DE3407350A1

DE3407350A1 - Vakuumbetriebener bremskraftverstaerker

Info

Publication number: DE3407350A1
Application number: DE19843407350
Authority: DE
Inventors: Hermann 6368 Bad Vilbel Seip
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1984-02-29
Filing date: 1984-02-29
Publication date: 1985-08-29
Also published as: GB2157378B; ES284748Y; GB2157378A; GB8503270D0; FR2560135A1; IT1184347B; ES284748U; FR2560135B1; IT8519690A0

Description

ALFRED TEVES GMBH P 5514

340735

Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker

Die Erfindung betrifft einen vakuumbetriebenen Bremskraftverstärker mit einem gegenüber dem Verstärkergehäuse abgedichteten Verstärkerkolben und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolbenstange zum Betätigen eines Doppelventils, durch welches eine Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers wahlweise mit Unterdruck oder höherem Differenzdruck verbindbar ist, in dem ein erstes Ventil durch einen Ventilsitz am mit dem Verstärkerkolben verbundenen Steuergehäuse und ein in Richtung des Ventilsitzes vorgespanntes Tellerventil und ein zweites Ventil durch dasselbe Tellerventil und einem mit der Kolbenstange verbundenen Ventilkolben gebildet ist.

Bei Bremskraftverstärkern der in Frage stehenden Art ist es bekannt, die Flächen der Ventilsitze am Tellerventil am Steuergehäuse und am Ventilkolben als plane Kreisringfächen auszubilden. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß so ausgebildete Ventilflächen zu Dichtproblemen führen, wenn durch Fertigungsabweichungen die korrespondierenden Dichtflächen nicht vollständig parallel zueinander stehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Doppelventil eines Bremskraftverstärkers so auszubilden, daß auch bei größeren Fertigungsabweichungen eine vollständige Abdichtung zwischen dem Tellerventil und dem Ventilkolben einerseits und zwischen dem Tellerventil und dem Steuergehäusedichtsitz andererseits erzielt wird und zwar auch dann, wenn sich die korrespondierenden Teile mit nur geringer Kraft berühren.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Tellerventil auf seiner dem Ventilkolben zugekehrten, die Ventilflächen bildenden kreisringförmigen, im wesentlichen ebenen Stirnflächen konzentrisch zueinander angeordnete ringwulstartige, nach außen zu hervorstehende Erhebungen aufweist.

Vorzugsweise weist dazu die Stirnfläche des Tellerventils Erhebungen auf, von denen jede die Konfiguration eines quer zu seiner Rotationsachse geschnittenen Torus hat, wobei die jeweilige Rotationsachse der Längsachse des Tellerventils entspricht.

Ebenso wie das Tellerventil kann auch der Ventilkolben an seinem der Kolbenstange zugekehrten, die Ventilsitzfläche aufweisenden Enden, einen kreisringförmigen Bereich aufweisen, dessen dem Tellerventil zugekehrte Fläche gewölbt ausgebildet ist, beispielsweise eine Kugelzone ist. Dabei kann der der Kugelzone der Stirnseite des Ventilkolbens zugeordnete Krümmungsmittelpunkt auf der Längsachse des Ventilkolbens angeordnet sein.

Mit Vorteil ist der kreisringförmige gewölbte Bereich am Stirnende des Ventilkolbens von einer Fläche begrenzt, die der einen Hälfte der Oberfläche eines Torus entspricht, dessen Rotationsachse der Längsachse des Ventilkolbens entspricht.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist die mit dem Tellerventil korrespondierende kreisringförmige, einen Ventilsitz bildende Stirnfläche des Steuergehäuses gewölbt ausgebildet, beispielsweise eine Kugelzone.

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Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfuhrungsrformen zu; einige sind in den anhängenden Zeichnungen schematisch dargestellt und zwar zeigt:

Fig. 1 den Längsschnitt durch das Steuergehäuse eines Bremskraftverstärkers, bei dem das Tellerventil ringwulstförmige Dichtflächen aufweist,

Fig. 2 den Längsschnitt durch ein Tellerventil, wie es in den Verstärker nach Fig. 2 eingebaut ist,

Fig. 3 den Längsschnitt durch einen Ventilkolben, dessen Dichtfläche als Kugelzone ausgeformt ist,

Fig. 5 ein Doppelventil im Längsschnitt, bei dem ein Tellerventil gemäß Fig. 2 mit einem Steuergehäuse kombiniert ist, dessen Dichtsitz als Kugelzone ausgebildet ist.

