DE3812452C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Verstärker zur Verwendung in einem Bremssystem eines Kraftfahrzeuges oder ähnlicher Einrichtungen. Im besonderen richtet sich die Erfindung auf einen pneumatischen Verstärker zur Verwendung beispielsweise in einem mit Eigenantrieb versehenen Bremssystem, das so gestaltet ist, daß es die Eigenschaft aufweist, einem Fahrer ein Gefühl eines stabilen und vorteilhaften Bremsens zu geben, wenn das Bremspedal eines solchen Bremssystems betätigt wird.

Allgemein gesprochen nimmt in einem Bremssystem, das mit einem pneumatischen Verstärker ausgerüstet ist, beim Niederdrücken des Bremspedals die Ausgangsleistung proportional zur Druckkraft (also zur Eingangskraft) zu. Es war bekannt, daß dem Fahrer ein Gefühl eines stabilen und vorteilhaften Bremsens gegeben wird, falls das Bremssystem so ausgebildet ist, daß, wenn der Fahrer mit dem Niederdrücken des Bremspedals auf halbem Wege (d. h. bei einem mittlerem Belastungszustand) aufhört, die Ausgangsleistung um einen höheren Betrag angehoben wird als dem Betrag, der in der vorbeschriebenen proportionalen Beziehung zur Eingangskraft gewöhnlich erzielt wird. Insbesondere wird, wenn die Bremse betätigt wird, im Kontaktbereich zwischen dem Bremsschuh und der Bremstrommel eine große Menge an Wärme erzeugt, weshalb die Temperatur auf einen hohen Wert steigt, was eine Verringerung des Reibungskoeffizienten zur Folge hat. Dementsprechend wird, selbst wenn das Bremspedal in einer gewissen niedergedrückten Stellung mit konstantem Kraftaufwand gehalten wird, die Bremswirkung verringert. Aus diesem Grunde ist es möglich, ein Gefühl des stabilen und vorteilhaften Bremsens zu vermitteln, falls das Bremssystem so ausgebildet ist, daß die Ausgangskraft selbst dann weiter zunimmt, nachdem der Fahrer mit dem Niederdrücken des Bremspedals aufgehört hat.

Die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung (Kokai) Nr. 61-64 074 (1986) offenbart einen pneumatischen Verstärker, der so gestaltet ist, daß er es ermöglicht, die vorbeschriebenen Bremseigenschaften zu erzielen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 12 und 13 umfaßt die Einrichtung nach dem Stand der Technik einen Druckstempel 2, der in Abhängigkeit von der Bewegung eines Stößels 1 beweglich ist, einen ersten Ventilsitz 4, der an einem Ventilkörper 3 ausgebildet ist, einen zweiten Ventilsitz 5, der am Druckstempel 2 ausgebildet ist, und ein Ventilglied 6, das wahlweise vom ersten Ventilsitz 4 getrennt und an diesen angelegt wird, um dadurch zu ermöglichen, daß eine Konstantdruck-Kammer (nicht dargestellt) und eine Variabeldruck-Kammer (nicht dargestellt) miteinander verbunden und voneinander getrennt werden. Das Ventilglied 6 wird auch wahlweise vom zweiten Ventilsitz 5 getrennt und an diesen angelegt, um dadurch zu ermöglichen, daß die Variabeldruck-Kammer mit der Atmosphäre verbunden und von ihr getrennt wird. Das Ventilglied 6 ist aus elastischem Material, z. B. Gummi, hergestellt, wobei am Ventilglied 6 Öffnungen 6a derart ausgebildet sind, daß Strömungswege, die durch die Öffnungen entstehen, aufgrund der elastischen Verformung des Ventilgliedes 6 unterbrochen werden, wenn es am dem zweiten Ventilsitz 5 sitzt.

Beim Betrieb verstellt sich, wenn das Bremspedal (nicht dargestellt) niedergedrückt wird, der eingangsseitige Stößel 1 nach vorne, wodurch das Ventilglied 6 sich auf den ersten Ventilsitz 4 setzt, was bewirkt, daß die Konstantdruck- und die Variabeldruck-Kammern voneinander getrennt werden. Zu dieser Zeit trennt sich der zweite Ventilsitz 5 vom Ventilglied 6, weshalb atmosphärische Luft in die Variabeldruck-Kammer eingeführt wird, um die Verstärkungsoperation zu bewirken.

Falls der Fahrer mit dem Niederdrücken des Bremspedals an einem Punkt auf halbem Wege (d. h. bei einem mittleren Belastungszustand) aufhört, wird die Vorwärtsbewegung des Stößels 2 eingestellt, während der Ventilkörper 3 vorwärtsbewegt wird, und das Ventilglied 6 kommt mit dem zweiten Ventilsitz 5 in Kontakt. Zu dieser Zeit wird die Variabeldruck-Kammer über die am Ventilglied 6 ausgebildeten Öffnungen 6a mit der Atmosphäre verbunden. Als Folge davon wird der Ventilkörper 3 durch die Wirkung der atmosphärischen Luft, welche durch die Öffnungen 6a mit einer verhältnismäßig niedrigen Strömungsrate angeliefert wird, graduell nach vorne bewegt, wodurch die Ausgangskraft vergrößert wird. Da der Ventilkörper 3 graduell vorwärtsbewegt wird, wird das Ventilglied 6 gegen den zweiten Ventilsitz 5 mit einer Kraft gedrückt, die graduell intensiviert wird, und das Ventilglied 6 wird eventuell elastisch verformt, um die Öffnungen 6a zu schließen. Folglich wird die Verbindung zwischen der Variabeldruck-Kammer und der Atmosphäre unterbrochen, weshalb die Vorwärtsbewegung des Ventilkörpers 3 eingestellt wird.

