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Unterdruck-Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung betrifft einen Unterdruck-Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge
mit einer Unterdruckkammer, deren feststehende Kammerwand über mindestens ein die
Unterdruckkammer durchdringendes Kraftübertragungsbauteil mit dem Kraftfahrzeug
verbunden ist und deren axial bewegliche Kammerwand gegenüber der feststehenden
Kammerwand abgedichtet ist, mit einem mechanisch betätigbaren Steuerventil zur Steuerung
des Drucks in der Unterdruckkammer, dessen axial bewegliches Steuerventilgehäuse
mit der beweglichen Kammerwand und über eine gummielastische Reaktionsscheibe mit
einem Betätigungskolben eines Hauptbremszylinders verbunden ist.
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Bei einem derartigen bekannten Bremskraftverstärker (DE-OS 29 44 070)
ist die Unterdruckkammer im Ruhezustand des Bremskraftverstärkers mit der Atmosphäre
verbunden. Erst bei Betätigung wird die Unterdruckkammer über das Steuerventil mit
einer Unterdruckleitung verbunden; die Unterdruckkammer muß zunächst leergesaugt
werden, bevor die volle Verstärkungskraft zur Verfügung steht. Da die im Kraftfahrzeug
verfügbare Saugleistung beschränkt ist, ist die Ansprechzeit dieses Bremskraftverstärkerc
verhältnismäßig lang. Um eine kürzere Ansprechzeit zu erreichen,
müßte
ein Unterdruck-Speicherbehälter vorgesehen werden, der aber sehr groß bemessen werden
müßte, um ein auch für häufige Bremsvorgänge ausreichendes Speichervolumen verfügbar
zu haben.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Unterdruck-Bremekraftverstärker
der eingangs genannten Bauart so auszubilden, daß er auch ohne Unterdruck-Speicherbehälter
und bei einfachem kcnstruktiven Aufbau eine schnelle Ansprechzeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der der
Unterdruckkammer abgekehrten Seite der feststehenden Tammerwand zwischen dieser
und einer mit der beweglichen Kammert.and starr verbundenen Gehäusewand eine abgedichtete
Arbeitskammer gebildet ist, die durch das Steuerventil wahlweise mit der Unterdruckkammer
bzw. mit der Atmosphäre verbindbar ist, und daß die Unterdruckkammer ständig mit
einer Unterdruckleitung verbunden ist.
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Da die Unterdruckkammer ständig mit der Unterdruckleitung verbunden
ist, ist der für die Bremskraftverstärkung benötigte Unterdruck ständig und sofort
verfügbar. Die Aufrechterhaltung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer auch während
der Ruhestellung des Bremskraftverstärkers wird dadurch ermöglicht, daß die auf
der gegenüberliegenden Seite der feststehenden Kammerwand vorgesehene Arbeitskammer
in der Ruhestellung ebenfalls mit Unterdruck beaufschlagt ist, so daß ein Kräftegleichgewicht
besteht.
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Bei der Betätigung ist es nicht erforderlich, den Unterdruck in einer
Kammer des Bremskraftverstärkers erst aufzubauen; statt dessen wird die Arbeitskammer
mit der Atmosphäre verbunden,
so daß sich der dort zunächst herrschende
Unterdruck sehr rasch abbaut, und zwar unabhängig von der jeweils im Kraftfahrzeug
im Augenblick zur Verfügung stehenden Saugleistung.
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Es ist zwar bereits ein Unterdruck-Bremskraftverstärker bekannt (US-PS
3 321 915), bei dem auf der der Unterdruckkammer abgekehrten Seite der feststehenden
Kammerwand zwischen dieser und einer mit der beweglichen Kammerwand starr verbundenen
Gehäusewand eine abgedichtete Arbeitskammer gebildet ist. Hierbei liegt die ständig
mit der Unterdruckleitung verbundene Unterdruckkammer aber auf der dem Hauptbremszylinder
zugekehrten Seite der feststehenden Kammerwand. Die bewegliche Kammerwand ist nicht
mit dem Steuerventilgehäuse, sondern unmittelbar mit dem Hauptbremszylinder verbunden,
d. h. der Hauptbremszylinder ist axial beweglich angeordnet. Dies macht es erforderlich,
die hydraulischen Bremsleitungen über bewegliche Schlauchverbindungen anzuschließen.
