DE4342271A1

DE4342271A1 - Pneumatischer Kraftverstärker

Info

Publication number: DE4342271A1
Application number: DE4342271A
Authority: DE
Inventors: Hiromi Ando; Nobumaro Osaka; Yasuhiko Amari
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-12-11
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2013-12-11
Also published as: CN1092031A; CN1038240C; KR940014036A; DE4342271C2; KR0135429B1; US5526729A; TW271424B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen pneumatischen Kraftverstärker, der in einem Fahrzeug oder ähnlichem zur Bremskraftverstärkung dient.

Üblicherweise wird ein Bremskraftverstärker zur Unterstützung der Bremskraft durch Anwenden eines großen Differenzdruckes zwischen einem Unterdruck und dem Druck eines verdichten Gases bekanntlich in einem Fahrzeug verwendet, in welchem ein Motor als Unterdruckquelle dienen kann, und bei welchem eine hohe Bremskraft erforderlich ist. Ein pneumatischer Kraftverstärker zur Bremskraftverstärkung durch Anwenden eines Differenzdruckes zwischen dem Luftdruck und einem verdichteten Gas wird bekanntlich als pneumatischer Kraftverstärker in einem Fahrzeug verwendet, in welchem ein Motor nicht als eine Unterdruckquelle dienen kann, beispielsweise bei einem durch einen Dieselmotor betriebenen Fahrzeug, einem Elektrofahrzeug oder ähnlichem, und für welche eine hohe Bremskraft erforderlich ist. Ein Beispiel eines derartigen pneumatischen Kraftverstärkers ist in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. Hei 2-6260 offenbart.

Der pneumatische Kraftverstärker weist auf: eine bewegliche Trennwand, die das Innere eines Gehäuses unterteilt in eine Kammer konstanten Druckes, die mit einer Unterdruckquelle in Verbindung steht, und eine Kammer variablen Druckes; einen Ventilkörper, der an der beweglichen Trennwand vorgesehen ist, und in welchen verdichtete Luft von der der Kammer konstanten Druckes entgegengesetzten Seite eingeleitet wird; eine Ausgabestange und eine Rückstellfeder, die an der Seite der Kammer konstanten Druckes des Ventilkörpers vorgesehen ist; eine Eingabestange, die an der zu der Kammer konstanten Druckes des Ventilkörpers gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist; und einen Ventilschieber, der mit einer Seite zur Kammer konstanten Druckes weist, um die reaktive Kraft von der Ausgabestange zu erhalten, und mit einer Seite zur Eingabestange weist, die einen geschlossenen Gleitabschnitt auf dem Ventilkörper aufweist, in welchem der Ventilschieber in dem Ventilkörper gleitet und mit der Eingabestange im Eingriff steht, wobei die der Kammer konstanten Druckes gegenüberliegende Seite des Schiebers zur verdichteten Luft weist. Ein erster Ventilsitz ist auf dem Ventilschieber und ein zweiter Ventilsitz ist auf dem Ventilkörper vorgesehen. Ein Ventilteil ist auf dem Ventilschieber vorgesehen. Eine Kraft wird von einem Kraft erzeugenden Teil auf das Ventilteil ausgeübt, um das Ventilteil mit dem ersten Ventilsitz in Kontakt zu bringen. Das Ventilteil trennt die Verbindung zwischen der Kammer variablen Druckes und der Druckluftquelle, wenn es in dem ersten Ventilsitz sitzt, und trennt die Verbindung zwischen der Kammer konstanten Druckes und der Kammer variablen Druckes, wenn es in dem zweiten Ventilsitz sitzt. Eine Ventilschieberrückstellfeder, die eine Kraft liefert, um das Ventilteil vom zweiten Ventilsitz über die Eingabestange und den mit der Eingabestange im Eingriff stehenden Ventilschieber zu trennen, ist zwischen der Eingabestange und dem Ventilkörper vorgesehen.

Wenn vom Bremspedal keine Eingabekraft zugeführt wird, wird der Ventilschieber mit dem Kraft aufwendenden Ventilteil durch das kraftaufbringende Teil in Kontakt gebracht, um die Verbindung zwischen der Kammer variablen Druckes und der Druckluftquelle zu unterbrechen, und das Ventilteil wird vom Ventilkörper durch eine Kraft der Ventilschieberrückstellfeder getrennt, damit die Kammer variablen Druckes mit der Kammer konstanten Druckes in Verbindung treten kann.

In dem oben beschriebenen Zustand wird ein hoher Gasdruck von der Druckluftquelle auf eine der Kammer konstanten Druckes gegenüberliegende Seitenfläche des Ventilschiebers ausgeübt. Die von der Ventilschieberrückstellfeder vorgegebene Kraft muß deshalb größer sein, um das Ventilteil vom Ventilkörper entgegen den Gasdruck trennen zu können. Folglich gibt es Probleme, da für die Ventilschieberrückstellfeder ein großer Raum vorzusehen ist und der gesamte Verstärker große Ausmaße bekommt.

Die Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebene Sachlage entwickelt.

Die Erfindung hat sich deshalb zur Aufgabe gestellt, einen klein-dimensionierten pneumatischen Kraftverstärker zu schaffen, bei welchem die von der Ventilschieber rückstellfeder vorgegebene Kraft reduziert werden kann, und welcher zweifach verwendet werden kann, zum einen als pneumatischer Kraftverstärker, bei welchem verdichtete Luft in die Kammer variablen Druckes eingeleitet wird, um einen großen Differenzdruck zwischen einem Unterdruck und einem Gasdruck zu erzeugen, und als pneumatischer Kraftverstärker, bei welchem verdichtete Luft in die Kammer variablen Druckes eingeleitet wird, weil ein Motor nicht als eine Unterdruckquelle verwendet werden kann.

Um die oben beschriebene Zielsetzung der Erfindung zu erreichen, weist der erfindungsgemäße pneumatische Kraftverstärker auf: einen Antriebskolben, der das Innere eines Gehäuses in eine Kammer konstanten Druckes, in deren Innenraum ein annähernd konstanter Druck aufrechterhalten wird, und eine Kammer variablen Druckes, in welche das Betriebsgas eingeleitet werden kann, teilt, wobei der Antriebskolben einen zur Außenseite des Gehäuses vorstehenden Ventilkörper und bewegliche Trennwandmittel zur Unterteilung des Innenraumes des Gehäuses aufweist, wobei der Innenrand der Trennwandmittel an dem Ventilkörper befestigt ist; ein Ventil zur Einleitung des Betriebsgases über einen Verbindungskanal in die Kammer variablen Druckes, entsprechend einer relativen Bewegung einer Eingabestange zu dem Ventilkörper, welche Eingabestange mit einem Bremspedal verbunden und in dem Ventilkörper vorgesehen ist; einen Mantel, um den Ventilkörper zu tragen und eine Betriebsgaskammer auszubilden, die das Betriebsgas zusammen mit dem Gehäuse speichern kann, welches an der Außenseite des aus dem Gehäuse vorstehenden Ventilkörperteiles vorgesehen ist; eine das Betriebsgas erzeugende Gasquelle; eine Leitung zur Lieferung des Betriebsgases von der Gasquelle zur Betriebsgaskammer.

Die Kammer konstanten Druckes ist vorzugsweise mit einer Ansaugleitung oder der Außenluft verbunden.

Der Ventilkörper hat vorzugsweise eine annähernd zylindrische Form, deren der Kammer konstanten Druckes gegenüberliegende Seite nach außen zeigt, und der Verstärker weist ferner auf: eine Ausgabestange an dem Ventilkörper auf der Seite der Kammer konstanten Druckes des Ventilkörpers; eine Eingabestange an dem Ventilkörper in der der Kammer konstanten Druckes gegenüberliegenden Kammer; eine Rückstellfeder, um auf den Ventilkörper und die bewegliche Trennwand in Richtung der Eingabestange eine Kraft auszuüben; einen Ventilschieber, der in dem Ventilkörper gleitet und mit der Eingabestange im Eingriff steht, der an der der Kammer konstanten Druckes gegenüberliegenden Seite zur Außenluft weist, wobei der in dem Ventilkörper gleitende Abschnitt des Schiebers an der Seite der Eingabestange geschlossen ist und der Ventilschieber eine reaktive Kraft von der Ausgabestange an der Seite der Kammer konstanten Druckes erhält; einen Kanal, der in einem Gleitbereich des Ventilkörpers an dem Ventilschieber ein offenes Ende hat und dessen anderes Ende mit einer Druckluftquelle in Verbindung steht; einen Verbindungskanal, um eine Verbindung mit dem Kanal an dem Ventilschieber herzustellen; einen ersten Ventilsitz auf dem Ventilschieber; einen zweiten Ventilsitz auf dem Ventilkörper; ein Ventilteil zur Unterbrechung der Verbindung zwischen der Kammer variablen Druckes und dem Verbindungskanal, wenn es in den ersten Ventilsitz gedrückt wird, und zur Unterbrechung der Verbindung zwischen der Kammer konstanten Druckes und der Kammer variablen Druckes, wenn es in dem zweiten Ventilsitz gedrückt wird; ein Teil, das eine Kraft auf das Ventilteil ausübt, um das Ventilteil in den ersten Ventilsitz zu drücken; und eine Ventilteilrückstellfeder, die eine Kraft auf den Ventilschieber ausübt, um den Ventilschieber von dem zweiten Ventilsitz zu trennen.