Auf diese Weise wird, wenn die Vorwärtsbewegung des eingangsseitigen Stößels 1 in einem mittleren Belastungszustand eingestellt wird, die Ausgangsleistung um einen höheren Betrag angehoben als dem Betrag, der erhalten wird, wenn die übliche proportionale Beziehung angewendet wird, wodurch dem Fahrer ein Gefühl eines stabilen und vorteilhaften Bremsens vermittelt wird.

Aus DE 32 22 929 A1 ist ebenfalls ein pneumatischer Servoantrieb bekannt, mit einem Gehäuse, einem Arbeitskolben, der den Gehäuseinnenraum in eine vordere und eine hintere Kammer unterteilt, einer Reaktionsscheibe aus einem verformbaren Material, die in dem Arbeitskolben aufgenommen ist, einem Ausgangsschaft, der vor der Reaktionsscheibe angeordnet ist und die Ausgangskraft des Servoantriebs von dem Arbeitskolben sowie über die Reaktionsscheibe erhält, einem Eingangsschaft, der hinter der Reaktionsscheibe angeordnet und in einem Tauchkolben aufgenommen ist und die Reaktionskraft des Ausgangsschafts über die Reaktionsscheibe und den Tauchkolben erhält, und einer Ventileinrichtung, die in dem Arbeitskolben untergebracht ist und durch diesen sowie durch den Tauchkolben und das Ringventil gebildet ist und ferner durch den Eingangsschaft betätigbar ist, um eine Druckdifferenz zwischen der vorderen und hinteren Kammer zu erzeugen. Dabei ist das Ringventil in Eingriff mit zwei Ventilsitzen, welche an den hinteren Enden einer Bohrung und des Tauchkolbens ausgebildet sind. Das an den Ventilsitzen anstoßende Ringventil ist aus einem federnd nachgiebigen Material ausgebildet, wodurch ein exaktes Öffnen und Schließen der Ventileinrichtung erzielt wird. Bedingt durch das exakte Öffnen und Schließen der Ventileinrichtung ist es jedoch nicht möglich, daß die Ausgangskraft des Bremssystems weiter zunimmt, nachdem der Fahrer das Bremspedal nicht weiter niederdrückt.

In der DE 33 30 481 A1 ist ein Unterdruck-Bremskraftverstärker offenbart, der einen als Kegelventil ausgebildeten, in einer Steuernabe verschiebbar gelagerten und mit dem aus gummielastischem Werkstoff gebildeten Tellerventil zusammenwirkenden Ventilkolben umfaßt. Bedingt durch die Kegelstumpfform des Ventilkolbens, kann die eintretende atmosphärische Luft nahezu strömungsfrei und ohne Verwirbelung bei geöffnetem Ventildurchlaß vom Luftraum her über die quer zur Verstärkerlängsachse in der Steuernabe angeordnete Öffnung einströmen. Um einen sicheren Dichtsitz zu gewährleisten, ist die Mantelfläche des kreiskegelstumpfförmigen Ventilkolbenendes mit einer umlaufenden Nut ausgestattet, wobei eine Seitenwandung der Nut mit der Mantelfläche eine Dichtkante bildet, die bei geschlossenem Ventil sicher auf der ebenen Tellerfläche des Tellerventils aufliegt.

Die herkömmlichen pneumatischen Verstärker leiden jedoch unter folgenden Problemen.

Da die Öffnungen 6a in einem elastischen Material, z. B. Gummi, ausgebildet sind, und sie durch Ausnutzung der elastischen Deformation des elastischen Materials geöffnet und geschlossen werden, verändert sich der zeitliche Ablauf (Timing), mit dem die Öffnungen 6a geöffnet und geschlossen werden, entsprechend der Härte des elastischen Materials. Insbesondere ist es unmöglich, zu allen Zeiten stabile Bremscharakteristiken zu erhalten, da sich die Härte des elastischen Materials sich mit jeder Änderung der Lufttemperatur ändert.

Der Bereich des Ventilgliedes 6, wo die Öffnungen 6a ausgebildet sind, unterliegt leicht einer Verschlechterung angesichts der sich wiederholenden elastischen Deformierung, weshalb Vorrichtungen nach dem Stand der Technik unter geringer Beständigkeit leiden.

