DE4227879A1

DE4227879A1 - Unterdruckbremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4227879A1
Application number: DE4227879A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Bauer
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1992-08-22
Filing date: 1992-08-22
Publication date: 1994-02-24
Also published as: JP3466609B2; WO1994004403A1; US5546846A; EP0655039B1; EP0655039A1; DE59305975D1; JPH08500307A; EP0655039B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Unterdruckbremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Verstärkergehäuse, dessen Innenraum durch eine bewegliche Wand in eine Unterdruckkammer und eine Arbeitskammer unterteilt ist, sowie einem eine auf die bewegliche Wand einwirkende Druckdifferenz steuernden Steuerventil, das aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Dichtsitzen sowie einem elastisch verformbaren Ventilkörper besteht.

Ein derartiger Unterdruckbremskraftverstärker ist z. B. aus der DE-OS 39 15 219 bekannt. Um im Betrieb eine Vergößerung der mit der pneumatischen Druckdifferenz beaufschlagten Wirkfläche am Ventilkörper durch Aufblähen zu verhindern ist ein den Ventilkörper umgreifendes ringförmiges Teil vorgesehen, das die radiale Beweglichkeit der Rollfalte des Ventilkörpers nach außen begrenzt.

Als nachteilig wird die Wirkung einer beim Evakuieren der Unterdruckkammer aufgrund der Druckdifferenz zwischen Unterdruck und Atmosphärendruck auf die am Ventilkörper ausgebildete, oben erwähnte Wirkfläche empfunden, die in der Betätigungsrichtung wirkt und versucht, den am Steuergehäuse ausgebildeten Dichtsitz (Unterdruckdichtsitz) zu schließen. Diese Kraftkomponente muß insbesondere während des Rücklaufs der beweglichen Wand überwunden werden, um den Unterdruckdichtsitz zu öffnen, so daß die den zweiten (Atmosphären-)Dichtsitz entgegen der Betätigungsrichtung vorspannende Feder entsprechend auszulegen ist. Diese Maßnahme hat jedoch eine Erhöhung der Ansprechkraft zur Folge.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, die eine Verbesserung bzw. eine Optimierung des Verhältnisses zwischen der auf den zweiten Dichtsitz einwirkenden Rückstellkraft und der Ansprechkraft des Unterdruckbremskraftverstärkers ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, die ein Beaufschlagen des Ventilkörpers mit dem in der Arbeitskammer herrschenden pneumatischen Druck auf seiner den Dichtsitzen abgewandten Seite ermöglichen.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, bei der das Steuerventil in einem die bewegliche Wand tragenden Steuergehäuse angeordnet ist, vor, daß der Ventilkörper im Steuergehäuse einen pneumatischen Raum begrenzt, der mit dem in der Arbeitskammer herrschenden pneumatischen Druck beaufschlagbar ist.

Ein besonders kurzer Strömungsweg bei einem Be- und Entlüften des pneumatischen Raumes bzw. ein schneller Druckwechsel im pneumatischen Raum werden bei einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes dadurch erreicht, daß der Ventilkörper im Bereich seiner Dichtfläche mindestens einen Durchlaß aufweist, der eine Verbindung zwischen einem durch die Dichtsitze begrenzten, mit der Arbeitskammer verbundenen Ringraum und dem pneumatischen Raum bildet.

Die bei einer Bewegung des Ventilkörpers auftretende Reibung kann bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch minimiert werden, daß der Ventilkörper eine radial außen- sowie eine radial innenliegende Rollfalte aufweist, die zusammen mit einem den Ventilkörper im Steuergehäuse haltenden Haltering den pneumatischen Raum begrenzen.

Eine Verkürzung der axialen Baulänge bei einfacher Montierbarkeit bzw. Herstellbarkeit wird bei einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers dadurch erreicht, daß der Ventilkörper ringförmig ausgebildet ist und eine radial außen- sowie eine radial innenliegende Dichtlippe aufweist, die zusammen mit einem im Steuergehäuse abgedichtet angeordneten Führungsteil den pneumatischen Raum begrenzen.

Dabei ist es von Vorteil, wenn auf der den Dichtsitzen abgewandten Seite des Ventilkörpers ein ringförmiges Versteifungselement angeordnet ist, an dem eine den Ventilkörper in Richtung auf die Dichtsitze zu vorspannende Ventilfeder abgestützt ist. Das Versteifungselement ist im Querschnitt vorzugsweise U-förmig ausgebildet und weist mindestens eine dem Durchlaß des Ventilkörpers gegenüberliegende Öffnung auf.

