DE3413739A1 - Vakuumbremskraftverstaerker - Google Patents

Description

• Vakuumbrerskraftverstärker
• Die Erfinduflrj betrifft einen Vakuumbremskraftverstärker mit einer gt-genüber 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 verbind bar ist, wobei das Steuerventil einen in einem Steuerventilgehäuse axial verschiebbaren Steuerventilkolben aufweist, der unter Zwischenschaltung eines Reaktionselements auf das eine Ende einer Druckstange einwirkt, die den Kolben des Hauptzylinders verschiebt.
• Bei Bremsgeräten neuerer Bauart wird verstärkt eine Gewichtsreduzierung und eine Verkürzung der Baulänge angestrebt. Die Optimierung dieser beiden Ziele bringt jedoch Nachteile mit sich.
• - Die beim Leichtbauverstärker verwendeten Werkstoffe niedriger Dichte (Aluminium) dämpfen das Ansauggeruch des Bremsgerätes schlechter.
• - Durch die reduzierte Baulänge sind die im Steuerventilgehäuse vorgesehenen Belüftungskanäle fur die Arbeitskammer knapp bemessen. Die Luft strömt mit hoher Geschwindigkeit durch das Steuerventil und die Kanäle und erregt Teile des Steuerventils und des Steuerventilgehäuses zu Schwingungen, die über das gesamte Bremsgerät abstrahlen und so ein störendes Ansauggeräusch verursachen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vakuumbremskraftverstärker der infrage stehenden Art so auszubilden, daß die Geräuschentwicklung des Verstärkeres bei Bremsbetätigung eliminiert wird.
• Die wird erfindungsgemäß durch ein von der Kolbenstange gehaltenes, im Bereich des Ventilraums zwischen dem kolbenstangenseitigen Ende des Steuerventilkolbens und dem Tellerventil angeordnetes Luftleitelement mit sich radial nach außen zu erstreckenden, als Flansche und/oder als Nuten, Rippen oder Flügel ausgebildeten Leitflächen erreicht.
• In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Luftleitelement ein ringoder hohlzylindrisches Teil auf, das die Kolbenstange zumindest teilweise umgreift und das auf seiner außeren Zylinderfläche mehrere sich radial nach außen zu und in Längsrichtung erstreckende, Leitflächen bildende Rippen oder Flügel aufweist, wobei die Rippen oder Flügel die Konfiguration von rechtwinkligen Dreiecken habcn, deren jeweils die eine Kathete bildenden Kanten nit der Mantelfläche des hohlzylindrischen Teils fest verbunden sind und deren jeweils die andere Kathete bildenden Kanten unmittelbar, oder unter Zwischenschaltung eines mit den hohlzylindrischen Teil fest verbundenen Flansches an der pedalseitigen Stirnflache des Steuerventilkolbens anliegen.
• IIit Vorteil erstreckt der sich radial nach außen zu in einer Ebeiie quer zur Längsachse ausdehnende, an. einen Ende des hohlzylindrischen Teil s angeordnete Flansch bis in den Bereich der radialen Bohrung, wobei der von der pedalseitigen Fläche des Flansches umgelenkte Luftstrom ohne weitere Richtungsanderung in die radialen Bohrungen im Steuerventilgehäuse eintritt.
• Um ein leichtes Aufstecken und einen festen Sitz des Luftleitelenientes auf der Kolbenstange zu ermöglichen, entspricht der Durchmesser der axialen Bohrung des hohlzylindrischen Teils des Luftleitelements dem Durchmesser der Kolbenstange im Bereich des Ventilraums, wobei die Kolbenstange konisch ausgebildet ist, so daß das Luftleitelement nach der Montage gegen ein axiales Verschieben mit der Kolbenstange im Bereich des Ventilraums verkeilt ist.