Angesichts der vorbeschriebenen Probleme der Vorrichtungen nach dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Verstärker zu schaffen, der so gestaltet ist, daß er dem Fahrer ein Gefühl des stabilen und vorteilhaften Bremsens gibt, und darüber hinaus stabile Bremscharakteristika und eine verbesserte Dauerhaftigkeit zeigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein pneumatischer Verstärker vorgesehen, mit einem Gehäuse, einer am Gehäuse befestigten Membran zur Aufteilung des Inneren des Gehäuses in eine vordere Kammer, welche mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, und in eine hintere Kammer, einem Ventilkörper, der an einen inneren Umfangsbereich der Membran angesetzt ist, einem Vakuumventil, einem Vakuumventil mit einem ersten Ventilteil und einem zweiten Ventilteil, das am Ventilkörper vorgesehen und relativ zum ersten Ventilteil zur gegenseitigen Anlage und Trennung beweglich ist, wodurch die Unterdruck- und Variabeldruck-Kammern wahlweise voneinander getrennt und miteinander verbunden werden, einem Atmosphärenventil, mit einem ersten Ventilteil und einem zweiten Ventilteil, das am Ventilkörper vorgesehen und relativ zum ersten Ventilteil zur gegenseitigen Anlage und Trennung beweglich ist, wodurch die hintere Kammer wahlweise von der Atmosphäre getrennt und mit ihr verbunden wird, einer eingangsseitigen Stange zum Betätigen des Vakuumventils und des Atmosphärenventils, und einer ausgangsseitigen Stange, welche die Verstellkraft der Membran aufzunehmen vermag, wobei dieser pneumatische Verstärker dadurch gekennzeichnet ist, daß das Atmosphärenventil ein drittes Ventilteil umfaßt, das am Ventilkörper in Reihe mit dem zweiten Ventilteil längs des Weges der Bewegung relativ zum ersten Ventilteil zur gegenseitigen Anlage und Trennung derart angeordnet ist, daß die zweiten und dritten Ventilteile während der Bewegung relativ zum ersten Ventilteil sich an dieses aufeinanderfolgend anlegen, und eine Öffnungsanordnung zwischen den ersten und dritten Ventilteilen vorgesehen ist zur Schaffung einer Verbindung zwischen der hinteren Kammer und der Atmosphäre während der Zeitspanne von der Anlage zwischen den ersten und dritten Ventilteilen bis zur Anlage zwischen dem ersten und zweiten Ventilteilen.

Wenn der Fahrer mit dem Durchdrücken des Bremspedals auf halbem Wege aufhört, wird die Vorwärtsbewegung des Druckstempels eingestellt, während der Ventilkörper vorwärtsbewegt wird. Dementsprechend wird das erste Ventilteil, das am hinteren Endteil des Druckstempels angeordnet ist, durch ein Tellerventilglied geschlossen, so daß die Variabeldruck-Kammer und die Atmosphäre allein durch die Öffnungsanordnung in Verbindung gelangen. Hieraus folgt, daß der Ventilkörper graduell vorwärtsbewegt wird, um die Ausgangskraft zu erhöhen. Wenn der Ventilkörper weiter nach vorne bewegt wird, wird das zweite Ventilteil an die vordere Endfläche des Tellerventilgliedes angesetzt. Als Folge hiervon wird die Verbindung zwischen der Variabeldruck-Kammer und der Atmosphäre vollständig unterbrochen und der Anstieg der Ausgangskraft wird somit eingestellt. Mit dieser Ausgangssteuerung ist es möglich, dem Fahrer ein Gefühl des stabilen und vorteilhaften Bremsens zu geben, wenn er das Niederdrücken des Bremspedals in einem mittleren Belastungszustand einstellt.

Da die Öffnungen durch Schließen des ersten Ventilteils mit dem Tellerventilglied und durch Ansetzen des zweiten Ventilteils an das Tellerventilglied geöffnet und geschlossen werden, hat die Härte des Tellerventilgliedes keinen Einfluß auf den Zeitablauf, in dem die Öffnungen geöffnet und verschlossen werden. Außerdem besteht keine Besorgnis, daß eine Verschlechterung der Ventilteile gefördert wird, da von den Ventilgliedern keine schwere Belastung auf das Tellerventilglied wiederholt ausgeübt wird.

Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung erkennbar, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen ist. In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen, zeigen

Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen pneumatischen Verstärkers im Schnitt,

Fig. 2 den Teil X des pneumatischen Verstärkers gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 2,

Fig. 4(a) und (b) fragmentarische vergrößerte Schnittdarstellungen zur Darstellung der Arbeitsweise des pneumatischen Verstärkers gemäß Fig. 1,

Fig. 5 bis 10 Schnitte durch wesentliche Teile weiterer Ausführungsformen der Erfindung in vergrößerter Darstellung,

Fig. 11 eine grafische Darstellung der Bremscharakteristika eines Bremssystems, das den erfindungsgemäßen pneumatischen Verstärker verwendet,

Fig. 12 einen Schnitt durch ein wesentliches Teil eines herkömmlichen pneumatischen Verstärkers, der so gestaltet ist, daß er dem Fahrer ein Gefühl eines stabilen und vorteilhaften Bremsens gibt, und

Fig. 13 das im pneumatischen Verstärker gemäß Fig. 12 verwendete Ventilglied in der Ansicht von vorne.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 bis 4 zeigen in Kombination einen pneumatischen Verstärker 7 entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Der pneumatische Verstärker 7 besitzt ein Gehäuse 8, das aus einer frontseitigen Schale 9 und einer rückseitigen Schale 10 besteht. Im Inneren ist das Gehäuse 8 durch eine Membran 11 und einen Arbeitskolben (power piston) 12 in eine Unterdruck-Kammer 13 und eine Variabeldruck-Kammer 14 aufgeteilt, welche als Vorder- bzw. Rückkammer bestimmt sind. Die Membran 11 und der Arbeitskolben 12 sind über eine Führungsstange 15 in Längsrichtung beweglich. Wenn der Verstärker 7 in einem unwirksamen Zustand ist, werden die Membran 11 und der Arbeitskolben 12 mittels der Stellkraft einer Rückstellfeder 16, die innerhalb der Unterdruck-Kammer 13 vorgesehen ist, in der rückwärtigen Position gehalten. Es ist zu bemerken, daß das Unterdruck-Einlaßrohr 17, das mit einer Unterdruck-Quelle (nicht dargestellt), z. B. einem Ansaugverteiler (intake manifold), verbunden ist, an die äußere Wand der Unterdruck-Kammer 13 derart angesetzt ist, daß das Unterdruck-Einlaßrohr 17 mit der Unterdruck-Kammer 13 in Verbindung steht.