Bei dem erfindungsgemäßen pneumatischem Kraftverstärker wird, da der Ventil schieber das am ersten Ventilsitz des Ventilschiebers sitzende Ventilteil von dem zweiten auf dem Ventilkörper vorgesehenen Ventilsitz mittels der Kraft einer Ventilschieberrückstellfeder trennt, die Verbindung zwischen der Kammer variablen Druckes und dem bei dem Ventilschieber vorgesehenen Verbindungskanal unter brochen, und die Kammer konstanten Druckes, die mit der Luft oder der Unterdruck kammer in Verbindung steht, wird mit der Kammer variablen Druckes in Verbindung gebracht, wenn keine Eingabekraft von dem Bremspedal geliefert wird. Das verdichtete Gas wird deshalb in den Verbindungskanal über den Kanal mit dem offenen Ende in einem Gleitbereich des Ventilkörpers an dem Ventilschieber geleitet, wobei das andere Ende die Druckluftquelle verbindet, und das verdichtete Gas wird nicht in die Kammer variablen Druckes geleitet. Folglich wird kein Differenzdruck an der beweglichen Trennwand erzeugt. Da ein verdichtetes Gas in den Verbindungskanal in dem Ventilschieber eingeleitet ist, wirkt der Druck des verdichteten Gases nicht vollständig als eine Kraft, um den Ventilschieber zu schieben, und der Druck der Luft wirkt auf die der Kammer konstanten Druckes gegenüberliegende Seite. Es ist möglich, die Kraft des Ventilschiebers, die in Richtung der Kammer konstanten Druckes wirkt, in Vergleich mit dem Verstärker, bei welchem der Druck des verdichteten Gases vollständig auf den Ventilschieber auf der der Kammer konstanten Druckes gegenüber liegenden Seite wirkt, zu vermindern. Es ist auch möglich, die Kraft der Ventil schieberrückstellfeder zu vermindern, um dem Ventilteil eine Kraft in die der Kammer konstanten Druckes entgegengesetzten Richtung zu liefern und, um das Ventilteil von dem Ventilkörper zu trennen. Deshalb ist es möglich, einen kleinbauenden pneumatischen Kraftverstärker vorzusehen, der als ein Verstärker verwendet werden kann, bei welchem ein verdichtetes Gas in die Kammer variablen Druckes eingeleitet wird, um einen großen Differenzdruck zwischen der Kammer konstanten Druckes 15 und der Kammer variablen Druckes 16 zu erzeugen, und als einen Verstärker zu verwenden, bei welchem ein verdichtetes Gas in die Kammer variablen Druckes eingeleitet wird, weil ein Motor nicht als eine Unterdruckquelle verwendet werden kann.

Vorzugsweise ist das Ventil zur Einleitung des Betriebsgases in die Kammer variablen Druckes in der Mitte des die Kammer variablen Druckes mit der Betriebsgaskammer verbindenden Verbindungskanals vorgesehen und zwischen der Eingabestange und einer Ausgabestange und um die zentrale Achse dieser Stangen angeordnet. Bei dem Verstärker mit einer derartigen Bauweise ist es nicht erforderlich, den Ventilkörper radial zu erweitern. Es ist deshalb möglich, die Kraft zu vermindern, die der Ventilkörper von der Betriebsgaskammer erfährt, und ebenso die Federbelastung der Rückstellfeder.

Vorzugsweise ist ein Drucksensor vorgesehen zur Ermittlung des Druckes in der Betriebsgaskammer, und die Zulieferung des Betriebsgases wird über ein Steuerteil aufgrund eines Signals von dem Drucksensor gesteuert, so daß der Druck in der Betriebsgaskammer immer auf einem annähernd vorgegebenen Wert gehalten wird. Bei dem Verstärker mit einer derartigen Bauweise, ist es möglich immer eine annähernd gleichbleibende Bremskraftunterstützung zu erhalten.

Vorzugsweise weist der Ventilschieber einen Abschnitt mit großem Durchmesser an der Eingabestangenseite und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser auf, der einen vorgegebenen Durchmesser hat, der kleiner als der des Abschnitts mit großem Durchmesser ist, wobei die Durchmesserabschnitte gleitbar in den Bohrungen des Ventilkörpers ineinander eingepaßt sind, und es wird ein mit der Betriebsgaskammer in Verbindung stehendes Aufnahmeloch an dem Ventilschieber bei dem benachbarten Rand zwischen den Abschnitten mit großem und kleinem Durchmesser gebildet, wobei das Aufnahmeloch senkrecht zur Achse des Ventilschiebers angeordnet ist. Bei dem Verstärker mit derartiger Bauweise wird wegen des Verhältnisses des Durchmessers ΦD₁ des Abschnitts mit kleinem Durchmesser des Ventilschiebers zu dem Durchmessers ΦD₂ des Abschnitts großen Durchmessers, d. h., daß ΦD₁ kleiner ΦD₂, die Last auf den Ventilschieber in die Gegenausgaberichtung ausgeübt. Es ist deshalb möglich, die Belastung der Ventilrückstellfeder weiter zu vermindern.

Die Kammer konstanten Druckes steht vorzugsweise mit der Ansaugleitung in Verbindung, und der Verstärker weist auf: ein Ventil zum Einleiten der Luft in die Kammer variablen Druckes durch eine zum Ventilkörper relative Bewegung einer mit einem Bremspedal verbundenen im Ventilkörper vorgesehenen Betätigungsstange; und ein Schaltventil, welches geöffnet wird, um ein verdichtetes Betriebsgas von der Betriebsgaskammer in die Kammer variablen Druckes zu liefern, wenn der Weg der Bewegung der Eingabestange relativ zu dem Ventilkörper in der Ausgaberichtung größer als ein vorgegebener Wert ist.

In dem pneumatischen Kraftverstärker mit einer derartigen Bauweise leitet, wenn ein Bremspedal des Fahrzeuges gedrückt wird, um eine gewöhnliche Geschwindigkeits abnahme zu erreichen und die mit dem Bremspedal verbundene Betätigungsstange relativ zum Ventilkörper in die Ausgaberichtung bewegt wird, das Tellerventil Luft in die Kammer variablen Druckes, um einen Differenzdruck auf den Antriebskolben auszuüben, und somit verstärkt der Verstärker einen auf die Betätigungsstange ausgeübten Eingangsdruck und gibt den verstärkten Druck ab. Wenn das Bremspedal stark mit einer großen Kraft gedrückt wird, um eine plötzliche Geschwindigkeit abnahme nach einer Bremsbetätigung oder nach keiner Bremsbetätigung zu erhalten, und der Weg der relativen Bewegung der Betätigungsstange zum Ventilkörper in die Ausgaberichtung größer ist als ein vorgegebener Wert, beispielweise in dem Fall wo die relative Stellung der Betätigungsstange in die Nähe ihrer Grenzstellung bewegt wird, öffnet das Schaltventil, um Druckluft von der das verdichtete Gas erzeugenden Druckluftquelle in die Kammer variablen Druckes durch den Kanal einzuleiten. Folglich kann ein Differenzdruck auf den Antriebskolben schneller als durch Einlassen gewöhnlicher Luft erzeugt werden.

Wenn das Bremspedal in einem stärkeren Ausmaß gedrückt wird, um eine größere Geschwindigkeitsabnahme zu erreichen, nachdem der Druck der Kammer variablen Druckes annähernd gleich dem atmosphärischen Druck ist, ist der Weg der relativen Bewegung der Betätigungstange zu dem Ventilkörper in Ausgaberichtung größer als ein vorgegebener Wert, zum Beispiel wird die relative Stellung der Betätigungsstange in die Nähe ihres Grenzwertes bewegt, dann öffnet das Schaltventil, um ein verdichtetes Gas von der das verdichtete Gas erzeugenden Druckluftquelle in die Kammer variablen Druckes durch den Kanal einzulassen. Folglich wird der Druck in der Kammer variablen Druckes größer als der atmosphärische Druck und ein größerer Differenz druck wirkt auf den Antriebskolben.

Das Schaltventil unterbricht vorzugsweise das Einlassen von Luft in die Betriebs druckkammer und leitet verdichtete Luft in die Betriebsdruckkammer durch eine Leitung, wenn der Weg der Bewegung der Eingabestange relativ zu dem Ventilkörper in der Ausgaberichtung größer als ein vorgegebener Wert ist.

