-
Vakuumbrernskraftverstarker
-
Die Erfindung betrifft einen Vakuumbremskraftverstärker mit einer
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 Steuerventilgehäuse
axial verschiebbaren Steuerventilkolben aufweist, der unter Zwischenschaltung eines
Reaktionselements auf das Ende einer Druckstange einwirkt, die den Kolben des Hauptzylinders
verschiebt und wobei die Kolbenstange mit einem Gabelkopf verbunden ist, der seinerseits
mit dem Bremspedal in Wirkverbindung steht.
-
Bei herkömmlichen Vakuumbremskraftverstarkern ist die Kolbenstange
einstückig ausgebildet und weist an ihrem dem Gerät abgewandten Ende einen Gabelkopf
auf, der seinerseits an das Bremspedal angelenkt ist. Wenn der Motor des Fahrzeugs
gestartet wird, bewirkt die Ausgangsstellung der Kolbenstange (bei nicht niedergetretenem
Bremspedal), daß sich auch der Steuerventilkolben in der Lösestellung befindet und
das Steuerventil beide Arbeitskammern miteinander verbindet, so daß sich beiderseits
des Verstärkerkolbens Unterdruck einstellt und der Verstärkerkolben von der Geräte
feder in seine Ausgangsstellung an der pedalseitigen Stirnwand des Unterdruckgehäuses
gedrückt wird. In dieser Stellung des Verstärkerkolbens sind die Bremsleitungen
drucklos, so daß das Fahrzeug ungebremst rollen kann.
-
Der Erfincung liegt die Aufgabe zugrunde, einen herkcrnmlichen pedalbetätigten
Bremskraftverstärker so abiuärjdern, daß die Arbeitsweise des Verstärkers über eine
zu3ätzli.clle Vorrichtung beeinflußbar ist. Bei eingeschalteter Vorrichtung soll
der Verstärker selbsttätig und unabhängig von der Stellung des Bremspedals eine
Vollbremsung bewirkten, nachdem der tor des Fahrzeugs gestartet ist und die Vakuumkammer
mit Unterdruck beaufschlagt ist. Die Vorrichtung soll außerdem so ausgebildet sein,
daß sie über einen an versteckter Stelle im Fahrzeug angeordneten Schalter bedienbar
ist. Insbesondere soll der Verstärker auch bei Geländefahrzeugen einsetzbar sein,
um dort als Allrad-Feststellbremsvorrichtung zu wirken Alle Änderungen am Bremskraftverstärker
sollen dabei so beschaffen sein, daß dieser jederzeit gegen ein herkömm-Lichts Gerät
austauschbar ist, und zwar ohne daß besondere Veränderungen oder Abänderungen am
Fahrzeug oder dem Bremspedal oder dem Bremsgestänge notwendig sind.
-
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein den Steuerventilkolben
bewegendes Teil der Kolbenstange vorgesehen ist, das gegenüber dem Gabelkopf verschiebbar
ist, wobei zwischen dem Gabelkopf einerseits und diesem, vorzugsweise als Stößel
ausgebildeten Teil andererseits ein Verriegelungskeil eingeschaltet ist, der im
Gabelkopf gehalten und geführt ist und der eine Kulisse, Nase oder Rampe aufweist,
die je nach Stellung des Verriegelungskeils den Abstand zwischen dem geräteseitigen
Ende des Stößels und dem Gabelkopf verändert. Durch ein Verstellen der Länge der
zwischen Gabelkopf und Steuerventilkolben angeordneten Kolbenstange wird erreicht,
daß das Steuerventil
den Durchgang von der Arbeitskammer zur atmospharischen
Luft öffnet, wenn'sich Bremspedal und Kolbenstange in ihren Ausgangsstellungen befinden.
-
Vorzugsweise ist dazu der die Kulisse, Nase oder Rampe aufweisende
Verriegelungskeil quer zum Stößel verschiebbar in Ausnehmungen der Arme des Gabelkopf
gelagert, wobei das pedalseitige Ende des Stößels den Verriegelungskeil zumindest
teilweise umgreift, Um eine einfache und genaue Führung des Verriegelungskeils zu
erzielen, weist das pedalseitige Ende des im Gabelkopf gehaltenen und geführten,
auf den Steuerventilkolben einwirkenden Stößels der Kolbenstange ein Langloch auf,
durch das der Verriegelungskeil hindurchgreift, der seinerseits verschiebbar am
Gabelkopf gelagert ist.