Innerhalb des Gehäuses 8 ist ein Ventilkörper 18 vorgesehen, der mit seinem einen Ende sowohl an der Membran als auch am Arbeitskolben 12 befestigt ist, während das andere Ende des Ventilkörpers vom rückwärtigen Ende des Gehäuses 8 nach außen ragt. Der Ventilkörper 18 hat eine zylindrische Gestalt, wobei ein Zylinderteil 18a am vorderen Ende des Ventilkörpers 18 axial ausgebildet ist. Ein Druckstempel 19 ist in den Zylinderteil 18a gleitend eingepaßt und eine eingangsseitige Stange 20 ist an das rückseitigen Ende des Druckstempels 19 angeschlossen. Eine ausgangseitige Stange 21 ist derart vorgesehen, daß das rückwärtige Ende der ausgangsseitigen Stange 21 zum vorderen Ende des Druckstempels 19 weist. Die ausgangsseitige Stange 21 ist mit dem Ventilkörper 18 über eine Gegendruckscheibe 22 verbunden.

Innerhalb des Ventilkörpers 18 ist ein erster Ventilteil 23 vorgesehen. Das rückwärtige Endteil 23a des ersten Ventilteiles 23 ist mit dem inneren Umfang des Ventilkörpers 18 über einer Federaufnahme 24 fest verbunden. Das vordere Endteil 23b des ersten Ventilteiles 23 kann sich aufgrund einer Balgenstruktur, die durch ein Zwischenteil 23c des Ventilgliedes 23 gebildet ist, in Längsrichtung vorwärtsbewegen und zusammenziehen. Das vordere Endteil 23b wird durch eine Feder 25, die zwischen diesem und der Federaufnahme 24 angeordnet ist, nach vorne verstellt. Es ist zu beachten, daß eine Feder 26, die zwischen der Federaufnahme 24 und einem Flansch 20a der eingangsseitigen Stange 20 angeordnet ist, die eingangsseitige Stange 20 nach rückwärts verstellt.

Der Ventilkörper 18 ist mit einem ersten Kanal 18b ausgestattet, der eine Verbindung zwischen der Unterdruck-Kammer 13 und dem Inneren des Ventilkörpers 18 schafft, und mit einem zweiten Kanal 18c, der eine Verbindung zwischen der Variabeldruck-Kammer 14 und dem Inneren des Ventilkörpers 18 herbeiführt. Das Innere des Ventilkörpers 18 ist mit der Atmosphäre über ein Filter 27 verbunden, das am rückseitigen Endteil des Ventilkörpers 18 vorgesehen ist.

Wie in Fig. 2 im einzelnen dargestellt ist, besitzt der Ventilkörper 18 einen zweiten Ventilteil 18d, der auf seiner inneren peripheren Fläche so angeordnet ist, daß das erste Ventilteil 23 an den zweiten Ventilteil 18d aufgesetzt werden kann. Das erste Ventilteil 23 und der zweite Ventilteil 18d bilden in Kombination ein Vakuumventil. Wenn das vordere Endteil 23b des ersten Ventilteiles 23 an den zweiten Ventilteil 18d angesetzt wird, wird der erste Kanal 18b geschlossen und die Verbindung zwischen der Unterdruck-Kammer 13 und dem Inneren des Ventilkörpers 18 dadurch unterbrochen. Folglich wird die Verbindung zwischen der Unterdruck-Kammer 13 und der Variabeldruck-Kammer 14 unterbrochen. Außerdem sind am rückwärtigen Endteil des Druckstempels 19 ein drittes Ventilteil 28 und ein zweites Ventilteil 29 vorgesehen. Die dritten und zweiten Ventilteile 28, 29 und das erste Ventilteil 23 bilden in Kombination ein atmosphärisches Ventil. Das dritte Ventilteil 28 ist am äußeren Umfang des rückwärtigen Endteils des Druckstempels 19 ausgebildet. Die Abmessungen des dritten Ventilteils 28 sind so bestimmt, daß es sich gleitend an den inneren Umfang des vorderen Endteils 23b des ersten Ventilteiles 23 anpassen kann. Das zweite Ventilteil 29 ist an einem Flansch 19a ausgebildet, der sich radial auswärts vom rückwärtigen Endteil des Druckstempels 19 erstreckt an einer Stelle, die vor dem dritten Ventilteil 28 liegt. Der zweite Ventilteil 29 ist so angeordnet, daß es möglich ist, ihn an die Endfläche 23d des vorderen Endteils 23b des ersten Ventilteiles 23 anzusetzen. Fernerhin sind drei Öffnungen 30 in Form von Nuten 30a am inneren Umfangsteil des ersten Ventilteiles 23 ausgebildet, das mit dem dritten Ventilteil 28 unter Bildung eines Paßsitzes zusammengebracht ist, wobei die Öffnungen 30 über den Umfang in gegenseitigem Abstand verteilt sind (siehe Fig. 3).