Vorzugsweise weist der erfindungsgemäße pneumatische Kraftverstärker auf: ein Gehäuse; einen Antriebskolben mit einem Ventilkörper, der mit einem Ende in dem Gehäuse angeordnet ist, und dessen anderes Ende an der Außenseite des Gehäuses vorsteht, und bewegliche Trennwandmittel, um den Innenraum des Gehäuses in zwei Kammern zu teilen, welche Trennwandmittel mit einem Innenrand an dem Ventilkörper und mit einem Außenrand an der Innenfläche des Gehäuses befestigt sind; Verbindungsgangmittel, die in dem Ventilkörper ausgebildet sind; Ventilmittel, die die in dem Ventilkörper ausgebildeten Verbindungsgangmittel öffnen und schließen entsprechend einer Bewegung einer mit dem Bremspedal verbundenen Betätigungsstange; eine Abtriebsstange, die sich mit der Bewegung des Antriebskolben bewegen kann, wobei sein eines Ende in die Innenendseite des Ventilkörpers reicht und sein anderes Ende durch das Gehäuse hindurchgeht; eine Druckluftquelle, die mit einer der beiden Kammern in dem Gehäuse über die Verbindungsgangmittel in dem Ventilkörper in Verbindung steht; und eine Unterdruckquelle, die mit der anderen der beiden Kammern in Verbindung steht; wobei die Verbindungsgangmittel in dem Ventilkörper einen ersten Kanal, um die Außenluft mit einer der beiden Kammern zu verbinden, einen zweiten Kanal, um die Druckluftquelle mit einer der beiden Kammern zu verbinden, und einen dritten Kanal, um die beiden Kammern miteinander zu verbinden aufweisen; und Ventilmittel zum Öffnen und Schließen, wobei die Verbindungsgangmittel in dem Ventilkörper erste Ventilmittel aufweisen, die den ersten Kanal schließen und die den dritten Kanal in Ruhestellung öffnen oder schließen, und die den ersten Kanal öffnen und den dritten Kanal schließen, wenn die Betätigungsstange relativ zu dem Ventilkörper in einem vorgegebenen Bereich bewegt wird, und zweite Ventilmittel, die den dritten Kanal schließen und den ersten Kanal in der Ruhestellung öffnen oder wenn die Betätigungsstange relativ zu dem Ventilkörper in dem vorgegebenen Bereich bewegt wird, und die den zweiten Kanal öffnen und den ersten Kanal schließen, wenn der Bewegungsweg der Betätigungsstange relativ zu dem Ventilkörper länger ist als der Maximalwert in dem vorgegebenen Bereich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Teilansicht des pneumatischen Kraftverstärkers der erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform im Ruhezustand.

Fig. 2 ist eine Teilansicht des pneumatischen Kraftverstärkers der erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform im Ruhezustand.

Fig. 3 ist eine Teilansicht des pneumatischen Kraftverstärkers der erfindungsgemäßen dritten Ausführungsform im Ruhezustand.

Fig. 4 ist eine teilweise vergrößerte Teilansicht eines Abschnittes um das Schaltventil des pneumatischen Kraftverstärkers der erfindungsgemäßen dritten Ausführungsform im Ruhezustand.

Der pneumatische Kraftverstärker der erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform wird bezugnehmend auf Fig. 1 im folgenden erläutert.

In der folgenden Beschreibung bedeutet eine "Ausgaberichtung" die Ausgaberichtung des pneumatischen Kraftverstärkers (links in der Figur), und die "Gegenausgaberichtung" bedeutet die zu der Ausgaberichtung des pneumatischen Kraftverstärkers entgegengesetzte Richtung (rechts in der Figur).

In dieser Figur kennzeichnet die Zahl 1 einen pneumatischen Kraftverstärker. Der pneumatische Kraftverstärker 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 weist eine vordere Schale 4 und eine hintere Schale 5 auf, die luftdicht in die vordere Schale eingepaßt ist und an der Gegenausgabeseite angeordnet ist. Ein Hauptzylinder (nicht gezeigt) ist an der Außenseite einer Außenoberfläche 3 der vorderen Schale 4 an der Ausgabeseite angebracht. Die hintere Schale 5 hat ein Paßloch 6, das auf der Gegenausgabeseite ausgebildet ist, wobei eine Dichtung und ein Tragelement 7 aus einen elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, in dem Paßloch 6 eines Endabschnittes der hinteren Schale 5 angebracht sind. Ein Antriebskolben 8 wird gleitbar auf der Dichtung und dem Tragelement 7 getragen.

Der Antriebskolben 8 weist einen annähernd zylindrischen Ventilkörper 11 mit einer Stufe, einer scheibenförmige Platte 12 mit einem Loch und ein Trennwandteil 13 aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, auf. Der Ventilkörper 11 weist einen im Gehäuse 2 angeordneten Flanschabschnitt 9, und einen zylindrischen Abschnitt kleinen Durchmessers 10 auf, der einen Durchmesser hat, der etwas kleiner ist als der des Flanschabschnittes 9. Der Innenrand der Platte 12 ist an dem Flanschabschnitt 9 des Antriebskolbens 8 befestigt, und die Platte 12 erstreckt sich in radialer Richtung nach außen. Das Trennwandteil 13 ist auf der Platte 12 an der Gegenausgabeseite vorgesehen. Der Innenrand des Trennwandteils 13 sitzt luftdicht auf dem Flanschabschnitt 9, und der Außenrand des Trennwandteils 13 sitzt luftdicht in dem Gehäuse 2. Die Platte 12 und das Trennwandteil 13 bilden die bewegliche Trennwand in der erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Innenseite des Gehäuses 2 ist somit luftdicht in eine Kammer konstanten Druckes 15, die mit einer Unterdruckquelle (nicht gezeigt) oder der Außenluft durch eine an der Außenseite angeordnete Verbindungsröhre 14 in Verbindung steht, und eine an der Gegenausgabeseite angeordnete Kammer variablen Druckes 16 geteilt.

Ein Mantel 17 ist an der Außenseite des aus der hinteren Schale 5 vorstehenden zylindrischen Abschnitts kleinen Durchmessers 10 vorgesehen. Das Ende des an der Ausgabeseite angeordneten Mantels 17 hat den größten Durchmesser, welcher annähernd gleich dem der hinteren Schale 5 ist, und ist luftdicht an der hinteren Schale 5 befestigt. Der Mantel 17 weist eine Form mit zwei zylindrischen Abschnitten auf, deren Durchmesser zueinander unterschiedlich sind. Der Mantel 17 hat eine Dichtung und ein Tragelement 19 aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, am Umfang einen Paßloches, welches in einem auf der Gegenausgabeseite angeordneten Ende des Mantels 17 ausgebildet ist. Der zylindrische Abschnitt kleinen Durchmessers 10 des Ventilkörpers 11 sitzt gleitbar in einer Dichtung auf dem Tragelement 19.

Auf dem Mantel 17 ist ein Verbindungsrohr 23 vorgesehen, das mit einer Pumpe 21 über ein externes Rohr 22 verbunden ist. Die Pumpe 21 ist eine Druckluftquelle, die ein verdichtetes Gas, zum Beispiel verdichtete Luft, durch das Betreiben eines Motors erzeugt. Der von dem Mantel 17 umgebene Raum und die hintere Schale 5 bilden so eine Betriebsgaskammer 24, in welche ein verdichtetes Gas eingebracht werden kann.

Ein Rückschlagventil 25, das ein Zurückströmen des verdichteten Gases in die Richtung der Pumpe 21 verhindern soll, ist in der Mitte des externen Rohres 22 vorgesehen.

Ein Drucksensor (nicht gezeigt) ist an einer vorgegebenen Position in der Betriebsgaskammer 24 oder in der Mitte des externen Rohres 22 zwischen der Betriebsgaskammer 24 und dem Rückschlagventil 25 vorgesehen. Der Betrieb des Motors 20 wird beispielsweise durch ein Steuerteil (nicht gezeigt) gesteuert unter Verwendung eines den Druck in der Betriebsgaskammer 24 anzeigenden Drucksensorsignales, so daß der Druck in der Betriebsgaskammer 24 immer um einen vorgegebenen Wert über dem Luftdruck liegt. Eine Staubschutzmanschette 26, die das aus dem Mantel 17 vorstehende Teil des Ventilkörpers 11 umschließt, ist zwischen dem gegenausgabeseitigen Ende des Ventilkörpers 11 und dem Ende des Mantels 17 vorgesehen, um Staub oder ähnliches von der Umfangsoberfläche des vorstehenden Endteiles des Ventilkörpers 11 fernzuhalten.