-
Mit Vorteil ist der Gabelkopf mit einer sich bis in das Steuergehäuse
hineinerstreckende Hülse ausgestattet, in der der Stößel längsverschiebbar gelagert
ist, wobei das als Kugelkopf ausgeformte geräteseitige Ende des Stößels über das
Ende der Hülse hervorsteht und in eine kalottenförmige Vertiefung im Steuerventilkolben
eingreift.
-
Zweckmäßigerweise ist der Verriegelungskeil über eine ortsfest am
Wagenkasten der Spritzwand oder dem Unterdruckgehäuse des Verstärkers angeordnete
Betätigutlgsvorrichtung, beispielsweise über einen Elektrogmagneten, verschiebbar.
-
Ein Elektromagnet hat den Vorteil, daß die notwendigen stromführenden
Leitungen und der Schalter zum Lin- und
Ausschalten des Elektromagneten
auch nachträglich an jedem.
-
F,.lhrzel1g problemlos angebracht werden können. Der elektrische Schalter
ist vergleichsweise unauffällig und kann so i Bereich des Fahrersitzes angeordnet
werden, daß er von Unbefugten nicht ohne weiteres entdeckt werden kann.
-
Bei einer alternativen Ausführungsform ist die auf den Verriegelun(7skeíl
einwirkende Betätigungsvorrichtung über ein C,estange oder einen Seilzuy bedienbar
und weist einen Nocken oder eine Nase auf, die am einen Ende des Verriegelungskeils
anliegt und diesen quer zum Stößel gegen die Kraft einer zwischen dem Gabelkopf
und dem Verriegelungskeil eingespannten Feder verschiebt.
-
Es ist klar, daß anstelle einer Vorrichtung, die das herkömmliche,
im Steuerventilgehäuse angeordnete mit einem Steuerventilkolben und einem Tellerventil
arbeitende Ventil unter Umgehung des Bremsgestänges und des Bremspedal betätigt,
auch ein zusätzliches Ventil am Unterdruckgehäuse vorgesehen werden kann Ein solches
zusätzliches Ventil. könnte an der pedalseitigen Gehäuseschale angeordnet sein und
eine unmittelbare Verbindung der Arbeitskammer mit der Umgebungsluft herstellen.
Auch bei einem solchen zusätzlichen, beispielsweise elektromagnetisch betatigbaren
Ventil, würde nach dem Starten des Fahrzeugmotors der Bremskraftverstärker eine
Vollbremsung einSeiten und damit das Fahren durch Unbefugte verhindern, vorausgesetzt,
daß der in Frage stehende Bremskraftverstärker "leerwegoptimiert" ist..
-
Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausftihrungsmöglichkeiten zu;
eine davon ist in den anhängenden Zeichnungen
schematisch dargestellt
und zwar zeigen: Fig. l den Teillängsschnitt durch einen Vakuum-Bremskraftverstärker,
bei dem der Gabelkopf, der die Kolbenstange mit dem Bremspedal verbindet, mit einer
eileinrichtung versehen ist, die Teil einer Fahrzeug-Diebstahlsicherung ist.
-
Fig. 2 Den Gabelkopf gemäß Fig. 1 in der Seitenansicht , wobei sich
die aus Stößel und Hülse bestehende Kolbenstange in der "Verriegelunsposition" befindet
und Fig. 2 den Gabelkopf gemäß den Figuren 1 und 2 in der Draufsicht.
-
Der Bremskraftverstärker weist ein aus den Gehäuseschalen 41, 42 bestehendes
Unterdruckgehäuse 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 tiefgezogenenen Membranteller 5 und einer daran anliegenden
flexiblen Membrane 6, die nicht näher dargestellt zwischen dem äußeren Umfang des
Membrantellers 5 und dem Unterdruckgehäuse l eine Rollmembran als Abdichtung bildet.
-
Ein durch eine von der Hülse 8 uiid dem Stößel 30, 37 gebildete Kolbenstange
betätigbares Steuerventil 9 weist einen mit der Kolbenstange verbundenen Steuerventilkolben
10 auf, der in einem Steuerventilgehäuse 11 Ventilöffnungen in der Weise rreigiht,
daß die Arbeitskammer 3 in
der dargestellten, nicht betätigten
Stellung mit der Unterdruckkammer er über 4 über seitlich im Steuerventilgehäuse
11 verlaufende Luft führungskanäle 12 verbunden ist, die stirnseitig am Um-f:ng
des Steuerventilgehäuses 11 aus münden. Bei einer Betätigung des Steuerventils 9,
d.h. bei einer axialen Verschiebung der Kolbenstange 8, 30, 37 wird die Verbi.ndung
von der Unterdruckkammer 4 zur Arbeitskammor 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 i3etätigungsskolben
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, heilt die bewegliche Wand 2 in der gezeigten
Ausgangsstellung.