Es folgt nun eine Beschreibung der Funktionsweise der obenbeschriebenen Anordnung.

Fig. 1 zeigt den pneumatischen Verstärker in einem unwirksamen Zustand. Falls in diesem Zustand ein Bremspedal (nicht dargestellt) niedergedrückt wird, bewegt sich die eingangsseitige Stange 20 nach vorne, wobei er den Druckstempel 19 vorwärtsbewegt, wodurch bewirkt wird, daß sich der Druckstempel 19 vom ersten Ventilteil 23 trennt, wie in Fig. 4(a) dargestellt ist. Dies hat zur Folge, daß das Innere des Ventilkörpers 18 über den zweiten Kanal 18c mit der Variabeldruck-Kammer 14 verbunden wird, wodurch atmosphärische Luft in die Variabeldruck-Kammer 14 eingeführt wird und was zu einem Druckunterschied zwischen der Unterdruck-Kammer 13 und der Variabeldruck-Kammer 14 führt. Somit werden die Membran 11 und der Arbeitskolben 12 durch den unterschiedlichen Druck entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 16 nach vorne bewegt und eine verstärkte Kraft wird dadurch auf die ausgangsseitige Stange 21 übertragen.

Falls der Fahrer das Niederdrücken des Bremspedals auf halbem Wege beendet (d. h. in einem mittleren Belastungszustand) und dieses Bremspedal hält, wird die Vorwärtsbewegung der eingangsseitigen Stange 20 beendet, während der Ventilkörper 18 vorwärtsbewegt wird, weshalb das dritte Ventilteil 28 des Druckstempels 19 mit dem inneren Umfang des ersten Ventilteiles 23 in Berührung kommt (siehe Fig. 4(b)). Zu dieser Zeit wurde das zweite Ventilteil 29 noch nicht an die vordere Endfläche 23d des ersten Ventilteiles 23 angesetzt. Daher wird atmosphärische Luft weiterhin mit einer relativ geringeren Strömungsrate durch die in dem ersten Ventilteil 23 ausgebildeten Öffnungen 30 und auch durch das Spiel zwischen dem ersten Ventilteil 23 und dem zweiten Ventilteil 29 in die Variabeldruck-Kammer 14 eingeführt, so daß nur die Ausgangsgröße (Ausgangskraft oder Ausgangsleistung) allein noch zunimmt. Diese Zunahme der Ausgangsgröße verhindert ein Verminderung der Bremswirkung und gibt dem Fahrer ein Gefühl des stabilen und vorteilhaften Bremsens.

Da, wie oben beschrieben, die atmosphärische Luft in die Variabeldruck-Kammer 14 mit einer relativ niedrigen Strömungsrate eingeführt wird, bewegt sich der Ventilkörper 18 nach vorne und der zweite Ventilteil 29 des Druckstempels 19 wird eventuell an die vordere Endfläche 23d des ersten Ventilteiles 23 angesetzt, wodurch die Verbindung zwischen der Variabeldruck-Kammer 14 und der Atmosphäre völlig unterbrochen wird, was zur Folge hat, daß die Vorwärtsbewegung des Ventilkörpers 18 aufhört (siehe Fig. 2).

Falls das Bremspedal aus der Position, an der die anfängliche Betätigung aufhörte, weiter durchgedrückt wird, bewegt sich der Druckstempel 19 weiter nach vorne, um den weiteren Zufluß von Atmosphärenluft in die Variabeldruck-Kammer 14 zuzulassen, so daß eine verstärkte Kraft auf die ausgangsseitige Stange 21 übertragen wird. Falls der Fahrer mit dem Niederdrücken des Bremspedals erneut auf halbem Wege aufhört, wird der oben beschriebene Vorgang wiederholt.

Falls das Bremspedal aus der Position, in der die Betätigung beendet wurde, freigegeben wird, bewegt sich die eingangsseitige Stange 20 unter der Wirkung der zweiten Feder 26 rückwärts, wobei der Druckstempel 19 in Abhängigkeit von der Bewegung der eingangsseitigen Stange 20 ebenfalls nach hinten bewegt wird mit der Folge, daß das erste Ventilteil 23 vom zweiten Ventilteil 18d getrennt wird. Dadurch wird ermöglicht, daß die Unterdruck-Kammer 13 und die Variabeldruck-Kammer 14 miteinander in Verbindung treten. Daraus resultiert, daß der Druckunterschied zwischen diesen Kammern 13 und 14 abnimmt, weshalb die Membran 11 und der Arbeitskolben 12 unter der Wirkung der Rückstellfeder 16 sich nach hinten bewegen. Dadurch wird der Verstärker in seine Ausgangsposition zurückgestellt, d. h. in den unwirksamen Zustand gemäß der Darstellung in Fig. 1.

Die oben beschriebenen Bremscharakteristika werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 11 erläutert.

Falls das Bremspedal niedergedrückt wird, wenn der pneumatische Verstärker in einem unwirksamen Zustand ist, wird die eingangsseitige Stange 20 nach vorne bewegt und aufgrund des Vorhandenseins eines Spaltes delta zwischen dem Druckstempel 19 und der Gegendruckscheibe 22 eine Hochspringwirkung hervorgerufen, was zu einem Anstieg der Ausgangskraft unabhängig von der Eingangskraft führt, wie dies durch das Kurvenstück A1 dargestellt ist. Wenn der Spalt delta hinreichend verringert wurde, damit der Druckstempel 19 die Reaktionskraft der Gegendruckscheibe 22 erhält, steigen die Eingangskraft und die Ausgangskraft proportional zueinander an, wie dies durch die Linie A dargestellt ist.