Das Gehäuse des Bremskraftverstärkers besteht aus zwei an einer Verbindungsstelle miteinander lancierten Gehäuseteilen, von denen (der besseren Übersichtlichkeit wegen) nur das bremspedalseitige Gehäuseteil 7 dargestellt ist. Der Innenraum des Gehäuses wird durch einen Steuerkolben 19 in eine Druckkammer 30, die über eine Anschlußbohrung mit einer Vakuumquelle verbunden ist (nicht näher dargestellt) und eine Arbeitskammer 20 unterteilt. Der Verstärkerkolben 19 weist eine in der Arbeitskammer 20 am Verstärkerkolben 19 anliegende Rollmembran 21 und ein mit dem Verstärkerkolben 19 und der Rollmembran 21 verbundenes, zylindrisch ausgebildetes Steuergehäuse 2 auf. Die Rollmembran 21 ist an

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der Verbindungsstelle 22 druckdicht eingespannt und umgreift mit ihrem inneren Abschnitt den Innenrand 43 des Verstärkerkolbens 19 und dichtet diesen gegenüber dem Steuergehäuse 2 ab. Das Steuergehäuse 2 ragt mit seinem zylindrischen Hals aus dem Verstärkergehäuse 7 heraus und wird mittels eines Faltenbalgs 23 gegen Verschmutzung seiner Oberfläche geschützt. Das Steuergehäuse 2 dichtet mit einem Gleitführungsring 24 die Arbeitskammer 20 nach außen hin ab.

Im Inneren des Steuergehäuses 2 ist die aus Kolbenstange 14 und Ventilkolben 16 zusammengesetzte Steuerstange axial verschiebbar angeordnet, die über einen nicht näher dargestellten Gabelkopf mit einem Bremspedal eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist. Das Steuergehäuse 2, enthält ferner eine Ventilanordnung 9,11,12, die von dem Ventilkolben 16 betätigt wird und über Kanäle 28,29 die Druckdifferenz zwischen Unterdruckkammer 30 und Arbeitskammer 20 steuert.

Der in der Unterdruckkammer 30 angeordnete Teil des Steuergehäuses 2 weist ferner eine Stufenbohrung 31 auf, in der eine Reaktionsscheibe 32 und eine Klemmscheibe 34 über eine Klemmhülse 35 axial gehalten werden. Die Druckstange 33 betätigt einen an der Stirnseite des Bodens des Verstärkergehäuses befestigten, nicht näher dargestellten Hauptbremszylinder.

Zum Zurückstellen des Verstärkerkolbens 19 ist eine Rückstellfeder vorgesehen (nicht näher dargestellt), die zwischen der Klemmhülse 35 des Verstärkerkolbens 19 und dem Boden des Verstärkergehäuses eingespannt ist.

In den quer angeordneten und radial nach außen zur Arbeitskammer 20 zu offenen Schacht 40 ist ein Querglied 41 von der

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Seite her eingeschoben. Das Querglied 41 hat die Aufgabe, die axiale Verschiebung des Ventilkolbens 16 gegenüber dein Steuergehäuse 2 zu begrenzen. Außerdem trägt das Querglied 41 dafür Sorge, daß das Steuergehäuse in der Lösestellung gegenüber dem Verstärkergehäuse bis in eine ganz bestimmte (die dargestellte) Stellung zurückläuft, d.h. sich so weit in Richtung auf das Bremspedal zu bewegt, bis das Steuergehäuse 2 über das Querglied 41 an dem als Wulst 8 ausgebildeten ortsfesten Anschlag am Verstärkergehäuse 7 anliegt.

Das U-förmig gestaltete Querglied 41 weist einen Gabelabschnitt 39 auf und zwei Schenkel 38, mit denen das Querglied 41 an dem Wulst 8 des Gleitführungsringes 24 anschlägt.