Da sich der Hauptbremszylinder bei der Betätigung unter der Wirkung des Unterdrucks
auf das Steuerventil zu bewegt, ist der Betätigungsweg verhältnismäßig gering, sofern
eine Bremskraftverstärkung stattfindet. Bei Ausfall des Unterdrucks für die Bremskraftverstärkung
wird jedoch der Betätigungsweg wesentlich länger, was für den Fahrer des Kraftfahrzeuges
ein erhebliches Unsicherheitsgefühl hervorruft, das durch das Fehlen der Bremskraftverstärkung,
d. h. durch die wesentlich erhöhte erforderliche Betätigungskraft noch vergrößert
wird und dazu führt, daß der Fahrer beim Ausfall der Bremskraftverstärkung meistens
nicht mehr in der Lage ist, eine ausreichende Bremsung durchzuführen.
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In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die feststehende
Kammerwand mittels einer axial beweglichen
Dichtung gegenüber einem
hauptzylinderseitigen Teil des Steuerventilgehäuses abgedichtet ist, und daß ein
zwischen dem Steuerventilgehäuse und dem Hauptbremszylinder liegender, abgedichteter
Raum über Luftkanäle mit dem Steuerventil und mit der Arbeitskammer in Verbindung
steht. Damit wird in konstruktiv sehr einfacher Weise die Möglichkeit geschaffen,
die erforderliche Leitungsverbindung zwischen dem Steuerventilgehäuse und der Arbeitskammer
herzustellen.
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Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform erwiesen,
bei der die bewegliche Kammerwand mit der Gehäusewand und einem beide Wände verbindenden
Gehäuseumfangsabschnitt ein geschlossenes, axial bewegbares Unterdruckgehäuse bildet,
das an seinen beiden axialen Enden über axial bewegbare Dichtungen gegenüber einem
mit der feststehenden Wand verbundenen zentralen Rohr abgedichtet ist. Hierbei bildet
das zentrale Rohr das Kraftübertragungsbauteil, über das der Hauptbremszylinder
mit der Befestigungsstelle am Kraftfahrzeug verbunden ist.
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Das zentrale Rohr bildet zugleich die Führung für das bewegliche Unterdruckgehäuse.
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Zweckmäßigerweise ist hierbei die bewegliche Kammerwand über radiale
Stege, die durch Längsschlitze des zentralen Rohrs ragen, mit dem Steuerventilgehäuse
verbunden. Dadurch erfolgt eine im wesentlichen direkte Kraftübertragung auf sehr
kurzem Weg zwischen dem Unterdruckgehäuse, an dem die Verstärkungskrct angreift,
und dem Steuerventilgehäuse, auf das die Verstärkunkraft ausgeübt werden muß.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die bewegliche
Kammerwand mit einem konzentrischen Rohransatz verbunden ist, der das zentrale Rohr
umgibt und an seiner
Außenseite über eine bewegliche Dichtung gegenüber
einem umgebenden Rohr abgedichtet ist, das an seinem einen Ende mit dem Ende des
zentralen Rohrs verbunden ist und an seinem anderen, der beweglichen Kammerwand
zugekehrten Ende einen Befestigungsflansch trägt. Hierdurch wird erreicht, daß trotz
der durch den axialen Weg der beweglichen Kammerwand bedingten Baulänge der Bremskraftverstärker
nicht zu weit in den Motorraum des Kraftfahrzeugs ragt, weil sich die Verbindungsstelle
mit dem Kraftfahrzeug, beispielsweise mit der Spritzwand, nicht am äußeren Ende
des Bremskraftverstärkers befindet, da ein Teil des Bremskraftverstärkers über die
Befestigungsstelle hinausragt.
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Die Dichtung liegt dabei an der Außenseite des Rohransatzes, so daß
die Dichtung nicht über die Längsschlitze des zentralen Rohrs bewegt werden muß.
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An der Außenseite der Gehäusewand ist zweckmäßigerweise eine feststehende
Schutzkappe angeordnet, die einen Bewegungsraum für die Gehäusewand umschließt.
Dadurch wird verhindert, daß sich die bewegliche Gehäusewand frei in den Motorraum
des Kraftfahrzeugs bewegt.
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Die Dichtungen an den beiden Enden des Unterdruckgehäuses können als
Rollmembranen ausgeführt sein, die wegen der fehlenden Reibung besonders wenig störanfällig
sind und keine hohen Anforderungen an die Bearbeitung der Flächen der gegeneinander
bewegten Teile stellen.