Falls der Fahrer mit dem Durchdrücken des Bremspedals auf halbem Wege anhält, wird das dritte Ventilteil 28, das am Druckstempel 19 vorhanden ist, gegen den inneren Umfang des vorderen Endteils 23b des ersten Ventilteiles 23 geführt und Luft der Atmosphäre wird danach in die Variabeldruck-Kammer 14 durch die Öffnungen 30 eingeführt. Daraus resultiert, daß die Ausgangskraft vom Punkt B an, wo der Fahrer das Durchdrücken des Bremspedals beendet hat, allein ansteigt, wie durch das Kurvenstück C dargestellt ist. Wenn der zweite Ventilteil 29 mit dem ersten Ventilteil 23 in Kontakt kommt, wird die Vorwartsbewegung des Ventilkörpers 18 unterbunden, weshalb keine Möglichkeit besteht, daß die Ausgangskraft über den Punkt D ansteigt.

Falls der Fahrer das Bremspedal weiter niederdrückt, ändert sich die Beziehung zwischen der Eingangskraft und der Ausgangskraft gemäß dem Kurvenstück E entsprechend der Geschwindigkeit, mit welcher das Bremspedal niedergedrückt wird; danach steigt die Ausgangskraft längs der vorgenannten Linie A an. Falls der Fahrer das Bremspedal freigibt, nachdem er aufhört, es niederzudrücken, wird aufgrund der Rückstellung der eingangsseitigen Stange 20 unter der Wirkung der zweiten Feder 26 der Spalt delta zwischen dem Druckstempel 19 und der Gegendruckscheibe 22 b vergrößert und die Reaktionskraft nimmt daher ab. Entsprechend verringert sich die Ausgangskraft längs der Linie F.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 10 beschrieben, welche die jeweils wesentlichen Teile dieser Ausführungsformen zeigen. Da die allgemeine Bauweise dieser Ausführungsformen die gleiche ist wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform, sollen nur jene Teile, welche sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, im einzelnen erläutert werden.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 5 ist das dritte Ventilteil 28 des Druckstempels 19 mit einer Vielzahl von Kerben 31 versehen, welche über den Umfang in gegenseitigem Abstand verteilt sind, um Öffnungen 30 zu bilden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist zwischen den dritten und zweiten Ventilteilen 28, 29 des Druckstempels 19 eine Bohrung 32 vorgesehen, die sich im wesentlichen radial erstreckt, um eine Öffnung 30 zu bilden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 ist das dritte Ventilteil 28, das am Druckstempel 19 vorhanden ist, in den inneren Umfang des vorderen Endteils 23b des ersten Ventilteiles 23 lose eingepaßt, so daß ein Spiel 33, das zwischen dem erste Ventilteil 23 und dem dritten Ventilteil 28 vorhanden ist, eine Öffnung 30 definiert. Wenn die Endfläche des vorderen Endteils 23b des ersten Ventilteiles 23 mit dem den größten Durchmesser aufweisenden Teil 28a am hinteren Ende des verjüngten Bereiches des dritten Ventilteiles 28 koinzidiert, wird das dritte Ventilteil 28 durch das erste Ventilteil 23 verschlossen.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform ist ein sich nach vorne erstreckender Vorsprung 34 längs des inneren Umfangs des vorderen Endteils 23b des ersten Ventilteiles 23 ausgebildet, während längs des äußeren Umfangsbereiches des am rückwärtigen Ende des Druckstempels 19 vorhandenen Flansches 19a ein sich nach hinten erstreckendes ringförmiges Teil 29e ausgebildet ist. Das erste Ventilteil ist durch die innere Umfangsfläche 29a des ringförmigen Teils 29e definiert, während das zweite Ventilteil 29 durch den äußersten Endbereich 29b des ringförmigen Teils 29e definiert ist.

Die innere Umfangsfläche 29a ist geeignet, sich gegen den äußeren Umfang des Vorsprungs 34 anzupassen. Entweder der äußere Umfang des Vorsprungs 34 oder die innere Umfangsfläche 29a sind teilweise gekerbt, um eine Öffnung 30 zu bilden. Aus Gründen der Vereinfachung zeigt der obere Teil von Fig. 8 die Anordnung, bei welcher der äußere Umfang des Vorsprungs 34 gekerbt ist, während der untere Teil von Fig. 8 die Anordnung zeigt, bei welcher die innere Umfangsfläche 29a des zweiten Ventilteils 29 gekerbt ist.

Bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform ist ein Stufenbereich 36 auf der Innenseite des vorderen Endteils 23b des ersten Ventilteiles 23 ausgebildet, während ein nach hinten sich erstreckender ringförmiger Vorsprung 29 längs des äußeren Umfangsbereiches des am hinteren Ende des Druckstempels 19 vorhandenen Flansches 19a vorgesehen ist. Das zweite Ventilteil wird hierbei durch die äußere Umfangsfläche 29c des ringförmigen Teils 29e definiert, während das dritte Ventilteil durch den äußersten Endbereich 29b des ringförmigen Teils Vorsprungs 29e definiert wird. Das dritte Ventilteil 29c ist geeignet, sich in den inneren Umfang des Stufenbereiches 36 einzupassen. Entweder der innere Umfang des Stufenbereiches 36 oder die äußere Umfangsfläche 29c des zweiten Ventilteils 29 sind teilweise gekerbt, um eine Öffnung 30 zu bilden. Aus Gründen der Vereinfachung zeigt der obere Teil von Fig. 9 die Anordnung, bei welcher die äußere Umfangsfläche 29c des Ventilteils 29 gekerbt ist, während der untere Teil von Fig. 9 die Anordnung zeigt, bei welcher der innere Umfang des Stufenbereiches 36 gekerbt ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 ist ein ringförmiges Ventilglied 38 längs des inneren Umfangs des ersten Ventilteiles 23 gleitend derart angeordnet, daß es in der gleichen Weise wirkt wie das dritte Ventilteil 28, das bei der ersten Ausführungsform am Druckstempel 19 angeordnet ist. Insbesondere wird, wenn der Druckstempel 19 in der Darstellung gemäß Fig. 10 nach links gedrückt wird, das ringförmige Ventilglied 38 längs des inneren Umfangs des ersten Ventilteiles 23 unter der Kraftwirkung der ersten Feder 25 nach links bewegt und die vordere Endfläche des Flanschteils 38a des Ventilgliedes 38 kommt mit der hinteren Endfläche 23e des ersten Ventilteiles 23 in Kontakt. Zu dieser Zeit springt das vordere Ende des Flanschteils 38a des Ventilgliedes 38 nach vorne in Bezug auf die vordere Endfläche des ersten Ventilteiles 23. In diesem Zustand bewegt sich das ringförmige Ventilglied 38 nach links zusammen mit dem nach links sich bewegenden Ventilkörper 18. Wenn der Fahrer mit dem Niederdrücken des Bremspedals aufhört und die Vorwärtsbewegung des Druckstempels 19 eingestellt wird, stößt die vordere Endfläche des Ventilgliedes 38 gegen den Flansch 19a des Druckstempels 19, wodurch die Bewegung des Ventilgliedes 38 blockiert wird. Jedoch bewegt sich der Ventilkörper 18 weiterhin nach vorne und die hintere Endfläche 23e des ersten Ventilteiles 23 trennt sich von der vorderen Endfläche des Flanschteils 38a des Ventilgliedes 38. Da eine Nut 23f an der inneren Umfangsfläche des ersten Ventilteiles 23 ausgebildet ist, strömt die Luft noch durch die Nut 23f ein, so daß der Ventilkörper 18 sich weiterhin nach vorne bewegt, bis das vordere Endteil 23b des ersten Ventilteiles 23 mit dem nach hinten sich erstreckenden ringförmigen Vorsprung, der am Flansch 19a ausgebildet ist, in Kontakt kommt. Es ist zu bemerken, daß eine Rille 37, welche als eine Öffnung 30 dient, in der äußeren Umfangsfläche des Ventilgliedes 38 ausgebildet sein kann. Das Bezugszeichen 39 bezeichnet dritte eine Feder, welche ermöglichen soll, daß der vordere Endteil 23b des ersten Ventilteiles 23 an den zweiten Ventilteil 18d des Ventilkörpers 18 zuverlässig angesetzt werden kann.

Wie oben ausführlich dargelegt wurde, werden erfindungsgemäß die Öffnungen geöffnet und verschlossen durch Verschließen des dritten Ventilteils mit dem ersten Ventilteil und durch Ansetzen des zweiten Ventilteils an das erste Ventilteil, um dadurch dem Fahrer ein Gefühl des stabilen und vorteilhaften Bremsens zu vermitteln. Dementsprechend ist es möglich, mit einer einfachen Bauweise stabile Bremscharakteristika zu erhalten und die Dauerhaftigkeit zu erhöhen.

Claims (17)

1. Pneumatischer Verstärker mit

• a) einem Gehäuse (8),
• b) einer am Gehäuse (8) befestigten Membran (11) zur Aufteilung des Inneren des Gehäuses in eine Unterdruck-Kammer (13), welche mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, und in eine Variabeldruck-Kammer (14),
• c) einem Ventilkörper (18), der an einen inneren Umfangsbereich der Membran (11) angesetzt ist,
• d) einem Vakuumventil (23, 18d) mit einem ersten Ventilteil (23) und einem zweiten Ventilteil (18d), das am Ventilkörper (18) vorgesehen und relativ zum ersten Ventilteil (23) zur gegenseitigen Anlage und Trennung beweglich ist, wodurch die Unterdruck- und Variabeldruck-Kammern (13, 14) wahlweise voneinander getrennt und miteinander verbunden werden,
• e) einem Atmosphärenventil (23, 29) mit einem ersten Ventilteil (23) und einem zweiten Ventilteil (29), das am Ventilkörper (18) vorgesehen und relativ zum ersten Ventilteil (23) zur gegenseitigen Anlage und Trennung beweglich ist, wodurch die Variabeldruck-Kammer (14) wahlweise von der Atmosphäre getrennt und mit ihr verbunden wird,
• f) einer eingangsseitigen Stange (20) zum Betätigen des Vakuumventils (23, 18d) und des Atmosphärenventils (23, 29) und
• g) einer ausgangsseitigen Stange (21), welche die Verstellkraft der Membran (11) aufzunehmen vermag, dadurch gekennzeichnet, daß
• h) das Atmosphärenventil (23, 29) ein drittes Ventilteil (28) umfaßt, das am Ventilkörper (18) in Reihe mit dem zweiten Ventilteil (29) längs des Weges der Bewegung relativ zum ersten Ventilteil (23) zur gegenseitigen Anlage und Trennung derart angeordnet ist, daß die zweiten und dritten Ventilteile (29, 28) während der Bewegung relativ zum ersten Ventilteil (23) sich an dieses aufeinanderfolgend anlegen, und
• i) eine Öffnungsanordnung (30) zwischen den ersten und dritten Ventilteilen (23, 28) vorgesehen ist zur Schaffung einer Verbindung zwischen der Variabeldruck-Kammer (14) und der Atmosphäre während der Zeitspanne von der Anlage zwischen den ersten und dritten Ventilteilen (23, 28) bis zur Anlage zwischen dem ersten und zweiten Ventilteilen (23, 29).

2. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (18) eine innere Bohrung aufweist, die sich axial erstreckt, wobei die eingangsseitige Stange (20) mit einem Ende in der Bohrung aufgenommen wird und durch Druck von der Außenseite des Zylinders betätigt wird, daß ein Druckstempel (19) in der Bohrung in einer Position vor der eingangseitigen Stange (20) so angeordnet ist, daß der Druckstempel (19) in Abhängigkeit von der Bewegung der eingangsseitigen Stange (20) gleitet, daß die ausgangsseitige Stange (21) mit dem Ventilkörper (18) derart verbunden ist, daß er dem Druckstempel (19) endseitig zugewandt ist.

3. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das erste Ventilteil (23) relativ zum dritten Ventilteil (28) während der Zeitspanne von dem Zeitpunkt, zu dem es das dritte Ventilteil (28) schließt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem es das zweite Ventilteil (29) schließt, bewegt.

4. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Ventilteil (28) am äußeren Umfang des hinteren Endteils des Druckstempels (19) ausgebildet ist, während das zweite Ventilteil (29) an einem Flansch (19a) des Druckstempels (19) ausgebildet ist, der sich in einer Position vor dem hinteren Endteil radial nach außen erstreckt.

5. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventilteil (23) die Relativbewegung ausführt, während es mit dem dritten Ventilteil (28) in gleitendem Kontakt ist.

6. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsanordnung (30) durch eine Nut (30a) gebildet ist, welche in axialer Richtung am inneren Umfangsbereich des ersten Ventilteiles (23) gebildet ist.

7. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsanordnung (30) durch eine Kerbe (31) gebildet ist, welche in axialer Richtung am äußeren Umfang des hinteren Endteils des Druckstempels (19) gebildet ist.

8. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstempel (19) eine innere Bohrung aufweist, welche sich zum hinteren Endteil öffnet, wobei die Öffnungsanordnung (30) durch eine Bohrung (32) gebildet ist, welche sich durch die Umfangswand der inneren Bohrung radial erstreckt an einer Position in axialer Richtung des Druckstempels (19) zwischen dem dritten (28) und zweiten (29) Ventilteil.

9. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventilteil (23) so angeordnet ist, daß es relativ zum dritten Ventilteil (28) mit einem dazwischen vorgesehenen geringen Spiel (33) bewegt, wobei die Öffnungsanordnung (30) durch das Spiel (33) bestimmt ist.

10. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (19a) ein ringförmiges Teil (29e) besitzt, das sich vom äußeren Umfangsteil des Flansches (19a) axial nach hinten erstreckt, wobei das dritte Ventilteil (28) durch eine Umfangsfläche des ringförmigen Teils (29e) bestimmt ist und das zweite Ventilteil durch die hintere Endfläche (29b) des ringförmigen Teils (29e) bestimmt ist.

11. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsanordnung (30) durch eine Nut (35) bestimmt ist, welche in der äußeren Umfangsfläche (29c) des ringförmigen Teils (29e) axial ausgebildet ist.

12. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventilteil (23) so angeordnet ist, daß es in gleitenden Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche (29c) des ringförmigen Teils kommt.

13. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Ventilteil durch die innere Umfangsfläche (29a) des ringförmigen Teils (29e) gebildet ist.

14. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsanordnung (30) durch eine Nut (35) bestimmt ist, welche an der inneren Umfangsfläche (29a) des ringförmigen Teils (29e) des Druckstempels (19) axial ausgebildet ist.

15. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsanordnung (30) durch eine Nut (35a) bestimmt ist, welche in der äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Teils des ersten Ventilteiles (23) ausgebildet ist.

16. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Verstärker (7) außerdem ein ringförmiges Ventilglied (38) umfaßt, das gegen den Druckstempel (19) gedrückt wird, so daß das ringförmige Ventilglied (38) mit der hinteren Endfläche des Flansches (19a) in Kontakt kommen kann, während es mit dem inneren Umfangsbereich des ersten Ventilteiles (23) in gleitendem Kontakt ist, und wobei das dritte Ventilteil (28) durch die äußere Umfangsfläche des ringförmigen Ventilgliedes (38) bestimmt ist und das zweite Ventilteil durch den ringförmigen Vorsprung bestimmt ist.

17. Pneumatischer Verstärker nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsanordnung (30) durch eine Nut bestimmt ist, welche an der äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Ventilgliedes (38) ausgebildet ist.