-
Ein aus Blech bestehender Führungsteller 20 ist am Steuerventilgehäuse
11 festgelegt. Der Führungste1lr 20 verhindert, daß die Druckstange 14 bei der Demontage
des Hauptzylinders herausfällt oder abknickt; der trichterförmige Teil 21 des Führungstellers
20 sichert den Kopfflansch 15 der Druckstange 14 in der Ausnehmung 25 des Steuerventilgehäuses
11.
-
Bei Betätigung des Bremspedals wird die Kolbenstange 8, 30, 37 mit
dem Ventilkolben 10 entgegen der Kraft der E'eder 24 nach links verschoben. Dabei
drückt die Feder 24 des Tellerventils 23 dieses nach links auf den Sitz 22 im Steuergehäuse
ll, 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 Steuerventilgehäuse 11 zur rechten Seite des Steuerventilkolbens 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 Primärmanschette im Hauptzylinder aufbauende Druck übt über den Kolben und die
Druckstange 14 eine Reaktionskraft auf die Reaktionsscheibe 13 entsprechend dem
Übersetsungsverhältnis 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 Außenluftdurchganges,
wodurch sich die maximal erreichbare Druckdifferenz an der beweglichen Wand 2 und
damit der maximale Unterstützungsdruck einstellt. Der Aussteuerdruck des Gerätes
ist hiermit ereicht. .Noch größerer Druck iin
Hauptzylinder kann
jetzt nur noch durch zusätzliche Kraft zur die LCalbenstange 8, 30, 37 durch die
Fallre.rfußkraft erzielt erde. Bei vollkommener Zurücknahme des Brems pedals kehrt
der Ventilkolben 10 in seine Ausgangsstellung zurück, wobei der Außenluftdurchgang
26 geschlossen und der Vakuusudurchgdng 12, 27, 28 ständig geöffnet ist.
-
Infolge des sich zwangsläufig damit ergebenden Vakuumausglcichs 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 Getäweldngsachse
verlaufenden anal 27 auf, der den Ventilraum 28 hinter dem Steuerventil 9 mit der
Arbeitskammer 3 verbindet und durch den bei Betätigung des Bremspedals die Außenluft
strömt.
-
Am pedalseitigen Ende der Kolbenstange 8, 30, 37 befindet sich ein
Gabelkopf 29, über den die Kolbenstange mit dem (nicht näher dargestellten) Bremspedal
gekuppelt ist. Der Gabelkopf 29 weist an seinen beiden Wangen oder Armen 29a, 29b
je ein Langloch auf, durch das jeweils das eine Ende eines Verrieyelunyskeils 31,
der ein breites Ende 31b und ein schmales Ende 31a aufweist, hindurchgefhhrt ist.
Der Verriegelungskeil 31 ist mit einer Kulisse oder Rampe 32 versehen und mit seinem
schmaleren Ende 31a durch ein Langloch 33 hindurchgeführt, das in einem in der Hülse
8 längsverschiebbar gelagerten Stößel 30 angeordnet ist. Die Abmessungen dieses
Langlochs 33 sind so getroffen, daß das schmale Ende 31a des Verriegelungskeils
31 durch dieses
Langloch 33 hindurchtreten kann. Das breitere Ende
31b des Verrieglungskeils 31 weist eine Nase 34 auf, die mit der Rampe 32 in der
Weise zusammenwirkt, daß in der verriegelten Position (Fig. 2) infolge der Nase
34 eine Relativbewegung des Stößels 30 gegenüber dem Gabelkopf 29 bzw.
-
der Pulse 8 ausgeschlossen ist. Der Verriegelungskeil 31 wird von
einer Zug feder 35 in der Position gehalten, die in Fig. 1 dargestellt ist (unverriege3te
Position). In dieser Position befindet sich der Stößel 30 in seiner hinteren Stellung,
wobei der Abstand a zwischen dem pedalseitigen Ende des Stößels 30 und der geräteseitigen
Stirnfläche des Gabelkopfs 29 größer ist als in der Verriegelunys-Position (wie
in Fig. 2 dargestellt). Der Gabelkopf 29, die Hülse 8, der Keil 31 und der Stößel
30 bilden eine starre Einheit und wirken, wie vorstehend beschrieben, auf das Steuerventil
9 ein, wenn das (nicht näher dargestellte) Bremspedal niedergetreten wird.