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Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens besteht darin,
daß die feststehende Kammerwand über Zugbolzen, die die Unterdruckkammer und die
bewegliche Kammerwand durchdringen und gegenüber dieser abgedichtet sind, mit einem
Befestigungsflansch verbunden ist und über einen Rohransatz mit dem Hauptbremszylinder
verbunden
ist. Da hierbei ein das Steuerventilgehäuse umgebendes zentrales Rohr fehlt, kann
das Steuerventilgehäuse unmittelbar oder sogar einstückig mit der beweglichen Kammerwand
verbunden werden. Dadurch läßt sich eine besonders raumsparende Bauweise erreichen.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert,
die in der Zeichnung dargestellt sind.
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Es zeigt: Fig. 1 einen Bremskraftverstärker im Längsschnitt und Fig.
2 abgewandelte Ausführungsformen von Bremskraftver-und 3 stärkern im Längsschnitt,
wobei der Einfachheit halber im wesentlichen nur deren obere Hälfte dargestellt
ist.
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Der in Fig. 1 gezeigte Unterdruck-Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge
weist eine Unterdruckkammer 1 auf, deren feststehende Kammerwand 2 über ein zentrales
Rohr 3 an einem Ende mit einem nur angedeuteten Hauptbremszylinder 4 verbunden ist.
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Am anderen Ende ist das zentrale Rohr 3 mit einem konzentrischen äußeren
Rohr 5 verbunden, das an seinem der Unterdruckkammer 1 zugekehrten Ende einen Befestigungsflansch
6 trägt, der über Befestigungsschraubenbolzen 7 mit der Spritzwand eines Kraftfahrzeugs
verbunden wird.
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Die feststehende Kammerwand 2 ist von einem axial beweglichen Unterdruckgehäuse
8 umgeben, das aus einer beweglichen Kammerwand 9, einer Gehäusewand 10 und einem
diese beiden Wände verbindenden Gehäuseumfangsabschnitt 11 besteht. Zwischen dei
Gehäuseumfangsabschnitt
11 und der feststehenden Kammerwand 2 ist als Dichtung eine Rollmembran 12 angeordnet.
Eine Druckfeder 13 hält das bewegliche Unterdruckgehäuse 8 im Ruhezustand in der
in Fig. 1 gezeigten Ausgangsstellung gegenüber der feststehenden Kammerwand 2. Zwischen
der feststehenden Kammerwand 2 und der Gehäusewand 10 ist eine Arbeitskammer 14
ausgebildet, die über Luftkanäle 15 mit einem vor dem Hauptbremszylinder liegenden
Raum 16 innerhalb des zentralen Rohrs 3 verbunden ist. Die Unterdruckkammer 1 ist
über einen Unterdruckanschluß 17 ständig mit einer (nicht dargestellten) Unterdruckleitung
verbunden, die beispielsweise zum Ansaugstutzen des Kraftfahrzeugmotors führt.
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Die bewegliche Kammerwand 9 ist über radiale Stege 18, die durch Längsschlitze
19 im zentralen Rohr 3 ragen, mit einem Steuerventilgehäuse 20 eines Steuerventils
21 verbunden. Das axial bewegliche Steuerventilgehäuse 20 überträgt bei seiner Axialbewegung
über eine gummielastische Reaktionsscheibe 22 und eine Druckstange 23 eine Betätigungskraft
auf den (nicht dargestellten) Betätigungskolben des Hauptbremszylinders 4.
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Die Bremsenbetätigung erfolgt über eine mit dem Bremspedal verbundene
Kolbenstange 24, die mit einem Steuerventilkolben 25 verbunden ist. In dem in Fig.
1 gezeigten Ruhezustand steht die Unterdruckkammer 1 über einen Luftkanal 26 im
Steuerventilgehäuse 20, einen den Steuerventilkolben 25 umgebenden Innenraum 27
des Steuerventils 21 und einen Luftkanal 28 im Steuerventilgehäuse 20 mit dem Raum
16 und über den Luftkanal 15 mit der Arbeitskammer 14 in Verbindung.
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Zu Beginn einer Betätigung des Bremskraftverstärkers wird der Steuerventilkolben
25 so weit axial verschoben, daß ein beweglicher Steuerventilkörper 29, der durch
eine Druckfeder 30
gegen den Steuerventilkolben 25 gedrückt wird,
zur Anlage an einer Dichtfläche 31 des Steuerventilgehäuses 20 kommt und dadurch
die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 1 und der Arbeitskammer 14 unterbricht.