Der in Fig. 1 dargestellte Bremskraftverstärker arbeitet wie folgt:

In Lösestellung werden Ventilkolben 16 und Kolbenstange durch eine Druckfeder 37 in der rechten Endstellung im Steuergehäuse 2 gehalten, wodurch der Außenluftdurchlaß geschlossen und der Vakuumkanal 28 im Steuergehäuse 2 geöffnet ist. Bei laufendem Motor wird durch ein Vakuumrückschlagventil die vorhandene Luft auf der linken Seite des Verstärkerkolbens 19 abgesaugt; da die rechte Seite des Verstärkerkolbens 19 durch den Vakuumkanal im Steuergehäuse 2 mit der linken Verstärkerkolbenseite bei geöffnetem Vakuumdurchlaß in Verbindung steht, herrscht auf beiden Seiten des Verstärkerkolbens 19 Vakuumgleichgewicht. Der Verstärkerkolben 19 wird hierbei durch die Kolbenrückholfeder in seiner rechten Endstellung gehalten. Atmosphärische Luft kann zwar in den Raum um die Kolbenstange 14 gelangen, wird jedoch vom Zugang zum Arbeitszylinder durch den vom

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Ventil 9, 1.1 geschlossenen Außenluftdurchgang ferngehalten. In Lösestellung des Bremsgerätes wird auch der Kolben im hydraulischen Hauptzylinder durch die Druckfeder in seiner Ausgangsstellung gehalten.

Bei Betätigung des Bremspedals wird die Kolbenstange 14 mit dem Ventilkolben 16 entgegen der Kraft der Ventildruckfeder 37 nach links verschoben. Dabei drückt die Druckfeder 36 des Tellerventils 1 dieses nach links auf den Sitz 12 im Steuergehäuse 2 und der Vakuumkanal 28 wird verschlossen. Im weiteren Verlauf der Bewegung wandert der Ventilkolben 16 vom Tellerventil 1 weg, der Außenluftdurchgang zwischen 9 und 11 wird geöffnet. Jetzt ist für die atmosphärische Luft der Weg durch die Steuerbohrung im Steuergehäuse 2 zur rechten Seite des Verstärkerkolbens 19 frei, wodurch das Vakuum abgebaut wird. Die infolge der nun rechts und links des Verstärkerkolbens 19 herrschenden Druckdifferenz entstandene Kraft verschiebt diesen entgegen der Kraft der Kolbenrückholfeder nach links, ebenso die Druckstange 33 und den Kolben im Hauptzylinder. Der sich nach Überfahren der Ausgleichbohrung durch die Primärmanschette im Hauptzylinder aufbauende Druck übt über den Kolben und die Druckstange eine Reaktionskraft auf die Reaktionsscheibe 32 entsprechend dem Übersetzungsverhältnis aus. Der Reaktionsdruck wird ebenfalls auf den Ventilkolben 16 übertragen, wodurch dieser nach rechts verschoben wird und sich mit seinem Sitz 9 dichtend auf das Ventil 11 aufsetzt. Damit sind Vakuumkanal 28 und Außenluftdurchlaß geschlossen. Der Ventilkolben 16 hat hiermit seine sogenannte Bereitschaftsstellung eingenommen.

Bei Vollbremsstellung erfolgt ständige Öffnung des Außenluftdurchganges, wodurch sich die maximal erreichbare Druck-

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differenz am Verstärkerkolben 19 und damit der maximale Unterstützungsdruck einstellt. Der Aussteuerdruck des Gerätes ist hiermit erreicht. Noch größerer Druck im Hauptzylinder kann jetzt nur noch durch zusätzliche Kraft auf die Kolbenstange 14 durch die Fahrerfußkraft erzielt werden. Bei vollkommener Zurücknahme des Bremspedals kehrt der Ventilkolben 16 in seine Ausgangsstellung zurück, wobei der Außenluftdurchgang geschlossen und der Vakuumdurchgang ständig geöffnet ist. Infolge des sich zwangsläufig damit ergebenden Vakuumausgleichs am Verstärkerkolben 19 wird auf diesen keine Kraft mehr ausgeübt und die Rückstellkraft der Kolbenrückholfeder reicht aus, diesen in seine Lösestellung zurückzubringen. Damit kehrt auch der Kolben des Hauptzylinders in seine Lösestellung zurück.