Eine erhebliche Erleichterung der Montage der Steuergruppe ergibt sich bei einer weiteren Ausführungsvariante, wenn das Versteifungselement zwischen den Rollfalten angeordnet ist. Dadurch wird außerdem eine einwandfreie Abstützung der radial innenliegenden Rollfalte gewährleistet, die eine Realisierung eines bestimmten gewünschten Abrolldurchmessers ermöglicht. Das Versteifungselement kann dabei im Querschnitt auch L-förmig ausgebildet sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Abdichtung des pneumatischen Raumes mittels je eines an die außen- bzw. innenliegende Rollfalte anschließenden Dichtwulstes erfolgt, der am Steuergehäuse bzw. dem Haltering dichtend anliegt. Durch diese wirksame Abdichtung wird eine Erhöhung der Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers erreicht.

Für die gewünschten Werte der von der vorhin erwähnten Feder aufzubringenden Rückstellkraft ist es schließlich von großer Bedeutung, wenn der Durchmesser der radial innenliegenden Rollfalte kleiner als der Durchmesser des zweiten Dichtsitzes ist, bzw. höchstens diesem Durchmesser entspricht.

Die Erfindung wird im nachfolgenden Text anhand zweier Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Unterdruckbremskraftverstärker nach der Erfindung im Längsschnitt, teilweise weggebrochen;

Fig. 2 und Fig. 3 den bei dem Unterdruckbremskraftverstärker nach Fig. 1 verwendeten Ventilkörper in Draufsicht bzw. Seitenansicht in axialer Schnittdarstellung in vergrößertem Maßstab und

Fig. 4 die Steuergruppe einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers im vergrößerten Maßstab, stark vereinfacht.

Das lediglich schematisch angedeutete Verstärkergehäuse 1 des in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers ist durch eine axial bewegliche Wand 2 in eine Arbeitskammer 3 und eine Unterdruckkammer 4 unterteilt. Die axial bewegliche Wand 2 besteht aus einem aus Blech tiefgezogenen Membranteller 8 und einer daran anliegenden flexiblen Membran 18, die nicht näher dargestellt zwischen dem äußeren Umfang des Membrantellers 8 und dem Verstärkergehäuse 1 eine Rollmembran als Abdichtung bildet.

Ein durch eine Betätigungsstange 7 betätigbares Steuerventil 12 ist in einem im Verstärkergehäuse 1 abgedichtet geführten, die bewegliche Wand 2 tragenden Steuergehäuse 5 untergebracht und besteht aus einem am Steuergehäuse 5 ausgebildeten ersten Dichtsitz 15, einem an einem mit der Betätigungsstange 7 verbundenen Ventilkolben 9 ausgebildeten zweiten Dichtsitz 16 sowie einem mit beiden Dichtsitzen 15,16 zusammenwirkenden Ventilkörper 10, der mittels einer sich an einem Haltering 21 abstützenden Ventilfeder 22 gegen die Ventilsitze 15, 16 gedrückt wird. Die Arbeitskammer 3 ist mit der Unterdruckkammer 4 über einen seitlich im Steuergehäuse 5 verlaufenden Kanal 28 verbindbar.

Die Bremskraft wird über eine stirnseitig am Steuergehäuse 5 anliegende gummielastische Reaktionsscheibe 6 sowie eine einen Kopfflansch 23 aufweisende Druckstange 14 auf einen Betätigungskolben eines nicht dargestellten Hauptzylinders der Bremsanlage übertragen, der am unterdruckseitigen Ende des Unterdruckbremskraftverstärkers angebracht ist. Die an der Betätigungsstange 7 eingeleitete Eingangskraft wird auf die Reaktionsscheibe 6 mittels des Ventilkolbens 9 übertragen.

Eine in der Zeichnung schematisch dargestellte Rückstellfeder 26, die sich an der unterdruckseitigen Stirnwand des Verstärkergehäuses 1 an einem nicht gezeigten Flansch abstützt, hält die bewegliche Wand 2 in der gezeigten Ausgangsstellung. Außerdem ist eine zweite Druckfeder 27 vorgesehen, die zwischen der Betätigungsstange 7 und einem am Haltering 21 anliegenden, den Ventilkörper 10 am Haltering 21 sichernden Abstützring 40 angeordnet ist und deren Kraft für eine Vorspannung des Ventilkolbens 9 bzw. seines Ventilsitzes 16 gegenüber dem Ventilkörper 10 sorgt.

Um die Arbeitskammer 3 bei der Betätigung des Steuerventils 12 mit der Atmosphäre verbinden zu können, ist schließlich im Steuergehäuse 5 ein annähernd radial verlaufender Kanal 29 ausgebildet. Die Rückkehrbewegung des Ventilkolbens 9 am Ende eines Bremsvorganges wird dabei durch ein Querglied 11 begrenzt, das in der in der Zeichnung gezeigten Lösestellung des Unterdruckbremskraftverstärkers an einem das Steuergehäuse 5 im Verstärkergehäuse 1 abgedichtet führenden Gleitdichtring 13 anliegt.