Die Innenwand des Ventilkörpers 11 ist unterteilt in einen auf der Gegenausgabeseite liegenden ersten Bohrungsabschnitt 27 mit einem vorgegebenen Durchmesser, einen neben dem ersten Bohrungsabschnitt 27 an der Ausgabeseite liegenden zweiten Bohrungsabschnitt 28 mit einem vorgegebenen Durchmesser, einen neben dem zweiten Bohrungsabschnitt 28 an der Ausgabeseite liegenden dritten Bohrungsabschnitt 29 mit einem vorgegebenen Durchmesser, einen neben dem dritten Bohrungsabschnitt 29 an der Ausgabeseite liegenden vierten Bohrungsabschnitt 30 mit einem vorgegebenen Durchmesser, einen neben dem vierten Bohrungsabschnitt 30 an der Ausgabeseite liegenden fünften Bohrungsabschnitt 31 mit einem vorgegebenen Durchmesser, einen neben dem fünften Bohrungsabschnitt 31 an der Ausgabeseite liegenden sechsten Bohrungsabschnitt 32 mit einem vorgegebenen Durchmesser, einen neben dem sechsten Bohrungsabschnitt 32 an der Ausgabeseite liegenden siebten Bohrungsabschnitt 33 mit einem vorgegebenen Durchmesser.

Der Ventilkörper 11 ist mit einem Kanal konstanten Druckes 34 versehen, der mit einem Ende in einer vorgegebenen Position des vierten Bohrungsabschnittes 30 auf der Seite des fünften Bohrungsabschnittes 31 und mit seinem anderen Ende in die Kammer konstanten Druckes 15 mündet. Der Ventilkörper 11 ist ferner mit einem senkrecht zur Achse des Ventilkörpers 11 liegenden Betriebsdruckkanal 35 versehen, der mit einem Ende in dem fünften Bohrungsabschnitt 32 und mit seinem anderen Ende zu der Kammer variablen Druckes 16 mündet. Der Ventilkörper 11 weist ferner einen senkrecht zur Achse der Ventilkörpers 11 liegenden Druckluftkanal (Kanal) 36, der mit einem Ende in dem Grenzabschnitt zwischen dem dritten Bohrungsabschnitt 29 und dem vierten Bohrungsabschnitt 30 und mit seinem anderen Ende in die Betriebsgaskammer 24 mündet.

Eine Eingabestange 39 ist in die Öffnung des Ventilkörpers 11 eingesetzt. Die Eingabestange 39 weist einen Flanschabschnitt 40 an einer vorgegebenen Zwischen position auf. Eine eine vorgegebene Kraft ausübende Ventilschieberrückstellfeder 42 ist zwischen dem Flanschabschnitt 40 und einer Stufe zwischen dem zweiten und dritten Bohrungsabschnitt 28 und 29 des Ventilkörpers 11 vorgesehen. Die Eingabestange 39 ist mit einem Bremspedal (nicht gezeigt) verbunden und kann sich durch die dem Bremspedal zugeführte Kraft in die Ausgaberichtung bewegen.

Das Kopfende der Eingabestange 39 steht auf der Ausgabeseite mit dem Ende des Ventilschiebers 43 an der Gegenausgabeseite im Eingriff, dieser ist gleitbar in den dritten bis sechsten Bohrungsabschnitt 29-32 eingepaßt. Die Ausgabestange 45 ist in der siebten Bohrung 33 mittels einer Gegendruckscheibe 44 aus elastischem Material wie beispielsweise Gummi in der Ausgaberichtung des Ventilschiebers 43 vorgesehen. Die Seite der Ausgabestange 45 zum Ventilschieber 43 ist durch die Gegendruckscheibe 44 abgedichtet. Der Kopfabschnitt der Ausgabestange 45 steht von einem in der vorderen Schale 4 vorgesehenen Aufnahmeloch 46 vor und ist mit einer Frontdichtung 47 abgedichtet. Die Ausgabestange 45 ist so gebaut, daß über die Bewegung des Antriebskolbens 8 in die Ausgaberichtung einem Hauptzylinder (nicht gezeigt) Kraft zugeführt wird. Zwischen der vorderen Schale 4 und dem Antriebskolben 8 ist eine Rückstellfeder 48 vorgesehen, die eine vorgegebene Kraft in Gegenausgaberichtung des Antriebskolbens 8 ausübt. Die Bewegung des Antriebskolbens 8 in die Gegenausgabe richtung ist durch die Platte 12, die mit einen vorstehenden Abschnitt 49 der hinteren Schale 5 über das Trennwandteil 13 in Berührung steht, begrenzt.

Wie oben beschrieben ist der Ventilschieber 43 gleitbar in den Ventilkörper 11 eingesetzt. Der Ventilschieber 43 weist einen in den dritten Bohrungsabschnitt 29 gleitbar eingepaßten Abschnitt großen Durchmessers 50, einen Abschnitt kleinen Durchmessers 51 mit einem vorgegebenen Durchmesser, der kleiner ist als der des Abschnitts großen Durchmessers 50, welcher gleitbar in den vierten Bohrungs abschnitt 30 eingepaßt ist, und einen in den sechsten Bohrungsabschnitt 32 gleitbar eingepaßten Paßabschnitt 52 auf. Ein Eingriffsabschnitt 53, mit welchem die Eingabestange 39 in Eingriff steht, ist auf dem Abschnitt großen Durchmessers 50 auf der Gegenausgabeseite vorgesehen. Das Aufnahmeloch 54 ist in dem Ventilkörper 43 an einer vorgegebenen Position nahe dem Rand zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers 50 und dem Abschnitt kleinen Durchmessers 51 ausgebildet, und es ist senkrecht zur Achse des Ventilschiebers 43 angeordnet. Ein ringförmiger Nutabschnitt 55 von vorgegebener Tiefe ist in dem Ventilschieber 43 an einer vorgegebenen Position des Abschnitts kleinen Durchmessers 51 auf der Ausgabeseite ausgebildet. Zusätzlich ist ein ringförmiger vorstehender Abschnitt 56, der mit einer vorgegebenen Länge radial vorsteht, auf dem Paßabschnitt 52 an der Seite des ringförmigen Nutabschnittes 55 ausgebildet.

Eine annähernd U-förmige Anschlagplatte 57 ist in den Druckluftkanal 36 des Ventilkörpers 11 und das Aufnahmeloch 54 des Ventilschiebers 43 eingesetzt und steht mit diesen in Eingriff. Dichtungsteile 58 und 59 aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, sind am Außenumfang des Ventilschiebers 43 an beiden Seiten des Aufnahmeloches 54 vorgesehen. Diese Dichtungsteile 58 und 59 sind dazu da, um Leckströmungen von Gas aus der Betriebsgaskammer 24 über den Druckluftkanal 36 durch einen Spalt an dem Außenumfang des Ventilschiebers 43 zu vermeiden. Der Druckluftkanal 36 und das Aufnahmeloch 54 stehen immer miteinander in Verbindung.

Eine Vielzahl von Verbindungslöchern 60, von denen jedes mit einem Ende an einer vorgegebenen Position des Aufnahmeloches 54 und mit dem anderen Ende an einer vorgegebenen Position der Innenseite des ringförmigen Nutabschnittes 55 mündet, sind längs der Achse des Ventilschiebers 43 ausgebildet. Die Verbindungslöcher 60 bilden zusammen mit dem Aufnahmeloch 54 einen Verbindungskanal.

Ein elastisch verformbares ringförmiges Ventilteil 62 ist an dem ringförmigen Nutabschnitt 55 vorgesehen, und wird in der Eingaberichtung durch eine Feder (kraftausübendes Teil) 61 mit einer Kraft beaufschlagt. Das eine Ende des ringförmigen Ventilteils 62 ist luftdicht in den Außenumfang des Abschnitts kleinen Durchmessers 51 an der Seite des ringförmigen Nutabschnittes 55 eingepaßt.

Wenn das ringförmige Ventilteil 62 von der Kraft der Feder 61 in den Sitz auf dem ringförmigen vorstehenden Abschnitt 56, der den ersten Ventilsitz auf der Gegenausgabeseite bildet, gedrückt wird, wird die Verbindung zwischen dem Raum in dem mit den Verbindungslöchern 60 in Verbindung stehenden ringförmigen Nutabschnitt 55, dem Betriebsdruckkanal 35 und dem Kanal konstanten Druckes 34 unterbrochen. Wenn das ringförmige Ventilteil 62 auf den Absatz 63 zwischen dem vierten und fünften Bohrungsabschnitt 30 und 31 des Ventilkörpers 11, welcher den zweiten Ventilsitz bildet, in den Sitz gedrückt wird, wird die Verbindung zwischen dem Kanal konstanten Druckes 34 und dem Betriebsdruckkanal 35 unterbrochen.

Die Arbeitsweise des pneumatischen Kraftverstärkers 1 mit der oben beschriebenen Bauweise wird wie folgt erklärt.