Wie Fig. 2 zeigt, ist das Tellerventil 1 an seinem dem Ventilkolben zugewandten Ende mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten ringwulstförmigen, nach außen zu hervorstehenden Erhebungen 17, 18 versehen. Diese Erhebungen 17, 18 wirken mit der Ventilsitzfläche 12, 12' am Steuergehäuse 2, 2¹ bzw. mit der Ventilsitzfläche 9, 9¹ an der Stirnseite des Ventilkolbens 16, 16' zusammen. Mögliche, bei der Fertigung des Bremskraftverstärkers erzeugte Toleranzen, beispielsweise Schrägstellungen, werden durch die gewölbten Ventilsitzflächen 17, 18 am Tellerventil 1 ausgeglichen.

Anstelle der in den Fig. 1 und 2 dargestellten ringwulstförmigen Dichtflächen an der einen ringförmigen Stirnseite des Tellerventils 1 kann eine gewölbte Dichtfläche, die beispielsweise die Form einer Kugelzone 13 aufweist, auch an der Stirnseite des Ventilkolbens 16* ausgebildet sein, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Fig. 4 zeigt schließlich ein Doppelventil 12, 11, 9, bei dem der Ventilkolben 16 eine plane Dichtsitzfläche aufweist, die mit einer ringwulst-

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förmigen Erhebung 17 am Tellerventil 1 zusammenwirkt, während der Dichtsitz 12' am Steuergehäuse 2¹ als Kugelzone 10 ausgeformt ist und mit der ringwulstformigen Ventilfläche 18 des Tellerventils 1 korrespondiert.

Fig. 5 zeigt ein Doppelventil 12, II¹, 9', bei dem der Ventilkolben 16' eine gewölbte Dichtsitzfläche aufweist, die mit der scharfen Kante 25 des Ventilsitzes II¹ des Tellerventils 1 zusammenwirkt, während die ringwulstformige Erhebung 18' am Tellerventil 1 mit dem als plane Kreisringfläche ausgebildeten Ventilsitz 12 des Steuergehäuses korrespondiert.

Claims

ALFRED TEVES GMBH 26.01.1984

ZL/Tu/R P 5514/0804Q H. Seip - 41

Patentansprüche

Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker mit einem gegenüber dem Verstärkergehäuse (7) abgedichteten Verstärkerkolben (19) und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolbenstange (14) zum Betätigen eines Doppelventils (11, 9, 9¹ bzw. 11, 12, 12'), durch welches eine Arbeitskammer (20) des Bremskraftverstärkers wahlweise mit Unterdruck oder höherem Differenzdruck verbindbar ist, in dem ein erstes Ventil (11, 12, 12') durch einen Ventilsitz (12, 12') am mit dem Verstärkerkolben (19) verbundenen Steuergehäuse (2, 2¹) und ein in Richtung des Ventilsitzes (11) vorgespanntes Tellerventil (1) und ein zweites Ventil (9, 9¹, 11) durch dasselbe Tellerventil (1) und einem mit der Kolbenstange (14) verbundenen Ventilkolben (16, 16' 9) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Tellerventil (1) auf seiner dem Ventilkolben (16, 16') zugekehrten, die Ventilflächen bildenden.kreisringförmigen, im wesentlichen ebenen Stirnfläche (b), konzentrisch zueinander angeordnete ringwulstartige, nach außen zu hervorstehende Erhebungen (17, 18) aufweist.
2. Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die