Wie insbesondere Fig. 2 und 3 zeigen, weist der Ventilkörper 10 eine mit den beiden Dichtsitzen 15, 16 zusammenwirkende ringförmige Dichtfläche 42 auf, die mittels einer metallischen Versteifungsscheibe 41 versteift ist und mit mehreren axialen Durchlässen 19 versehen ist. An die den Dichtsitzen 15, 16 abgewandte Seite der Dichtfläche 18 schließen eine radial außenliegende erste Rollfalte 25 größeren Durchmessers sowie eine radial innenliegende zweite Rollfalte 30 kleineren Durchmessers an, die in je einen Dichtwulst 38, 39 übergehen, die im montierten Zustand des Ventilkörpers 10 im Steuergehäuse 5 an dessen Innenwand bzw. dem vorhin erwähnten, den Ventilkörper 10 haltenden Haltering 21 dichtend anliegen, so daß im Steuergehäuse 5 ein pneumatischer Raum 17 begrenzt ist. Zwischen den beiden Rollfalten 25, 30 ist dabei vorzugsweise ein im Querschnitt U-förmig ausgebildetes, ringförmiges Versteifungselement 35 angeordnet, an dem die Ventilfeder 22 abgestützt ist und das mehrere, den Durchlässen 19 des Ventilkörpers 10 gegenüberliegend ausgebildete Öffnungen 20 aufweist. Die durch die Durchlässe 19 und die Öffnungen 20 gebildeten, näher nicht bezeichneten Strömungskanäle verbinden den pneumatischen Raum 17 mit einem durch die Dichtsitze 15, 16 begrenzten Ringraum 24, in dem der oben erwähnte pneumatische Kanal 29 mündet, so daß der auf der der Dichtfläche 18 abgewandten Seite des Ventilkörpers 10 ausgebildete pneumatische Raum 17 ständig mit der Arbeitskammer 3 in Verbindung steht und am Ventilkörper 10 ein Druckausgleich stattfindet.

Bei dem in Fig. 4 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 10 ringförmig ausgebildet und weist eine radiale außenliegende, an der Wandung des Steuergehäuses 5 dichtend anliegende erste Dichtlippe 31 sowie eine radial innenliegende zweite Dichtlippe 32 auf, die mit einem den pneumatischen (Druckausgleichs-)Raum 17 begrenzenden Führungsteil 34 zusammenwirkt. Das gegenüber dem Steuergehäuse 5 mittels eines O-Ringes 37 abgedichtete Führungsteil 34 dient einerseits der Abstützung der Kolbenstangenrückholfeder 27 und andererseits der Abstützung der Ventilfeder 22. Für die Verbindung zwischen dem Druckausgleichsraum 17 und dem Ringraum 24 bzw. der nicht gezeigten Arbeitskammer 3 sorgen ähnlich wie bei der Ausführung nach Fig. 1 bis 3 Durchlässe 36 im Ventilkörper 10 sowie Öffnungen 33, die in einem den Ventilkörper 10 versteifenden, im Querschnitt U-förmig gestalteten Versteifungsring 35 den Durchlässen 36 gegenüberliegend ausgebildet sind. Der Durchmesser der radial innenliegenden Dichtlippe 32 liegt in der gleichen Größenordnung wie der des zweiten Dichtsitzes 16.

In der in Fig. 4 gezeigten Lösestellung herrscht im Unterdruckkanal 28, dem Ringraum 24 sowie dem pneumatischen Druckausgleichsraum 17 annähernd der gleiche Druck. Dadurch ist der Ventilkörper 10 pneumatisch kraftausgeglichen. Die Ventilfeder 22 erbringt die benötigte Anpreßkraft des Ventilkörpers 10 an den zweiten Dichtsitz 16.

Bei der Betätigung ergeben die Ventilfeder 22 und die aufgrund der auf die durch die erste Dichtlippe 31 und den ersten Dichtsitz 15 begrenzte Ringfläche wirkenden pneumatischen Druckdifferenz entstehende Kraftkomponente die erforderliche Anpreßkraft des Ventilkörpers 10 an den ersten Dichtsitz 15.