• Mit Vorteil ist das Tellerventil im Bereich seiner mit dem Ventilsitz des Steuerventilgehäuses korrespondierenden Dichtfläche mit einem sich in Richtung auf den Steuerventilkolben zu erstreckenden zylindrischen Ansatz versehen, der mit der Innenwand des Ventilraums zusammenwirkt und eine Bewegung des steuerventilkolbenseitigen Endes des Tellerventils quer zur Längsachse verhindert. Bei einer vereinfachten Ausführungsform des Luftleitelements weist der Steuerventilkolben an seinem pedalseitigen Ende einen Teller oder Flansch auf, der als Luftleitfläche ausgebildet ist und sich bis in den unmittelbaren Bereich der Öffnungen der radialen Bohrungen im Steuerventilgehäuse erstreckt.
• Bei einer besonders preiswert herstellbaren Ausführungsform weist das Luftleitelement die Konfiguration eines mit einer Längsbohrung versehenen geraden Kreiskegelstumpfs auf, wobei die Mantelfläche des Kreiskegelstumpfs lait daran anliegenden flexiblen Membrane 6, die zwischen de außeretl Umfang des Membrantellers 5 und dem Unterdruckgehäuse 1 eine Rollmembran als Abdichtung bildet.
• Ein durch die Kolbenstange 8 betätigbares Steuerventil 9 weist einen mit der Kolbenstange 8 verbundenen Steuerventilkolben 10 auf, der im Steuerventilgehäuse 11 Ventilöffnungen in der Weise freigibt, daß die Arbeitskammer 3 in der dargestellten, nicht betätigten Stellung mit der Unterdruckkammer 4 über seitlich im Steuerventilgehäuse 11 verlaufende Luftführungskanäle 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, gumnielastischen 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 I)ruckfeoer 16, die sich an der einen Stirnwand 7 des Unterdruckgchäuscs 1 und am Membranteller 5 abstützt, hält die bewegliche Wand 2 in der gezeigten Ausgangsstellung.
• mehreren auf seinem Umfang verteilt angeordneten Längsnutell versehen ist und wobei die Grundfläche des Luftleitelements an der Stirnfläche bzw. am Flansch des Steuerventilkolbens anliegt und die Kolbenstange die Längsbohrung durchgreift. In diesem Falle bilden jeweils die beiden Seitenflächen und die Grundfläche einer Nut die Luftleitflächen, wobei der bei Bremsbetätigung in das Gerat eintretende Luftstrom die Nuten in Langsrichtung durdiströmt und anschließend von der Stirnfläche des Steuerventilkolbens nach außen zu umgelenkt wird.
• Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in den anhängenden Zeichnungen näher dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 Eine Schnittdarstellung eines Bremskraftverstärkers, jedoch ohne den zugehörigen Hauptzylinder.
• Fig. 2 Einen Teilschnitt durch den Bremskraftverstärker gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung und Fig. 3 Eine perspektivische Darstellung des Luftleitelements.
• Der Bremskraftverstärker gemäß Fig. 1 weist ein Unterdruckgehäuse 1 auf, das durch eine ial 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 Bei Vollbrelsung erfolgt die ständige Öffnung des Außenluftdurchganges, wordurch sich die maximal erreichbare Druckdifferenz an der beweglichen Wand 2 und damit der maximale Unterstützungdruck einstellt. Der Aussteuerdruck des rberdtes ist hiermit erreicht. Noch größerer Druck im Hauptzylinder kann jetzt nur noch durch zusätzliche Kraft auf die Kolbenstange 8 durch die Fahrerfußkraft erzielt wercien. 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 Arbeitskammer 3 verbindet und durch den bei Betätigung d Breis.
• pedals die Außenluft strömt. Das Einströmen der Außenluft in die Arbeitskarnnier 3 geschieht dabei sehr rasch, wobei sich hohe Strömungsgeschwindigkeiten, insbesondere im Bereich des das Steuerventilgehäuse 11 führenden Halsteils 32 der Gehäuseschale 31 und im Bereich des Ventilraums 28 einstellen. Die in Pfeilrichtung A (Fig. 2) durch die Steuerbohrung 25 strömende Außenluft ist nach dem Eintritt Ein scheibenförmiges Teil 21 sichert den Kopf flansch 15 der Druckstange 14 in der Ausnehmung 25 des Steuerventilgehäuses 11.