Wenn das Bremspedal (nicht gezeigt) nicht getreten ist, d. h., sich im Ruhezustand befindet, wird keine Eingabekraft von der mit dem Bremspedal verbundenen Eingabestange 39 ausgeübt, und folglich wird der Antriebskolben 8 in Kontakt mit dem vorstehenden Abschnitt 49 durch die von der Rückstellfeder 48 ausgeübte Kraft gehalten. Der Antriebskolben 8 ist deshalb in der die Bewegung limitierenden Stellung auf der Gegenausgabeseite. Der Ventilschieber 43 ist in der die Bewegung limitierenden Stellung auf der Gegenausgabeseite (der in Fig. 1 dargestellte Zustand), wenn seine Bewegung in die Gegenausgaberichtung durch die Anschlagplatte 57 und den Ventilkörper 11 und durch die von der Ventilschieberrückstellfeder 42 ausgeübte Kraft begrenzt wird. In diesem Zustand wird das ringförmige Ventilteil 62 durch die Kraft der Feder 61 auf den ringförmigen vorstehenden Abschnitt 56, der den ersten Ventilsitz bildet, in den Sitz gedrückt und wird von dem den zweiten Ventilsitz bildenden Absatz 63 getrennt. Die Verbindung zwischen dem Raum in dem mit den Verbindungslöchern 60 in Verbindung stehenden ringförmigen Nutabschnitt 55, dem Betriebsdruckkanal 35 und dem Kanal konstanten Druckes 34 wird unterbrochen, und deshalb werden der Betriebsdruckkanal 35 und der Kanal konstanten Druckes 34 miteinander verbunden.

Wenn das Bremspedal gedrückt ist, werden die mit dem Bremspedal verbundene Eingabestange 39 und der Ventilschieber 43 relativ zum Ventilkörper 11 zur Ausgaberichtung hin gegen die Kraft der Ventilschieberrückstellfeder 42 in einen vorgegebenen Bereich bewegt. Dann wird das Ventilteil 62 auf den den zweiten Ventilsitz bildenden Absatz 63 in den Sitz gedrückt, um die Verbindung zwischen dem Kanal konstanten Druckes 34 und dem Betriebsdruckkanal 35 zu unterbrechen.

Da das Ventilteil 62 auf den den zweiten Ventilsitz bildenden Absatz 63 in den Sitz gedrückt wird und seine relative Bewegung zu dem Ventilkörper 11 in Ausgaberichtung limitiert ist, wenn der Ventilschieber 43 weiter relativ zu dem Ventilkörper 11 und in Ausgaberichtung bewegt wird, wird das Ventilteil 62 von dem den ersten Ventilsitz bildenden ringförmigen vorstehenden Teil 56 getrennt, während die Verbindung mit dem Kanal konstanten Druckes 34 unterbrochen wird. Folglich werden der Betriebsdruckkanal 35 und der Druckluftkanal 36 miteinander durch das von dem Verbindungskanal und den Verbindungslöchern 60 gebildete Aufnahmeloch 54 verbunden. Dabei wird die Druckluft der Betriebsgaskammer 24 in die Kammer variablen Druckes 16 eingelassen, so daß ein Differenzdruck zwischen der Kammer konstanten Druckes 15 und der Kammer variablen Druckes 16, d. h., zwischen den beiden Seiten der Platte 12 des Antriebskolbens 8, erzeugt wird. Folglich wird die Eingabekraft auf die Eingabestange 39 verstärkt, und die verstärkte Kraft wird an der Seite des Hauptzylinders (nicht gezeigt) über die Ausgabestange 45 ausgegeben.

Falls ein Unterdruck in die Kammer konstanten Druckes 15 von einem Ansaugkrümmer des Motors oder ähnlichem (nicht gezeigt) erzeugt wird, wenn Druckluft in die Kammer variablen Druckes 16 eingelassen wird, wird ein großer Differenzdruck, entsprechend der Differenz zwischen dem Unterdruck und dem Luftdruck, an der Platte 12 des Antriebskolbens 8 erzeugt. Deshalb ist es möglich eine größere verstärkte Kraft auf dem Antriebskolben 8 zu erzeugen.

Falls kein Unterdruck von dem Motor erzeugt werden kann und die Luft in die Kammer konstanten Druckes 15 eingeleitet wird, wird ein Differenzdruck zwischen dem Luftdruck und dem Druckluftdruck an der Platte 12 des Antriebskolbens 8 durch Steuerung des Druckes der Druckluft in der Druckluftkammer 24 erzeugt, welcher in die Kammer variablen Druckes 16 eingeleitet wird. Deshalb ist es möglich eine verstärkte Kraft auf den Antriebskolben 8 zu erzeugen.

Wenn die Druckstärke auf das Bremspedal vermindert wird, wird der Ventilschieber 43 relativ zum Ventilkörper 11 in die Gegenausgaberichtung durch die reaktive Kraft bewegt, die von der Ausgabestangenseite 45 über die Gegendruckscheibe 44 oder ähnlichem übertragen wird. Dann wird der den ersten Ventilsitz bildende ringförmige vorspringende Abschnitt 56 auf das Ventilteil 62 in den Sitz gedrückt, und das Ventilteil 62 wird von dem den zweiten Ventilsitz bildenden Absatz 63 getrennt. Die Verbindung mit dem Druckluftkanal 36 wird folglich unterbrochen, und der Betriebsdruckkanal 35 und der Kanal konstanten Druckes 34 stehen miteinander in Verbindung. Dadurch wird der Druck in der Kammer variablen Druckes 16 gleich dem der Kammer konstanten Druckes 15, so daß der Antriebskolben 8 in die Ausgangs position zurückkehrt.

Gemäß dem pneumatischen Kraftverstärker der erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform wirkt, da ein verdichtetes Gas in das Aufnahmeloch 54 und das Verbindungsloch 60 in dem Ventilschieber 43 eingeleitet wird, der Gasdruck nicht auf den Ventilschieber 43, sondern wirkt auf die der Kammer konstanten Druckes 15 gegenüberliegende Seite, d.i., die Öffnungsseite des Ventilkörpers 11 im Ruhezustand. Da nur der Luftdruck auf den Ventilschieber 43 auf der der Kammer konstanten Druckes 15 entgegengesetzten Seite wirkt, ist es möglich die Kraft in Ausgaberichtung zu vermindern, verglichen mit einem Kraftverstärker, bei dem Druckgas auf den Ventilschieber 43 auf der der Kammer konstanten Druckes 15 entgegengesetzten Seite wirkt. Es ist auch möglich, die Kraft auf die Ventilschieberrückstellfeder 42 zur Trennung des Ventilteils 62 von dem Absatz 63 des Ventilkörpers 11, die gegen die Ausgaberichtung gerichtet ist, zu vermindern. Deshalb ist es möglich einen kleinbauenden pneumatischen Kraftverstärker vorzusehen, welcher sowohl als pneumatischer Verstärker verwendet wird, bei welchem ein komprimiertes Gas in die Kammer variablen Druckes eingeleitet wird, um einen großen Differenzdruck zwischen der Kammer konstanten Druckes 15 und der Kammer variablen Druckes 16 zu erzeugen, als auch als pneumatischer Verstärker, bei welchem komprimierte Luft in die Kammer variablen Druckes eingeleitet wird, weil ein Motor nicht als eine Unterdruckquelle verwendet werden kann.

In dieser Ausführungsform wird, da das Verhältnis des Durchmessers ΦD₁ des Abschnitts kleinen Durchmessers 51 des Ventilschiebers 43 und des Durch messers ΦD₂ des Abschnitts großen Durchmessers 50 derart ist, daß ΦD₁ kleiner als ΦD₂ ist, der Druck in der Gegenausgaberichtung ausgeübt. Es ist deshalb möglich, den Druck auf die Ventilrückstellfeder 42 weiter zu vermindern. Der Durchmesser des Abschnitts kleinen Durchmessers 51 kann der gleiche sein wie der des Abschnitts großen Durchmessers 50.

Falls ein Unterdruck in die Kammer konstanten Druckes 15 eingebracht wird, kann der Ventilschieber 43 einen Kanal aufweisen, der mit einem Ende beim Aufnahmeloch 54 und mit dem anderen Ende bei der Gegenausgabeseite mündet, d. h., wobei eine Seite zur Außenluft geöffnet ist, und ein Rückschlagventil in der Mitte des Kanals vorgesehen ist, welches öffnet, wenn der Druck an der Seite des Aufnahmeloches 54 geringer ist als der Luftdruck. Es kann ein die Luftdruckkammer 24 mit der Außenluft in Verbindung stehender Kanal und ein Rückschlagventil in der Mitte des Kanals vorgesehen sein, welches öffnet, wenn der Druck auf der Seite der Druckluftkammer 24 geringer ist als der Luftdruck. Sogar wenn die Pumpe 21 oder der die Pumpe 21 antreibende Motor 20 ausfällt, ist es möglich Luft in die Kammer variablen Druckes 16 einzuleiten und eine übliche Kraftverstärkung zu erhalten.

Das an der Seite des Ventilschiebers befestigte Ventilteil kann auch an dem Ventilkörper befestigt sein.

Der pneumatische Kraftverstärker der erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform wird bezugnehmend auf Fig. 2 erklärt.

