DE3411027C2 - Vakuumbremskraftverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumbremskraftverstärker mit einer mittels einer Membran gegenüber dem Unterdruckgehäuse abgedichteten beweglichen Wand und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolbenstange zum Betätigen eines Steuerventils, durch welches eine Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers wahlweise mit Unterdruck oder höherem Differenzdruck verbindbar ist, wobei das Steuerventil einen in einem Steuerven­ tilgehäuse axial verschiebbaren Steuerventilkolben auf­ weist, der unter Zwischenschaltung eines Reaktionselements auf das eine Ende einer Druckstange einwirkt, die den Kolben des Hauptzylinders verschiebt, und wobei ein die Luftströmung in die Arbeitskammer beeinflussendes Luftleitelement vorgesehen ist, das unverschiebbar auf dem Steuerventilgehäuse und in der Lösestellung in einem Ringspalt angeordnet ist, der von der Umfangsfläche des Steuerventilgehäuses und/oder eines das Steuerventilgehäuse umschließenden Membranbereichs einerseits und einem Halsteil des Unterdruckgehäuses andererseits begrenzt ist

Ein derartiger Vakuumbremskraftverstärker ist z. B. aus der GB 2 081 403 A bekannt. Das Besondere an dem vorbekannten Bremskraftverstärker besteht darin, daß im Verstärkergehäuse ein mittig angeordnetes, rohrförmiges Kraftübertragungselement vorgesehen ist, dessen Enden Befestigungsmittel für einen Hauptbremszylinder sowie für die Befestigung des Bremskraftverstärkers an einer Spritzwand einer Fahrzeugkarosserie tragen. Zwischen dem Steuerventilgehäuse und dem Kraftübertragungselement ist ein elastischer Faltenbalg eingespannt, der an seinem dem Steuerventilgehäuse zugeordneten Ende einen radialen Wulst aufweist, der in einer im Steuerventilgehäuse ausgebildeten radialen Nut mittels eines Halteringes gehalten wird, der die Luftströmung in die Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers beeinflußt.

Als weniger vorteilhaft ist bei dem vorbekannten Bremskraftverstärker die Ausbildung der in der Arbeitskammer mündenden Belüftungskanäle anzusehen, die tief im zylindrischen Halsteil des Unterdruckgehäuses liegen. Die Luft strömt mit hoher Geschwindigkeit gegen diesen Halsteil und erregt ihn zu Schwingungen, die über die gesamte Gehäusefläche abstrahlen und so ein störendes Ansauggeräusch verursachen.

Aus der DE 29 18 734 A1 ist weiterhin ein Vakuumkraftverstärker bekannt, bei dem im Strömungsweg der Umgebungsluft in die Arbeitskammer, vorzugsweise im Lufteintrittsbereich des Steuergehäuses eine hohlzylinderförmige Auskleidung aus schalldämpfendem Schaumstoff vorgesehen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumbremskraftverstärker der in Frage stehenden Art so auszubilden, daß die im Bereich der Belüftungskanäle beim Eintritt der Luft in die Arbeitskammer entstehenden Geräusche bei der Bremsbetätigung eliminiert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Luftleitelement als ein am Halsteil des Unterdruckgehäuses sowie am Steuerventilgehäuse oder dem Membranbereich (Kragen) der Membran radial anliegender Schaumstoffring ausgebildet ist.

Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht darin, daß das Luftleitelement durch sich radial nach außen zu erstreckende Flügel oder Rippen gebildet ist, die an der Mantelfläche eines das Steuerventilgehäuse dichtend umschließenden Kragens der Membran ausgebildet sind und an der inneren Wandfläche des Halsteiles des Unterdruckgehäuses anliegen.

Eine dritte Lösung der Aufgabe sieht schließlich vor, daß das Luftleitelement durch einen das Steuerventilgehäuse umgreifenden Klemmring mit einem darauf gehaltenen Schaumstoffring gebildet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der vorhin erwähnten Erfindungsgegenstände sind in den Unteransprüchen 4 bis 7 aufgeführt.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; einige davon sind in den anhängenden Zeichnungen schematisch dargestellt und zwar zeigen

Fig. 1 den Teillängsschnitt durch einen Vakuum­ bremskraftverstärker, bei dem auf die Roll-Membrane ein hohlzylindrisches Luftleitelement in Form eines Schaumstoff­ ringes aufgesteckt ist.

Fig. 2 und 3 Teildarstellungen der Membrane gemäß Fig. 1 bei entferntem Schaumstoffring.