• Bei Betätigung des Bremspedals wird die Kolbenstange 8 mit dem Ventilkolben 10 entgegen der Kraft der Federn 40, 17 nach links verschoben. Dabei drückt die Feder 17 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 11 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 dieses 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 Primärmanschette im Hauptzylinder aufbauende Druck übt über den Kolben und die Druckstange 14 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 bzw. über den Flansch 29 des Luftleitkegels 30 dichtend auf das Tellerventil 23 aufsetzt. Damit sind Luftführungskanal 12 und Außenluftdurchlaß 26 geschlossen. Der Ventilkolben 10 hat hiermit seine sogenannte Bereitschaftsstellung eingenormen.
• in den Ventilraum 28 gezwungen, radial nach außen zu durch die Bohrungen 27 zu strömen, wobei eine jGhe Umlenkung des Luftstroms erfolgt. Um diese Umlenkung des Luftstroms kanalisiert und glatter erfolgen zu lassen, ist auf den verstärkerseitigen Ende der Kolbenstange 8 ein Luftleitelement 30 aufgesetzt, das einen Flansch 29 aufweist, der dafür Sorge trägt, daß die Luft ohne starke Turbulenzen zu erzeugen, in Pfeilrichtung 13 (Fig. 2) abströmen kann. Wie die perspektivische Darstellung gemäß Fig. 3 erkennen läßt, weist das Luftleitelement 30 außerdem mehrere Flügel 33, 33', 33" auf, die ein hohlzylindrisches Teil 34 mit dem Flansch 29 verbinden. Die Flügel 33, 33', 33" verhindern eine sich um die Längsachse der Kolbenstange drehende Luftströmung. Der in Fig. 3 eingezeichnete Pfeil C soll die Bewegung des Luftstroms zwischen den beiden Flügeln 33', 33" andeuten. Es ist k1r, daß auch bei beendetem Bremsvorgang, d.h. bei vollkommener Zurücknahme des Bremspedals die aus der Arbeitskammer 3 zurückströmende Luft nach dem Durchströinen der radialen Bohrungen 27 vom Luftleitelement 30 umgeleitet und in die Steuerbohrung 26 gelenkt wird, so daß eine Geräuschbildung vermieden wird. Dadurch, daß der Steuerventilkolben 10 an seinem kolbenstangenseitigen Ende mit einem Kragen oder Flansch 24 ausgestattet ist, wird erreicht, daß der Flansch 29 des Luftleitelements 30 fest und vibrationsfrei a Steuerventilkolben 10 anligt, wenn die Luft mit großer Geschwindigkeit in die Arbeitskammer 3 einströmt. Außerdem tragen die Flansche 24, 29 dafür Sorge, daß im Bereich des Fiingraums 20 keine Verwirbelungen oc'er Turbulenzen entstehen können, die eine Geräuschbildung begünstigen könnten.
• Wie insbesondere aus Fig. 2 deutlich ersichtlich ist, reichen die Rippen oder Flügel 33, 33', 33" nicht bis an den radial äußeren Rand des Flansches 24 des Steuerventilkoloens 10, sondern es verbleibt ein kreisrinc;-förmiger, ebener Bereich am radial außen liegenden Teil des Flansches 24, der mit der kreisringförmigen Stirnflache des steuerventilkolDexlseitigen Endes des Tellerventils 23 zusammenwirkt und zwar derart, daß in der Bremslösestellung der Flansch 24 dichtend auf dem Tellerventil 23 aufsitzt.