In dieser Figur kennzeichnet die Zahl 1 den pneumatischen Kraftverstärker. Der pneumatische Kraftverstärker 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 weist eine vordere Schale 4 und eine hintere Schale 5 auf, welche luftdicht in die vordere Schale 4 auf der Gegenausgabeseite eingepaßt ist. Ein Hauptzylinder (nicht gezeigt) ist an der Außenseite einer Außenoberfläche 3 der vorderen Schale 4 an der Seite der Ausgaberichtung angebracht. Die hintere Schale 5 hat eine Dichtung und ein Tragelement 7 aus einem elastischen Material und liegt an einem Endabschnitt der hinteren Schale 5 mit einem Paßloch 6 an der Gegenausgabeseite. Ein Antriebskolben 8 ist gleitbar auf der Dichtung und dem Tragelement 7 gelagert.

Der Antriebskolben 8 weist einen Ventilkörper 72 von zylindrischer Form und einen gestuften Boden, eine scheibenförmige Platte 12 mit einem Loch und ein Trennwandteil 13 aus elastischem Material auf. Der Ventilkörper 72 weist auf: einen im Gehäuse 2 angeordneten Flanschabschnitt 9; einen Abschnitt großen Durchmessers 70 mit einem Durchmesser, der ein wenig kleiner ist als der des Flanschabschnittes 9, wobei der Abschnitt großen Durchmessers 70 an der Gegenausgabeseite des Flanschabschnittes 9 vorgesehen ist und von der Dichtung und dem Tragelement 7 getragen wird; und einen Abschnitt kleinen Durchmessers 71 mit einem vorgegebenen kleinen Durchmesser. Der Innenrand der Platte 12 ist an dem Flanschabschnitt 9 des Antriebskolbens 8 befestigt und die Platte 12 erstreckt sich radial nach außen. Das Trennwandteil 13 ist auf der Platte 12 auf der Gegenausgabeseite vorgesehen. Die Innenfläche des Trennwandteiles 13 sitzt luftdicht auf dem Flanschabschnitt 9 und die Außenfläche des Trennwandabschnittes 13 sitzt luftdicht in dem Gehäuse 2. Die Innenseite des Gehäuses 2 ist somit luftdicht in eine Kammer konstanten Druckes 15, die mit einer Unterdruckquelle (nicht gezeigt) durch eine externe Verbindungsröhre 14 in Verbindung steht, und eine auf der Gegenausgabeseite liegende Kammer variablen Druckes 14 unterteilt.

Das ausgabeseitige Ende einer Betätigungsstange (Eingabestange) 39, deren anderes Ende mit dem Bremspedal (nicht gezeigt) verbunden ist, ist in eine Öffnung des Ventilkörpers 72 auf der Seite des Abschnittes kleinen Durchmessers 71 eingesetzt. Auf der Betätigungsstange 39 an der Ausgabeseite ist ein elastisches verformbares Tellerventil 75 vorgesehen und mit Federn 73 und 74 angebracht. Das Kopfende der Betätigungsstange 39 steht mit einem Ventilschieber 76 in Eingriff, der auf der zentralen Achse des Verstärkers 1 in Serie mit dem Tellerventil 75 angeordnet ist. Eine Ausgabestange 45 ist an der zentralen Achse an der Ausgabeseite des Ventilschiebers 76 durch eine Gegendruckscheibe 44 aus elastischem Material mit einem größeren Durchmesser als der des Ventilschiebers 76 vorgesehen. Der Kopfabschnitt der Ausgabestange 45 steht aus dem in der vorderen Schale 4 vorgesehenen Aufnahmeloch 46 vor und ist mit einer Frontdichtung 47 abgedichtet. Die Ausgabestange 45 ist so gebaut, daß sie zu einem Hauptzylinder (nicht gezeigt) über die Bewegung des Antriebskolbens 8 in Ausgaberichtung Druck ausgibt. Zwischen der vorderen Schale 4 und dem Antriebskolben 8 ist eine Rückstellfeder 48 vorgesehen, um eine vorgegebene Kraft in die Gegenausgaberichtung des Antriebs kolbens 8 zu liefern. Die Bewegung des Antriebskolbens 8 in Gegenausgaberichtung ist durch die Platte 12, die mit einem vorspringenden Teil 49 der hinteren Schale 5 über das Trennwandteil 13 in Berührung steht, begrenzt.

Ein Kanal konstanten Druckes 77, der mit der Kammer konstanten Druckes 15 in Verbindung steht, und ein Kanal variablen Druckes 80, der mit der Kammer variablen Druckes 16 in Verbindung steht, sind in dem Ventilkörper 72 ausgebildet. Die Verbindung zwischen dem Kanal konstanten Druckes 77 und dem Kanal variablen Druckes 80 wird durch ein Tellerventil 75 unterbrochen, welches auf einem auf einem unteren Abschnitt des Ventilkörpers 72 angeordneten Kontaktabschnitt 79 sitzt. Nachfolgend wird das aus dem Tellerventil 75 und dem Kontaktabschnitt 79 bestehende Ventil einfachheitshalber ein Ventil konstanten Druckes 78 genannt. Die Verbindung zwischen der Öffnungsseite des Ventilkörpers 72 und dem Kanal variablen Druckes 80 wird durch das Tellerventil 75 unterbrochen, welches am Ende auf der Gegenausgabe seite des Ventilschiebers 76 sitzt. Das aus dem Tellerventil 75 und dem Ventilschieber 76 bestehende Ventil wird als Entlüftungsventil 81 bezeichnet.

Wenn der Antriebskolben 8 sich im Ruhezustand und in einer Anschlagposition in Gegenausgaberichtung befindet, öffnet das Tellerventil 75 das Ventil konstanten Druckes 78 und schließt das Entlüftungsventil 81. Das heißt das Tellerventil 75 verbindet die Kammer variablen Druckes 16 mit der Kammer konstanten Druckes 15. Wenn die Betätigungsstange 39 und der Ventilschieber 76 relativ zu dem Ventilkörper 76 auf der Ausgabeseite über die Betätigungsstange 39, die eine Eingabekraft erfährt, bewegt werden, kommt das Tellerventil 75 mit dem Kontaktabschnitt 79 des Ventilkörpers 72 in Berührung, und dabei schließt das Ventil konstanten Druckes 78, um die Verbindung zwischen der Kammer variablen Druckes 16 und der Kammer konstanten Druckes 15 zu unterbrechen. Das Tellerventil 75 wird dann von dem sich bewegenden Ventilschieber 76 getrennt, da die Bewegung des Tellerventils 75 durch den Kontaktabschnitt 79 begrenzt ist, und daraufhin öffnet das Entlüftungsventil 81, um die Kammer variablen Druckes 16 mit der Außenluft zu verbinden. Wenn die Eingabekraft der Betätigungsstange 39 vermindert ist, werden der Ventilschieber 76 und die Betätigungsstange 39 in die Gegenausgaberichtung und relativ zum Ventilkörper 72 durch eine Kraft bewegt, die von der Hauptzylinderseite über die Ausgabestange 45 und die Gegendruckscheibe 44 übertagen wird. Dann kommt das Ende des Ventilschiebers 76 auf der Gegenausgabeseite mit dem Tellerventil 75 in Berührung, damit das Entlüftungsventil 81 geschlossen wird. Das Tellerventil 75 wird dann von dem Kontaktabschnitt 79 des Ventilkörpers 72 getrennt, so daß das Ventil konstanten Druckes 78 geöffnet wird.

Auf der Außenfläche des Ventilschiebers 76 wird eine Nut 83 ausgebildet, die mit dem einen Ende der sich in senkrechter Richtung zu der zentralen Achse des Verstärkers 1 ausdehnenden Anschlagplatte 82 im Eingriff steht. Die Nut 83 weist eine vorgegebene Breite auf, die größer ist als die der Anschlagplatte 82. Das andere Ende der Anschlagplatte 82 ist in eine Nut 84 eingesetzt, die in dem Abschnitt großen Durchmessers 70 des Ventilkörpers 72 gebildet ist. Die Nut 84 weist eine vorgegebene Breite auf, die größer ist als die der Anschlagplatte 82. Der Bereich der relativen Bewegung des Ventilschiebers 76 im Bezug auf den Ventilkörper 72 ist durch die Anschlagplatte 82 limitiert. Die Nut 84 bildet einen Teil des Kanals variablen Druckes 80.