Wenn die Kolbenstange 24 über diese Bereitschaftstellung des Bremskraftverstärkers
hinausbewegt wird, hebt sich der Steuerventilkolben 25 vom Steuerventilkörper 29
ab und stellt dadurch eine Verbindung des Innenraums 27 und somit der Arbeitskammer
14 mit dem die Kolbenstange 24 umgebenden Raum her, der mit der Atmosphäre in Verbindung
steht. Da das Steuerventilgehäuse 20 gegenüber dem zentralen Rohr 3 mittels einer
Rollmembran 32 abgedichtet 1st, wird auf diese Weise die Arbeitskammer 14 mit der
Atmosphäre verbunden. Der in der Unterdruckkammer 1 anstehende Unterdruck bewegt
das Unterdruckgehäuse 8 und über die radialen Stege 18 auch das Steuerventilgehäuse
20 in Richtung auf den Hauptbremszylinder 4 und übt auf diesen eine verstärkte Bremskraft
aus.
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Die bewegliche Kammerwand 9 ist mit einem konzentrischen Rohransatz
33 verbunden, der das zentrale Rohr 3 umgibt und an seiner Außenseite mittels einer
Gleitdichtung 34 gegenüber dem außenliegenden konzentrischen Rohr 5 abgedichtet
ist.
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An seinem hauptzylinderseitigen Ende ist das zentrale Rohr 3 mit einer
Schutzkappe 35 verbunden, die außen über das bewegliche Unterdruckgehäuse 8 greift
und einen Bewegungsraum 36 für die bewegliche Gehäusewand 10 umschließt.
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Zwischen der Gehäusewand 10 und dem zentralen Rohr 3 ist eine Gleitdichtung
37 angeordnet. Innere Vorsprünge 38 an der Gehäusewand 10 bilden eine Anlagefläche
für die feststehende GehGusewand 2 in der Ruhestellung.
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Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß die beiden
das bewegliche Unterdruckgehäuse 8 abdichtenden Gleitdichtungen 34 und 37 durch
Rollmembranen 39, 40 ersetzt sind, wobei die pedalseitige Rollmembran 39 unmittelbar
zwischen dem zentralen Rohr 3 und dem Rohransatz 33 liegt.
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Der Befestigungsflansch 6 ist hierbei unmittelbar am pedalseitigen
Ende des zentralen Rohrs 3 angebracht.
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Hiervon unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dadurch,
daß ein durchgehendes zentrales Rohr 3 fehlt. An seiner Stelle sind Zugbolzen 40
vorgesehen, die in die feststehende Kammerwand 2 eingeschraubt sind und durch die
Unterdruckkammer 1 und die bewegliche Kammerwand 9 hindurchragen, wobei sie gegenüber
dieser mittels einer Dichtung 41 abgedichtet sind. Die Zubolzen 40 sind mit dem
Befestigungsflansch 6 verschraubt und gehen unmittelbar in die Befestigungsschraubenbolzen
7 über.
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Der Befestigungsflansch 6 trägt die Gleitdichtung 34, die an der Außenseite
des Rohransatzes 33 der beweglichen Kammerwand 9 anliegt. Der Befestigungsflansch
6 ist auf der Pedalseite mittels eines Faltenbalgs 42 abgedichtet. Die Verbindung
der feststehenden Kammerwand 2 mit dem Hauptbremszylinder 4 erfolgt bei dieser Ausführungsform
durch einen mit der feststehenden Kammerwand 2 verbundenen Rohransatz 43, der bei
der Ausführungsform nach Fig. 1 dem einen Endabschnitt des zentralen Rohrs 3 entspricht.
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BEZUGSZEICHENLISTE 1 Unterdruckkammer 2 feststehende Kammerwand 3
zentrales Rohr 4 Hauptbremszylinder 5 äußeres Rohr 6 Befestigungsflansch 7 Befestigungsschraubenbolzen
8 Unterdruckgehäuse 9 bewegliche Kammerwand 10 Gehäusewand 11 Gehäuseumfangsabschnitt
12 Rollmembran 13 Druckfeder 14 Arbeitskammer 15 Luftkanäle 16 Raum 17 Unterdruckanschluß
18 radiale Stege 19 Längsschlitze 20 Steuerventilgehäuse 21 Steuerventil 22 Reaktionsscheibe
23 Druckstange 24 Kolbenstange 25 Steuerventilkolben 26 Luftkanal 27 Innenraum 28
Luftkanal 29 Steuerventilkörper 30 Druckfeder 31 Dichtfläche 32 Rollmembran 33 Rohransatz
34 Gleitdichtung 35 Schutzkappe 36 Bewegungsraum 37 Gleitdichtung 38 innere Vorsprünge
39 Rollmembran 40 Zugbolzen 41 Dichtung 42 Faltenbalg 43 Rohransatz