Fig. 4 und 5 Darstellungen einer Membrane, bei der das Luftleitelement in Form eines auf dem Kragen der Membrane angebrachten Rippen­ körpers ausgebildet ist;

Fig. 6 den Teil-Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Bremskraftverstär­ kers, bei dem das Luftleitelement im Ring­ spalt zwischen dem Steuerventilgehäuse und dem Halsteil des Unterdruckgehäuses in Form eines hohlzylindrischen Schaumstoffrings mit Hilfe eines Klemmrings gehalten ist; und

Fig. 7 und 8 den Klemmring zur Halterung des hohl­ zylindrischen Schaumstoffrings gemäß Fig. 6 in der Draufsicht und im Teilschnitt.

Der Bremskraftverstärker gemäß Fig. 1 weist ein Unter­ druckgehäuse 1 auf, das durch eine axial bewegliche Wand 2 in eine Arbeitskammer 3 und eine Unterdruckkammer 4 unterteilt ist. Die axial bewegliche Wand 2 besteht aus einem aus Blech tiefgezogenen Membranteller 5 und einer daran anliegenden flexiblen Membrane 6, die nicht näher dargestellt zwischen dem äußeren Umfang des Membrantellers 5 und dem Unterdruckgehäuse 1 eine Rollmembran als Abdichtung bildet.

Ein durch eine Kolbenstange 8 betätigbares Steuerventil 9 weist einen mit der Kolbenstange 8 verbundenen Steuer­ ventilkolben 10 auf, der in einem Steuerventilgehäuse 11 Ventilöffnungen in der Weise freigibt, daß die Arbeits­ kammer 3 in der dargestellten, nicht betätigten Stellung mit der Unterdruckkammer 4 über seitlich im Steuer­ ventilgehäuse 11 verlaufende Luftführungskanäle 12 verbunden ist, die stirnseitig am Umfang des Steuerventilgehäuses 11 ausmünden. Bei einer Betätigung des Steuerventils 9, d. h. bei einer axialen Verschiebung der Kolbenstange 8, wird die Verbindung von der Unterdruckkammer 4 zur Arbeitskammer 3 unterbrochen; die Arbeitskammer 3 wird mit der Atmosphäre verbunden, so daß sich die bewegliche Wand 2 zur Unterdruckkammer 4 hin bewegt.

Die Bremskraft wird über eine in einer stirnseitigen Vertiefung des Steuerventilgehäuses 11 aufgenommenen, gummielastische Reaktionsscheibe 13 und über eine Druckstange 14, die einen Kopfflansch 15 aufweist, auf einen Betätigungskolben eines (nicht dargestellten) Hauptzylinders der Bremsanlage übertragen, der am unterdruckseitigen Ende des Bremskraftverstärkers angebracht ist.

Eine Druckfeder 16, die sich an der einen Stirnwand 7 des Unterdruckgehäuses 1 und an einem Flansch 17 abstützt, hält die bewegliche Wand 2 in der gezeigten Ausgangsstellung.

Ein aus Blech bestehender Führungsteller 20 ist am Steuerventilgehäuse 11 festgelegt. Der Führungsteller 20 verhindert, daß die Druckstange 14 bei der Demontage des Hauptzylinders herausfällt oder abknickt; der trichter­ förmige Teil 21 des Führungstellers 20 sichert den Kopf­ flansch 15 der Druckstange 14 in der Ausnehmung 25 des Steuerventilgehäuses.

Bei Betätigung des Bremspedals wird die Kolbenstange 8 mit dem Ventilkolben 10 entgegen der Kraft der Feder 24 nach links verschoben. Dabei drückt die Feder 24 des Tellerventils 23 dieses nach links auf den Sitz 22 im Steuergehäuse 11, und der Luftführungskanal 12 wird verschlossen. Im weiteren Verlauf der Bewegung wandert der Ventilkolben 10 vom Tellerventil 23 weg, der Außenluftdurchgang wird geöffnet. Jetzt ist für die atmosphärische Luft der Weg durch die Steuerbohrung 26 im Steuergehäuse zur rechten Seite des Ventilkolbens 10 frei, wodurch das Vakuum in der Arbeitskammer 3 abgebaut wird. Die infolge der nun rechts und links der beweglichen Wand 2 herrschenden Druckdifferenz entstandene Kraft verschiebt diesen entgegen der Kraft der Druckfeder 16 nach links, ebenso die Druckstange 14 und den Kolben im Hauptzylinder. Der sich nach Überfahren der Ausgleichbohrung durch die Primär­ manschette im Hauptzylinder aufbauende Druck übt über den Kolben und die Druckstange 19 eine Reaktionskraft auf die Reaktionsscheibe 13 entsprechend dem Übersetzungsverhältnis aus. Der Reaktionsdruck wird ebenfalls auf den Ventilkolben 10 übertragen, wodurch dieser nach rechts verschoben wird und sich mit seinem Sitz 18 dichtend auf das Tellerventil 23 aufsetzt. Damit sind Luftführungskanal 12 und Außenluftdurchlaß 26 geschlossen. Der Ventilkolben 10 hat hiermit seine sogenannte Bereitschaftsstellung eingenommen.