In der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein Mantel 85 außerhalb des aus der hinteren Schale 5 vorstehenden Ventilkörpers 72 vorgesehen. Ein Ende des Mantels 85 hat an der Ausgabeseite den größten Durchmesser, der annähernd gleich dem der hinteren Schale 5 ist, und ist luftdicht an der hinteren Schale 5 befestigt. Der Mantel 85 ist von einer Form mit drei zylindrischen Abschnitten, die Durchmesser haben, die so klein sind wie die zylindrischen Abschnitte, die sich in Gegenausgabe richtung bewegen. Der Mantel 85 hat eine Dichtung und Tragelement 19 aus einem elastischen Material an dem Rand eines Paßloches 86, welches bei einem Endabschnitt des Mantels 85 in Gegenausgaberichtung ausgebildet ist. Der Abschnitt kleinen Durchmessers 71 des Ventilkörpers 72 ist gleitbar auf der Dichtung und dem Tragelement 19 gelagert. Ein Verbindungsrohr 23, das mit einen Pumpe 21, beispielsweise einer Luftpumpe, über ein externes Rohr 22 verbunden ist, ist an dem Mantel 85 vorgesehen. Die Pumpe 21 ist eine Druckluftquelle, die Druckluft über das Betreiben eines Motors 20 erzeugt. Somit bildet der von dem Mantel 85 und der hinteren Schale 5 umgebene Raum eine Betriebsgaskammer 24, in welche Druckluft eingeleitet werden kann. Ein Rückschlagventil 25, welches den Rückfluß der Druckluft in die Richtung der Pumpe 21 verhindern soll, ist in der Mitte des externen Rohres 22 vorgesehen.

Ein Drucksensor (nicht gezeigt) ist in der Betriebsgaskammer 24 oder in der Mitte des externen Rohres 22 zwischen der Betriebsgaskammer 24 und dem Rückschlagventil 25 vorgesehen. Der Betrieb des Motores 20 wird durch ein Steuerteil (nicht gezeigt) über ein Signal des Drucksensors gesteuert, so daß der Druck in der Betriebsgaskammer 24 immer einen vorgegebenen Wert hat, der höher als der des Luftdruckes ist.

An einer Seitenoberfläche 87 des Ventilkörpers 72 auf der Ausgabeseite der Nut 84 ist eine Endöffnung vorgesehen, die mit einem Abschnitt des Kanals variablen Druckes 80 an der mit der Kammer variablen Druckes 16 in Verbindung stehenden Seite verbunden ist. Bei dem Ventilkörper 72 ist außerhalb der ersten Endöffnung eine zweite Endöffnung vorgesehen, die einen Kanal 88 ausbildet, damit die Betriebsgaskammer 24 mit der Nut 84 in Verbindung steht. Ein Vertiefungsabschnitt 89, der einem Bereich, der sowohl die ersten als auch die zweite Endöffnung einschließt, gegenüberliegt, ist an der Seitenoberfläche an der Ausgabeseite der Anschlagplatte 82 ausgebildet. Ein Dichtungsring 90 aus einem elastischen Material ist in eine Vertiefung der Seitenoberfläche 87 des Ventilkörpers 72 eingepaßt und ist im Umfang des Vertiefungsabschnittes 89 der Anschlagplatte 82 gegenüberliegend angebracht.

Eine Ventilkammer 91 ist in der Mitte des Kanals 88 vorgesehen. In der Ventilkammer 91 ist ein Schaltventil 97 mit einem Ventilkörper 95 und einer Feder 96, um eine Kraft auf den Ventilkörper 95 auszuüben, vorgesehen. Der Ventilkörper 95 weist einen vorstehenden Abschnitt 92 auf, welcher aus der dem Vertiefungsabschnitt 89 in der Nutseite 84 gegenüberliegenden Öffnung vorstehen kann, und weist einen Ventilabschnitt 94 auf zum Schließen des Kanals 88, wobei er in einen Sitzabschnitt 93 in der Gegenausgaberichtung der Ventilkammer 91 gedrückt wird. Die Feder 96 übt auf den Ventilkörper 95 eine Kraft aus, um ihn in den Sitzabschnitt 93 zu drücken. Nachdem die Anschlagplatte 82 in die Nähe einer Anschlagposition in die Ausgaberichtung zum Ventilkörper 72 bewegt worden ist und mit dem Dichtungsring 90 in Kontakt kommt, kommt bei dem Schaltventil 97 die Grundfläche des Vertiefungsausschnitts 89 mit dem vorstehenden Abschnitt 92 des Ventilkörpers 95 in Kontakt. Danach wird der Ventilkörper 95 in die Gegenrichtung zur Kraft der Feder 96 durch eine weitere Bewegung der Anschlagplatte 82 bewegt, folglich wird der Ventilabschnitt 96 von dem Sitzabschnitt 93 getrennt, um den Kanal 88 zu öffnen.

Das Verhältnis einer auf die Betätigungsstange 39 ausgeübten Eingabekraft zu einer von der Rückstellfeder 48 und der Hauptzylinderseite (nicht gezeigten) erhaltenen Gegenkraft wird durch die folgenden Bedingungen bestimmt.

Wenn ein Kraft mittels Drückens auf das Bremspedal ausgeübt wird, um eine normale Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten, ist der relative Bereich der Bewegung der Betätigungsstange 39 für den Ventilkörper 72 so eingestellt, daß die Anschlagplatte 82 nicht mit dem Dichtungsring 90 in Kontakt kommt und das Schaltventil 97 nicht öffnet. Wenn eine große Kraft auf das Bremspedal ausgeübt wird, um eine plötzliche Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten (wenn eine Vollbremsung durchgeführt wird), und wenn das Bremspedal gedrückt wird, um eine noch größere Geschwindigkeits abnahme zu erhalten, nachdem der Betriebsdruck den Höchstbelastungspunkt erreicht, das ist der Punkt, bei welchem der Druck der Kammer variablen Druckes gleich dem Luftdruck wird, geht die Position der relativen Bewegung der Betätigungsstange 39 im Bezug auf den Ventilkörper 72 über den oben beschriebenen vorgegebenen Bereich hinaus und bewegt sich in die Nähe der Anschlagposition, so daß die Anschlagplatte 82 mit dem Dichtungsring 90 in Berührung kommt und das Schaltventil 97 geöffnet wird.

Der pneumatische Kraftverstärker 1 gemäß der Ausführungsform weist auf: ein Gehäuse 2 und 5; einen Antriebskolben 8 mit einem Ventilkörper 72, welcher ein Ende in dem Gehäuse 2 und 5 gelagert hat und bei welchem das andere Ende an der Außenseite des Gehäuses 2 und 5 vorsteht, und eine bewegliche Trennwand 13 zur Unterteilung des Innenraums des Gehäuses 2 und 5 in zwei Kammern 15 und 16, wobei ein Innenrand an dem Ventilkörper 72 und ein Außenrand an die Innenwand des Gehäuses 2 befestigt ist; Kanalmittel, die in dem Ventilkörper 72 ausgebildet sind; Ventilmittel zum Öffnen und Schließen der in dem Ventilkörper 72 ausgebildeten Kanalmittel entsprechend einer Bewegung eines mit einem Bremspedal verbundenen Betätigungsstange 39; eine Ausgabestange 45, welche sich mit der Bewegung des Antriebskolbens 8 bewegen kann, bei welcher ihr eines Ende in der Innenendseite des Ventilkörpers 72 vorgesehen ist und ihr anderes Ende das Gehäuse 2 durchläuft; eine Druckluftquelle 21, die mit einer der zwei Kammern 15 und 16 in dem Gehäuse über die Kanalmittel in dem Ventilkörper 72 in Verbindung steht; und eine Unterdruckquelle, die mit der anderen der zwei Kammern 15 und 16 in Verbindung steht; wobei die Kanalmittel in dem Ventilkörper 72 aufweisen einen ersten Kanal 80 und 84, um die Außenluft mit einer der zwei Kammern 15 und 16 zu verbinden, einen zweiten Kanal 22-24, 88, 84 und 80, um die Druckluftquelle 21 mit einer der zwei Kammern 15 und 16 zu verbinden, und einen dritten Kanal 80, 84 und 77, um die beiden Kammern 15 und 16 miteinander zu verbinden; und die Ventilmittel zum Öffnen und Schließen der Kanalmittel in dem Ventilkörper 72 weisen auf erste Ventilmittel 78 und 81, welche den ersten Kanal 80 und 84 schließen, und welche den dritten Kanal 80, 84 und 77 im Ruhezustand öffnen oder schließen, und welche den ersten Kanal 80 und 84 öffnen und den dritten Kanal 80, 84 und 77 schließen, wenn die Betätigungsstange relativ zu dem Ventilkörper 72 in einem vorgegebenen Bereich bewegt wird, und zweite Ventilmittel 95 und 82, welche den dritten Kanal 80, 84 und 77 schließen und den ersten Kanal 80 und 84 im Ruhezustand öffnen, oder wenn die Betätigungsstange 39 relativ zu dem Ventilkörper 72 in einen vorgegebenen Bereich bewegt wird, und welche den zweiten Kanal 22-24, 88, 84 und 80 öffnen und den ersten Kanal 80 und 84 schließen, wenn der Bewegungsweg der Betätigungsstange relativ zu dem Ventilkörper 72 größer ist als der Maximalwert in einem vorgegebenen Bereich.