Um bei einem Rücklauf der beweglichen Wand 2 eine Verbindung zwischen den pneumatischen Kammern 3, 4 herzustellen bzw. ein Öffnen des ersten (Unterdruck-) Dichtsitzes 15 zu erreichen, arbeitet die zweite (Kolbenstangenrückhol-)Feder 27 gegen die Federkraft der Ventilfeder 22 und den auf den zweiten Dichtsitz 16 einwirkenden Atmosphärendruck. Der Überschuß der von ihr aufzubringenden Kraft stellt die vorhin erwähnte Rückstellkraft dar.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht demnach eine Verringerung der Differenz zwischen der Ansprechkraft des Unterdruckbremskraftverstärkers und der am Ventilkolben wirkenden Rückstellkraft in dem Sinne, daß bei einer gleichbleibenden Ansprechkraft eine Erhöhung der Rückstellkraft oder bei einer gleichbleibenden Rückstellkraft eine Verringerung der Ansprechkraft möglich ist, wodurch eine Verbesserung der Hysterese des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers erreicht wird.

Bezugszeichenliste

1 Verstärkungsgehäuse
2 bewegliche Wand
3 Arbeitskammer
4 Unterdruckkammer
5 Steuergehäuse
6 Reaktionsscheibe
7 Betätigungsstange
8 Membranteller
9 Ventilkolben
10 Ventilkörper
11 Querglied
12 Steuerventil
13 Gleitdichtring
14 Druckstange
15 Dichtsitze
16 Dichtsitze
17 Raum
18 Rollmembran
19 Durchlaß
20 Öffnung
21 Haltering
22 Ventilfeder
23 Kopfflansch
24 Ringraum
25 Rollfalte
26 Rückstellfeder
27 Kolbenstangenrückholfeder
28 Kanal
29 Kanal
30 Rollfalte
31 Dichtlippe
32 Dichtlippe
33 Öffnung
34 Führungsteil
35 Versteifungselement
36 Durchlaß
37 O-Ring
38 Dichtwulst
39 Dichtwulst
40 Abstützring
41 Versteifungsscheibe
42 Dichtfläche

Claims

1. Unterdruckbremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge, mit einem Verstärkergehäuse, dessen Innenraum durch eine bewegliche Wand in eine Unterdruckkammer und eine Arbeitskammer unterteilt ist, sowie einem eine auf die bewegliche Wand einwirkende Druckdifferenz steuernden Steuerventil, das aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Dichtsitzen sowie einem elastisch verformbaren Ventilkörper besteht, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (19, 20, 17, 36, 33) vorgesehen sind, die ein Beaufschlagen des Ventilkörpers (10) mit dem in der Arbeitskammer (3) herrschenden pneumatischen Druck auf seiner den Dichtsitzen (15, 16) abgewandten Seite ermöglichen.

2. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem das Steuerventil in einem die bewegliche Wand tragenden Steuergehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (10) im Steuergehäuse (5) einen pneumatischen Raum (17) begrenzt, der mit dem in der Arbeitskammer (3) herrschenden pneumatischen Druck beaufschlagbar ist.

3. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (10) im Bereich seiner Dichtfläche (42) mindestens einen Durchlaß (19) aufweist, der eine Verbindung zwischen einem durch die Dichtsitze (15, 16) begrenzten, mit der Arbeitskammer (3) verbundenen Ringraum (24) und dem pneumatischen Raum (17) bildet.

4. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (10) eine radial außen- sowie eine radial innenliegende Rollfalte (25, 30) aufweist, die zusammen mit seiner Dichtfläche (42) sowie einem den Ventilkörper (10) im Steuergehäuse (5) haltenden Haltering (21) den pneumatischen Raum (17) begrenzen.

5. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (10) ringförmig ausgebildet ist und eine radial außen- sowie eine radial innenliegende Dichtlippe (31, 32) aufweist, die zusammen mit seiner Dichtfläche sowie einem im Steuergehäuse (5) abgedichtet angeordneten Führungsteil (34) den pneumatischen Raum (17) begrenzen.

6. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Dichtsitzen (15, 16) abgewandten Seite des Ventilkörpers (10) ein ringförmiges Versteifungselement (35) angeordnet ist, an dem eine den Ventilkörper (10) in Richtung auf die Dichtsitze (15, 16) zu vorspannende Ventilfeder (22) abgestützt ist.

7. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement (35) im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist und mindestens eine dem Durchlaß (19 bzw. 36) des Ventilkörpers (10) gegenüberliegende Öffnung (20 bzw. 33) aufweist.

8. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 4, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Versteifungselement (35) zwischen den Rollfalten (25, 30) angeordnet ist.

9. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungselement (35) im Querschnitt L-förmig ausgebildet ist.

10. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung des pneumatischen Raumes (17) mittels je eines an die außen- bzw. innenliegende Rollfalte (25 bzw. 30) anschließenden Dichtwulstes (38, 39) erfolgt, der am Steuergehäuse (5) bzw. dem Haltering (21) dichtend anliegt.

11. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der radial innenliegenden Rollfalte (30) kleiner als der Durchmesser des zweiten Dichtsitzes (16) ist, bzw. höchstens diesem Durchmesser entspricht.