Bei Vollbremsung erfolgt die ständige Öffnung des Außen­ luftdurchganges, wodurch sich die maximal erreichbare Druckdifferenz an der beweglichen Wand 2 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 8 durch die Fahrerfußkraft erzielt werden. Bei vollkommener Zurücknahme des Bremspedals kehrt der Ventilkolben 10 in seine Ausgangsstellung zurück, wobei der Außenluftdurchgang 26 geschlossen und der Vakuumdurchgang 12, 27, 28 ständig geöffnet ist. Infolge des sich zwangsläufig damit ergebenden Vakuumausgleichs an der beweglichen Wand 2 wird auf diesen keine Kraft mehr ausgeübt und die Rückstellkraft der Feder 16 reicht aus, diesen in seine Lösestellung zurückzubringen. Damit kehrt auch der Kolben des Hauptzylinders in seine Lösestellung zurück.

Wie Fig. 1 zeigt, weist das Steuergehäuse 11 einen quer zur Gerätelängsachse verlaufenden Kanal 27 auf, der den Ventilraum 28 hinter dem Steuerventil 9 mit der Arbeits­ kammer 3 verbindet und durch den bei Betätigung des Bremspedals die Außenluft strömt. Das Einströmen der Außenluft in die Arbeitskammer 3 geschieht dabei sehr rasch, wobei sich hohe Strömungsgeschwindigkeiten, insbesondere im Bereich des das Steuerventilgehäuse 11 führenden Halsteils a der Gehäuseschale 29 einstellen. Da einerseits der Außendurchmesser des Halsteils a in der Regel nicht beliebig groß gewählt werden kann und anderseits die Abmaße des Steuerventilgehäuses 11 nicht verkleinert werden können, ist die Gummi-Membrane 6 im Bereich des Halsteils a mit einem Ring 31 aus porösem Schaumstoff versehen, der den Ringspalt b zwischen der zylindrischen Innenwand der Gehäuseschale 29 im Bereich des Halsteils a und der zylindrischen Umfangsfläche der entsprechenden Partie der Gummimembrane 6 ausfüllt. Auf die mit hoher Geschwindigkeit in die Arbeitskammer 3 einströmende Außenluft wirkt der Schaumstoffring 31 dämpfend, da die Luft gezwungen wird, sich vor dem Schaumstoffring 31 zu verteilen, um den Schaumstoffring 31 mit gebremster Geschwindigkeit zu durchströmen. Außerdem werden mögliche Schwingungen der Gehäuseschale 29 und/oder des Steuerventilgehäuses 11 gedämpft, da der Schaumstoffring 31 mit einer bestimmten radialen Spannung an diesen Teilen anliegt. Die Membrane 6 ist im Bereich eines kreisscheibenförmigen Sektors f mit sich in radialer Richtung erstreckenden Rippen 32 versehen, damit sichergestellt ist, daß die strömende Luft auf ihrem Weg vom Schaumstoffring 31 in die Arbeitskammer 3 bei an der Innenseite der Gehäuseschale 29 anliegender Membrane 6 (Lösestellung) nicht weiter gebremst wird. Außerdem stellen die Rippen 32 sicher, daß die Membrane 6 nicht fest an der Innenseite der Gehäuseschale 29 haftet.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist die Membrane 6 im Bereich des Halsteils a mit einer Vielzahl von sich radial nach außen zu ersteckenden Noppen 34 versehen, die gleichmäßig verteilt angeordnet und die so ausgeformt sind, daß sich der Schaumstoffring 31 fest auf ihnen verankern läßt.

Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Membrane 6′ unterscheidet sich von derjenigen, die in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, durch eine Vielzahl von sich radial nach außen zu erstreckenden Flügeln oder Rippen 33, die so ausgebildet sind, daß sie an der Innenwand der Gehäuseschale im Bereich des Halsteils a anliegen und im übrigen die gleiche Wirkung aufweisen, wie der beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 an der gleichen Stelle vorgesehene Schaumstoffring 31.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 6 bis 8 unter­ scheidet sich von den vorstehend beschriebenen dadurch, daß der die Luftströmung bremsende, die Luft gleichmäßig verteilende und mögliche Schwingungen dämpfende Schaum­ stoffring 31′′ im Bereich des Übergangs von sich radial erstreckendem Kanal 27′′ zum Ringspalt b′′ mit Hilfe eines Klemmrings 35 auf dem Steuerventilgehäuse 11′′ gehalten ist. Wie die Fig. 7 und 8 zeigen, ist der Klemmring 35 mit einer Vielzahl von auf seinem Umfang verteilt angeordneten Lappen 36 versehen, mit denen er sich auf der zylindrischen Außenfläche des Steuerventilgehäuses 11′′ verklemmt. Der Schaumstoffring 31′′ ist auf den zylindrischen Flanschteilen 37 aufgeschoben und wird vom Klemmring 35 gegen den Dichtwulst 41 der Membrane 6′′′ gepreßt.

Claims (7)

1. Vakuumbremskraftverstärker mit einer mittels einer Membran gegenüber dem Unterdruckgehäuse abgedichteten beweglichen Wand und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolben­ stange zum Betätigen eines Steuerventils, durch welches eine Arbeitskammer des Bremskraftver­ stärkers wahlweise mit Unterdruck oder höherem Differenzdruck verbindbar ist, wobei das Steuer­ ventil einen in einem Steuerventilgehäuse axial verschiebbaren Steuerventilkolben aufweist, der unter Zwischenschaltung eines Reaktionselements auf das Ende einer Druckstange einwirkt, die den Kolben des Hauptzylinders verschiebt, und wobei ein die Luftströmung in die Arbeitskammer beeinflußendes Luftleitelement vorgesehen ist, das unverschliebbar auf dem Steuerventil­ gehäuse und in der Löse­ stellung in einem Ringspalt angeordnet ist, der von der Umfangsfläche des Steuerventilgehäuses und/oder eines das Steuerventilgehäuse umschließenden Membranbereichs einerseits und einem Halsteil des Unter­ druckgehäuses andererseits begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleit­ element als ein Halsteil (a) des Unterdruckgehäuses (1 bzw. 29) sowie am Steuerventilgehäuse (11) oder dem Membranbereich (Kragen 40) der Membran (6) radial anliegender Schaumstoffring (31) ausge­ bildet ist.

2. Vakuumbremskraftverstärker nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitelement durch sich radial nach außen zu erstreckende Flügel oder Rippen (33) ge­ bildet ist, die an der Mantelfläche eines das Steuerventilgehäuse (11) dichtend umschließenden Kragens (40′) der Membran (6′) ausgebildet sind und an der inneren Wandfläche des Halsteils (a) des Unterdruckgehäuses (1 bzw. 29) anliegen.

3. Vakuumbremskraftverstärker nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftleitelement durch einen das Steuer­ ventilgehäuse (11′′) umgreifenden Klemmring (35) mit einem darauf gehaltenen Schaumstoffring (31′′) ge­ bildet ist.

4. Vakuumbremskraftverstärker nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schaumstoffring (21) auf einem das Steuerventil­ gehäuse (11) verankert ist, auf dem eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Noppen (34) verteilt angeordnet ist.

5. Vakuumbremskraftverstärker nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Klemm­ ring (35) eine Vielzahl von auf seiner radial innenliegenden Ringfläche (38) angeordneten Rippen oder Lappen (36) aufweist, die sich radial nach innen zu erstrecken und der Verankerung des Klemm­ rings (35) auf der Außenfläche des Steuerventil­ gehäuses (11′′) dienen, wobei der Klemmring (35) an seinem dem Bremspedal zugewandten Ende mit einem sich radial nach außen zu erstreckenden Flansch oder Rand (39) ausgestattet ist, der eine axiale Verschiebung des Schaumstoffrings (31′′) verhindert.

6. Vakuumbremskraftverstärker nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft­ leitelement in einer Ebene quer zur Längs­ richtung des Steuerventilgehäuses (11′′) angeordnet ist, die durch einen sich im Ventilgehäuse (11′′) radial erstreckenden Kanal (27′′) verläuft, der der Belüftung der Arbeitskammer (3′′) dient.

7. Vakuumbremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein sich radial nach außen zu erstreckender, kreisscheibenförmiger Sektor (f, f′) der Membran (6, 6′) eine Vielzahl von sich etwa radial nach außen zu erstreckenden, gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordneten Rippen (32, 32′) aufweist, die zusammen mit der Innenwand des Unterdruckgehäuses (1 bzw. 29) radiale Kanäle (43) bilden, die ein Durchströmen der Luft vom Ringspalt (b) in die Arbeitskammer (3) gestatten.