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Stirnfläche (b) des Tellerventils (1) Erhebungen (17, 1.8) aufweist, von denen jede die Konfiguration eines quer zu seiner Rotationsachse geschnittenen Torus hat, wobei die jeweilige Rotationsachse der Längsachse des Tellerventils (1) entspricht.
3. Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker mit einem gegenüber dem Verstärkergehäuse (7) abgedichteten Verstärkerkolben (19) und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolbenstange (14) zum Betätigen eines Doppelventils (11, 9, 9¹ bzw. 11, 12, 12'), durch welches eine Arbeitskammer (20) des Bremskraftverstärkers wahlweise mit Unterdruck oder höherem Differenzdruck verbindbar ist, in dem ein erstes Ventil (11, 12, 12') durch einen Ventilsitz (12, 12') am mit dem Verstärkerkolben (19) verbundenen Steuergehäuse (2, 2¹) und ein in Richtung des Ventilsitzes (11) vorgespanntes Tellerventil (1) und ein zweites Ventil (9, 9¹, 11) durch dasselbe Tellerventil (1) und einem mit der Kolbenstange (14) verbundenen Ventilkolben (16, 16', 9) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkolben (16') an seinem der Kolbenstange (14) zugekehrten, die Ventilsitzfläche aufweisenden Ende^i einen kreisringförmigen Bereich aufweist, dessen dem Tellerventil (1) zugekehrte Fläche gewölbt ausgebildet ist, beispielsweise eine Kugelzone (13) ist.
4. Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der der Kugelzone (13) der Stirnseite des Ventilkolbens (16') zugeordnete Krümmungsmittelpunkt auf der Längsachse des Ventilkolbens (16') angeordnet ist.

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5. Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der kreisringförmige, gewölbte Bereich (a) am Stirnende des Ventilkolbens (16') von einer Fläche begrenzt ist, die der einen Hälfte der Oberfläche eines Torus entspricht, dessen Rotationsachse der Längsachse des Ventilkolbens (16¹) entspricht.
6. Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker mit einem gegenüber dem Verstärkergehäuse (7) abgedichteten Verstärkerkolben (19) und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolbenstange (14) zum Betätigen eines Doppelventils (11, 9, 9' bzw. 11, 12, 12'), durch welches eine Arbeitskammer (20) des Bremskraftverstärkers wahlweise mit Unterdruck oder höherem Differenzdruck verbindbar ist, in dem ein erstes Ventil (11, 12, 12') durch einen Ventilsitz (12, 12') am mit dem Verstärkerkolben (19) verbundenen Steuergehäuse (2, 2') und ein in Richtung des Ventilsitzes (11) vorgespanntes Tellerventil (1) und ein zweites Ventil (9, 9', 11) durch dasselbe Tellerventil (1) und einem mit der Kolbenstange (14) verbundenen Ventilkolben (16, 16', 9) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet , daß die mit dem Tellerventil (1) korrespondierende, kreisringförmige, einen Ventilsitz (12') bildende Stirnfläche des Steuergehäuses (2¹) gewölbt ausgebildet ist, beispielsweise eine Kugelzone (10) ist.
7. Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker mit einem gegenüber dem Verstärkergehäuse (7) abgedichteten Verstärkerkolben (19) und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolbenstange (14) zum Betätigen eines Doppelventils (II¹, 9' bzw. 12. 18', durch welches eine Arbeitskammer

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(20) des Bremskraftverstärkers wahlweise mit Unterdruck oder höherem Differenzdruck verbindbar ist, in dem ein erstes Ventil (H¹, 12) durch einen Ventilsitz (12) am mit dem Verstärkerkolben (19) verbundenen Steuergehäuse (2) und ein in Richtung des Ventilsitzes (11) vorgespanntes Tellerventil (1) und ein εΜβΙίββ Ventil (9¹, 18') durch dasselbe Tellerventil (1) und einem mit der Kolbenstange (14) verbundenen Ventilkolben (16', 9') gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Tellerventil (1) auf seiner dem Ventilkolben (16') zugekehrten, die Ventilflächen bildenden kreisringförmigen, im wesentlichen ebenen Stirnfläche eine ringwulstartige nach außen zu hervorstehende Erhebung (18') aufweist, die mit dem kreisförmigen, planen Ventilsitz (12) des Steuergehäuses (2) zusammenwirkt, wobei die radial innenliegende.ringförmige Kante (25) des Ventilsitzes (H¹) mit dem als gewölbte Fläche ausgebildeten Ventilsitz (9¹) am Steuerkolben (16') korrespondiert.