Claims (7)

1. Patentansprüche g Vakuumbremskraftverstärker mit einer gegenüber dem Unterdruckgehäuse (1) abgedichteten beweglichen Wand (2) und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolbenstange (8) zum Betätigen eines Steuerventils (9), durch welches eine Arbeitskammer (3) des Bremskraftverstärkers wahlweise mit Unterdruck oder höherem Differenzdruck verbindbar ist, wobei das Steuerventil (9) einen in einem Steuerventilgehäuse (113 axial verschiebbaren Steuerventilkolben aufweist, der unter Zwischenschaltung eines Reaktionselements (13) auf das Ende einer Druckstange (14) einwirkt, die den Kolben des Hauptzylinders verschiebt, g e k e n n z e i c h n e t durch ein von der Kolbenstange (8) gehaltenes, im Bereich des Ventilraums (28) zwischen dem kolbenstangenseitigen Ende des Steuerventilkolbens (10) und dem Tellerventil (23) angeordnetes Luftleitelement (30) mit sich nach außen zu erstreckenden, als Flansche und/oder als Nuten, Rippen oder Flügel (33, 33', 33") ausgebildeten Leitflächen
2. 2. Vakuumbreirskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n X e i c h n e t , daß das Luftleitelement (30) ein ring- oder hohlzylindrisches Teil (34) aufweist, das die Kolbenstange (8) zumindest teilweise umgreift und das auf seiner äußeren Zylinderfläche mehrere sich radial nach außen zu und in Längsrichtung erstreckende, Leitflächen bildende Rippen oder Flügel (33, 33', 33") aufweist, wobei die Rippen oder Flügel die Konfiguration von rechtwinkligen Dreiecken haben, deren jeweils die eine Kathete bildendenKanten (38, 38', 38") mit der Mantelfläche des hohlzylindrischen Teils (34) fest verbunden sind und deren jeweils die andere Kathete bildenden Kanten (39, 39', 39") unmittelbar, oder unter Zwischenschaltung eines mit dem hohzylindrischen Teil (34) fest verbundenen Flansches (29) an der pedalseitigen Stirnfläche des Steuerventilkolbens (10) anliegen.
3. 3. Vakuumbremskraftverstärker nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der am einen Ende des hohlzylindrischen Teils (34) angeordnete Flansch (29) sich quer zur Längsachse der Kolbenstange (8) und bis zur radialen, den Ventilraum (28) mit der Arbeitskammer (3) verbindenden Bohrung (27) erstreckt, so daß der von der pedalseitigen Fläche des Flansches (29) gelenkte Luftstrom ohne weitere Richtungsänderung in die radialen Bohrungen (27) eintritt.
4. 4. Vakuumbremskraftverstärker nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Durchmesser (d) der axialen Bchrung (19) des hohlzylindrischen Teils (34) des Luftleitelements (30) dem Durchmesser der Kolbenstange (8) in Bereich des Vcntilraums (28) entspricht, wobei die Kolbenstange t8) konisch ausgebildet ist, so daß das Luftleitelement (30) gegen ein axiales Verschieben im Bereich des Ventilraums (28) mit der Kolbenstange (8) verkeilt ist.
5. 5. Vakuumbremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Tellerventil (23) im Bereich seiner mit dem Ventilsitz (22) des Steuerventilgehäuses (11) korrespondierenden Dichtfläche (35) einen sich in Richtung auf den Steuerventilkolben (10) zu erstreckenden zylindrischen Ansatz (36) aufweist, der mit der Innenwand (37) des Ventilraums (28) zusammenwirkt und eine Bewegung des steuerventilkolbenseitigen Endes des Tellerventils (23) quer zur Längsachse verhindert.
6. 6. Vakuumbremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t t daß der Steuerventilkolben (10) an seinem pedalseitigen Ende einen Teller oder Flansch (24) aufweist, der als Luftleitflache ausgebildet ist und sich bis in den Bereich der Öffnungen der radialen Bohrungen (27) im Steuerventilgehäuse (11), die den Ventilraum (28) mit der Arbeitskammer (3) verbinden, erstreckt.
7. 7. Vakuumbremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Luftleitelement die Konfiguration eines mit einer Längsbohrung versehenen geraden Kreiskegelstumpfs aufweist, wobei die Mantel fläche des Kreiskegelsturnpfes mit mehreren auf seinem Umfang verteilt angeordneten Längsnuten versehen ist und wobei die Grundfläche des Luftleitelements an der Stirnfläche bzw. am Flansch (24) des Steuerventilkolbens (10) anliegt und die Kolbenstange (8) die Längsbohrung durchgreift.