arbeitskammer B ein, d. h. der Druck in der Arbeitskammer B wird höher als der in der ersten Arbeitskammer A, so daß der Verstärkerkolben 2 infolge der Druckdifferenz gegen den Druck der Rückführfeder 6 nach vorn gedruckt wird und dabei die Abtriebsstange 31 über den nachgiebigen Kolben 29 und den Abtriebskolben 30 nach vorn schiebt, wodurch der (nicht gezeigte) Hauptzylinder betätigt wird, um das Fahrzeug abzubremsen.

Andererseits drückt der kleine Schaft 10a des Ventilkolbens 10 beim Vorschub über den den Druck aufnehmenden Kolben 28 gegen den nachgiebigen Kolben 29, der dadurch ausgedehnt wird. Die Ausdehnungsdeformation des Kolbens 29 vermittelt einen Teil der auf die AbtriebssiangeSi wirkenden Reaktionskraft über den Ventilkolben 10 zurück zum Bremspedal, wodurch der Fahrer die Wirkung der Bremskraft über die Abtriebsstange 31 verspürt. Wird das Bremspedal losgelassen, werden die Antriebsstange 11 und der Venlilkolben 10 zunächst durch die gemeinsam wirkenden Kräfte der Rückführfeder 19 und der Druckfeder 12 zurückbewegt. Bei dieser Rückstellbewegung kommt der zweite Ventilsitz 92 an dem Ventilteil 20c zur Anlage, und dadurch löst sich der Ventilteil 20c von dem ersten Ventilsitz 9i. Der dabei entstehende Spalt g\, wie in F i g. 3 gezeigt, läßt den Druckausgleich zwischen den beiden Arbeitskammern A und B zu, so daß der Verstärkerkolben 2 durch die Kraft der Rückführfeder 6 zurückgeschoben werden kann, was zum Lösen der Bremse führt.

Wegen der relativ hohen Rückstellkraft an dem Ventilkolben 10 drückt der Ventilsitz 92 stark auf den Ventilteil 20c, wodurch das Ventilglied 20 komprimiert und in seinem Mittelabschnitt 206 deformiert wird.

Daher ist der in Fig. 3 gezeigte Spalt g\, der bei der Rückstellbewegung entsteht, größer als der sehr enge Spalt #o (F ig. 1) in der Ruhelage der Antriebsstange 11 und seine Breite hängt von der Größe der Rückstellkraft

^r> des Ventilkolbens 10a ab. Daraus resultiert ein verminderter Strömungswiderstand an dem Spalt und folglich ein schneller Druckausgleich zwischen den Arbeitskammern A und B, so daß der Verstärkerkolben 2 mit nur geringer Verzögerung zurückgeführt wird.

i" Im Verlauf der Rückstellbewegung der Antriebsstange 11 kommt dann die Anschlagplatte 13 zum Anschlag an der Endwand Ib des Verstärkergehäuses 1, wodurch die Druckfeder 12 außer Wirkung gesetzt wird. Damit wird die Rückstellkraft vermindert, und das Ventilglied

■ Ί 20 kann sich durch seine eigene elastische Kraft mit Unterstützung der Kraft der Ventilfeder 23 in seine ursprüngliche Form (in der Zeichnung nach links) zurückbewegen, so daß der Spalt wieder die kleine Breite ^o annimmt.

-'« Die Filter 26 und 27 behindern die Relativbewegung zwischen der Antriebsstange 11 und dem Ventilzylinder 7 nicht, da sie deformierbar sind. Im übrigen könnten die Filter auch räumlich anders angeordnet sein.

Da der Verstärkerkolben mit der Antriebsstange über

-i das Kugelgelenk verbunden ist und der Mittelpunkt der sphärischen Kontaktflächen zwischen der Endwand des Hüllzylinders und der Anschlagplatte etwa mit dem Mittelpunkt des Kugelgelenks zusammenfällt, bleibt — auch bei ungenauer Fertigung oder Montage — der

i» Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Kugelgelenks und den Kontaktflächen im wesentlichen stets konstant. Folglich bleibt die Einstellung des Ventilkolbens in der Ruhestellung und somit auch der einmal richtig eingestellte Spalt erhalten, so daß es einer Nachbesse-

J> rung der Einstellung nach Einbau des Verstärkers in ein Fahrzeug nicht mehr bedarf.

Zusätzlich arbeitet der Verstärker geräuschlos und besitzt eine lange Lebensdauer, da die Wucht des Ventilkolbens bei seiner Rückführung von dem elastisehen Ventilglied aufgenommen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vakuumverstärker mit einem Verstärkerkolben, der das Innere eines Verstärkergehäuses in eine innen mit einer Vakuumquelle verbundene erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer unterteilt, ferner mit einem Ventilzylinder, der von der Rückseite des Verstärkerkolbens vorspringt, einen ersten ringförmigen Ventilsitz an seiner Frontseite aufweist und einen Ventilkolben verschiebbar aufnimmt, welcher einen zweiten ringförmigen Ventilsitz trägt, der von dem ersten Ventilsitz umgeben wird, und mit einer Antriebsstange versehen ist, wobei der Ventilzylinder ferner ein axialelastisches Ventilglied aufnimmt, das durch eine Vorspannung gegen den ersten und den zweiten Ventilsitz gedruckt wird, und wobei bei Rückführung des Vetuilkolbens die erste und die zweite Arbeitskammer durch einen Spalt zwischen dem ersten Ventilsitz und dem Ventilglied miteinander in Verbindung treten, während bei der Vorwärtsbewegung des Ventilkörpers die zweite Arbeitskammer über einen Abstand zwischen dem zweiten Ventilsitz und dem Ventilglied mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht wird, sowie mit einer Rückführfeder und mit einem Anschlag zur Begrenzung des Rückführungsweges der Antriebsstange, gekennzeichnet durch eine sich am Ventilzylinder (7) abstützende Druckfeder (12), Welche die Antriebsstange (11) in Richtung deren Rückwärtsbewegung beaufschlagt und eine auf der Antriebsstange (II) axial einstellbare Anschlagplattc (13), die durch Anlage am Verstärkergehäuse (1) das Ende der Rückwärtsbewegung der Antriebsstange festlegt.

2. Vakuumverstärker nach Anspruch 1, mit einem Hüllzylinder am rückwärtigen Ende des Verstärkergehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß der Hüllzylinder (\a) eine radial nach innen verlaufende Endwand \\b) zur Anlage der Anschlagplatte (13) aufweist.

3. Vakuumverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Anschlagplatte (13) eine Gewindeverbindung zur Antriebsstange (11) vorgesehen ist.