-
Wird nun das fahrzeug ahgestellt und soll die Diebstahlsicherung wirksam
werden (verriegelte Position), so wird der Elektromagnet 36, der (beispielsweise)
an die Batterie des Fahrzeugs angeschlossen ist, über den Schalter 19 eingeschaltet.
Dieser Elektromagnet 36 zieht den Verriegelungskeil 31 in die in Fig. 2 dargestellte
Position, so daß die Rampe 32 im Zusammenwirken mit der Nase 34 den Stößel 30 in
Pfeilrichtung B (nach links) gegenüber dem Gabelkopf 29 und der an diesem befestigten
Hülse 8 verschiebt und der Abstand a zwischen dem Ende des Stößels 30 und der Stirnfläche
des Gabelkopfs 29 auf a' verringert wird und der Kugelkopf 37 sich nach links verschiebt.
-
Durch die Längsverschiebung des Stößels 30 gegenüber dem Gabelkopf
29 wird der Steuerventilkolben 10 soweit vcrschoben,
daß das Tellerventil
23 den Ventilraum 28 vom LuftfUllrurlgskanal 12 absperrt und den Ventilsitz 18 des
Stouerventilkolbens 10 vom Tellerventil 23 abhebt, so daß die Arbeitskammer 3 mit
der Steuerbohrung 26 bzw. mit der Außenluft. verbunden ist. Wird nun der Motor des
Fahrzeugs startet, beispielsweise indem das Zündschloß "kurzgeschlossen wird, so
zieht der in der Kammer 4 einsetzende Unterdruch die axial bewegliche Wand 2 nach
links und bewirkt eine Abbremsung des Fahrzeugs (Vollbremsung).
-
Diese Vollbremsstellung wird nun solange aufrechterhalten, wie der
Elektromagnet 36 aktiviert bleibt. Es ist klar, daß ein Schalter 19 zum Aktivieren
des Elektromagneten am Fahrzeug an versteckter Stelle angeordnet sein muß. Erst
wenn der Elektromagnet 36 abgeschaltet wird, zieht der Verriegelungskeil 29, von
der Kraft der Zugfeder 35 bewegt, den Stößel 30 in die Hülse 8 hinein und stellt
den Abstand a zwischen dem Gabelkopf 29 und dem pedalseitigen Ende des Stößels 30
wieder her. Anstelle eines Elektromagneten 3G mit Schalter 19 kann auch eine mechanisch
arbeitende Vorrichtung angeordnet sein, die den Verriegelungskeil 31 in der verriegelten
Position (Fig. 2) hält und deren Betätigung über ein Gestänge oder einen Seilzug
bewirkt wird. Der Gabelkopf 29 mit dem Verriegelungskeil 31 sollte so in das Fahrzeug
eingebaut sein, daß ein Unbefugter nicht ohne weiteres den Verriegelungskeil 31
mit einem geeigneten Werkzeug in die in Fig. 1 dargestellte Position schieben und
dort blockieren kann; ebenso muß der Schalter (nicht näher dargestellt) oder Hebel
zum Aktivieren der den Verriegelungskeil 31 verschiebenden Vorrichtung (beispielsweise
der Elektromagnet 36) so versteckt am Fahrzeug angebracht sein, daß ein Unbefugter
den Schalter oder Hebel nicht ohne weiteres auffinden kann.
-
Auflistung der Einzelteile 1 Unterdruckgehäuse 2 axial bewegliche
Wand 3 Arbeitskammer 4 Unterdruckkammer 5 Membranteller 6 flexible Membrane 7 Stirnwand
8 Hülse 9 Steuerventil 10 Steuerventilkolben 11 Steuerventilgehäuse 12 Luftführungskanal
13 Reaktionsscheibe 14 Druckstange 15 Kopfflansch 16 Druckfeder 17 Flansch 18 Ventilsitz
19 Schalter 20 Führungsteller 21 trichterförmiges Teil 22 Ventilsitz 23 Tellerventil
24 Feder 25 Ausnehmung 26 Steuerbohrung 27 Kanal 28 Ventilraum 29 Gabelkopf 30 Stößel
31 Verriegelungskeil 32 Rampe 33 Langloch 34 Nase 35 Zugfeder 36 Elektromagnet 37
Kugelkopf 38 Anschlag 39 Ausnehmung 40 Ausnehmung 41 Gehäuse schale <hauptzylinderseitig)
42 Gehäuseschale (pedalseitig)