Bei dem pneumatischen Kraftverstärker 1 mit der oben beschriebenen Bauweise entsprechend der zweiten Ausführungsform ist, wenn das Bremspedal (nicht gezeigt) nicht gedrückt ist, d. h. im Ruhezustand, ist das Ventil konstanten Druckes 78 geöffnet und das Entlüftungsventil 81 ist geschlossen. Wenn das Bremspedal gedrückt ist, um eine normale geringe Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten, werden die mit dem Bremspedal verbundene Betätigungsstange 39 und der Ventilschieber 76 relativ zu dem Ventilkörper 72 in Ausgaberichtung und innerhalb eines vorgegebenen Bereiches bewegt. Das Tellerventil 75 kommt dann mit dem Kontaktabschnitt 79 des Ventilkörpers 72 in Kontakt und schließt dabei das Ventil konstanten Druckes 78. Der Ventilschieber 76 wird drauffolgend von dem Tellerventil 75 getrennt, um das Entlüftungsventil 81 zu öffnen. Der Kanal variablen Druckes 80 steht folglich mit der Öffnungsseite des Ventilkörpers 72 in Verbindung, um Luft in die Kammer variablen Druckes 16 einzulassen. Ein Differenzdruck wird zwischen den beiden Seiten der Platte 12 des Antriebskolbens 8 erzeugt, somit wird die auf die Betätigungsstange 39 ausgeübte Eingabekraft verstärkt und die verstärkte Kraft wird zur Haupt zylinderseite (nicht gezeigt) über die Ausgabestange 45 ausgegeben.

Wenn das Bremspedal stark gedrückt wird durch eine große Kraft, um eine plötzliche Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten, die gewöhnlicherweise nicht während einer Bremsbetätigung oder keiner Bremsbetätigung erhalten werden kann, so daß der Weg der relativen Bewegung der Betätigungsstange 39 und des Ventilschiebers 76 relativ zu dem Ventilkörper 72 in der Ausgaberichtung über den oben beschriebenen Bereich hinausgeht und in die Nähe der Anschlagposition kommt, kommt die Anschlagplatte 82 mit den Dichtungsring 90 in Kontakt, um die Verbindung des Kanals variablen Druckes 80 zu unterbrechen, nachdem das Ventil konstanten Druckes 78 bereits geschlossen ist, und das Entlüftungsventil 81 geöffnet ist. Dann kommt die Anschlagplatte 82 in Kontakt mit dem vorstehenden Abschnitt 92 des Ventilkörpers 95 und schiebt diesen, so daß der Ventilabschnitt 94 von dem Sitzabschnitt 93 getrennt wird, um den Kanal 88 zu öffnen. Folglich steht die Betriebsgaskammer 24 mit der Kammer variablen Druckes 16 in Verbindung, um das verdichtete Gas in die Kammer variablen Druckes 16 über den Kanal 88, den von der Anschlagplatte 82 und dem Dichtungsring 90 umgebenen Raum und über einem Teil des geschlossenen Kanals variablen Druckes 80 an der Seite der Kammer variablen Druckes 16 einzuleiten. Dabei wird ein Differenzdruck an dem Antriebskolben 8 mit einer Geschwindigkeit erzeugt, die höher ist als in dem Fall, in dem normale Druckluft erzeugt wird. Der in dem Ventilkörper 72, dem Zwischenraum und einem Teil des geschlossenen Kanals variablen Druckes 80 an der Seite der Kammer variablen Druckes 16 vorgesehene Kanal 88 bildet einen Kanal, um die Betriebsgaskammer 24 und die Kammer variablen Druckes 16 zu verbinden. Dieser Kanal, die Betriebsgaskammer 24 und das externe Rohr 22 bilden einen Kanal, um die die Druckgasquelle darstellende Pumpe 21 mit der Kammer variablen Druckes 16 zu verbinden.

Der Druck in der Kammer variablen Druckes 16 wird gleich dem Luftdruck (Höchstbelastungspunkt) in Folge der Bremsbetätigung für normale Geschwindigkeits abnahme. Wenn das Bremspedal weiter gedrückt wird, um eine große Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten, werden die Betätigungsstange 39 und der Ventilschieber 76 in die Nähe der Anschlagposition über den oben beschriebenen bestimmten Bereich hinaus und in die Ausgaberichtung relativ zu dem Ventilkörper 72 bewegt. Die mit dem Ventilschieber 76 im Eingriff stehende Anschlagplatte 82 kommt dann in Kontakt mit dem Dichtungsring 90 und verschiebt diesen, um die Verbindung des Kanals variablen Druckes 80 zu unterbrechen, nachdem das Ventil konstanten Druckes 78 geschlossen ist und das Entlüftungsventil 81 geöffnet ist. Die Anschlagplatte 82 kommt mit dem vorstehenden Abschnitt 92 des Ventilkörpers 95 in Kontakt und verschiebt diesen, so daß der Ventilabschnitt 94 von dem Sitzabschnitt 93 getrennt wird, um den Kanal 88 zu öffnen. Die Betriebsgaskammer 24 steht folglich mit der Kammer variablen Druckes 16 in Verbindung, um Druckluft in die Kammer variablen Druckes 16 einzulassen. Dabei steigt der Druck in der Kammer variablen Druckes 16 über den Luftdruck, um annähernd gleich dem in der Betriebsgaskammer 24 zu werden, so daß eine große Differenzdruck auf dem Antriebskolben 8 wirkt.

Wenn das Bremspedal fortgesetzt mit einer großen Kraft gedrückt wird, um eine plötzliche Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten, so daß die Betätigungsstange 39 und der Ventilschieber 76 in die Nähe der Anschlagposition über den oben beschriebenen bestimmten Bereich hinaus in die Ausgaberichtung relativ zu dem Ventilkörper 72 bewegt werden, hält die Anschlagplatte 82 das Schaltventil 97 geöffnet, um das Einlassen von Druckluft in die Kammer variablen Druckes 16 fortzusetzen. Dabei steigt der Druck in der Kammer variablen Druckes 16 über den Luftdruck mit großer Anstiegsrate, um annähernd gleich dem in der Betriebsgaskammer 24 zu werden.

Bei dem pneumatischen Kraftverstärker 1 entsprechend der erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform reagiert, wenn eine normale Geschwindigkeitsabnahme erforderlich ist, die Bremse nicht über, da Luft in die Kammer variablen Druckes 16, ohne das Schaltventil 97 zu öffnen, eingelassen wird. Wenn eine plötzliche Geschwindigkeitsabnahme erforderlich ist, die auf übliche Weise nicht erhalten werden kann, wird das Schaltventil 97 geöffnet, um Druckluft in die Kammer variablen Druckes 16 einzulassen, so daß ein Differenzdruck an dem Antriebskolben 8 mit einer höheren Geschwindigkeit erzeugt wird als bei der der eingelassenen Luft. Deshalb ist die Anstiegsrate der Verstärkungskraft groß. Die Ansprechkurve für die plötzliche Geschwindigkeitsabnahme des Verstärkers ist ausgezeichnet.

Wenn eine weitere und größere Geschwindigkeitsabnahme erforderlich ist, nachdem der Druck in der Kammer variablen Druckes gleich dem des Luftdruckes ist, wird das Schaltventil 97 geöffnet, um Druckluft in die Kammer variablen Druckes 16 einzulassen. Dabei steigt der Druck der Kammer variablen Druckes 16 über den Luftdruck, so daß eine größere Differenzdruck auf den Antriebskolben 8 wirkt. Deshalb sieht diese Ausführungsform einen kleinbauenden pneumatischen Kraftverstärker vor, der eine große Kraftverstärkung mit einer hohen Obergrenze in der Verstärkungsfunktion erzielen kann.

Da der Abschnitt großen Durchmessers 70 des Ventilkörpers 72 zudem von dem Gehäuse 2 und sein Abschnitt kleinen Durchmessers 71 durch dem Mantel 85 gehalten werden, kann der Ventilkörper 72 stabil gelagert werden.

Da die Betriebsgaskammer 24, die aus einem den Mantel 85 und die hintere Schale 5 umgebenden Raum gebildet wird, mit einer Druckluft gefüllt sind, da der die Betriebskammer 24 mit der Kammer variablen Druckes verbindende Kanal in dem Ventilkörper 72 und das Schaltventil 97 in der Mitte des Kanals vorgesehen ist, ist es möglich die Weglänge zum Einlassen der Druckluft in die Kammer variablen Druckes 16 zu reduzieren und die Ansprechkurve zu verbessern.

Der pneumatische Kraftverstärker nach der dritten erfindungsgemäßen Ausführungs form wird nun bezugnehmend auf die Fig. 3 und 4 erklärt. In diesen Figuren wird hauptsächlich der Teil, der sich von der zweiten Ausführungsform unterscheidet, erklärt werden. In der dritten Ausführungsform werden die Teile, die die gleiche Bauweise wie die der zweiten Ausführungsform haben, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um ihre Erklärung zu vereinfachen.

Bei dem pneumatischen Kraftverstärker 1 der erfindungsgemäßen dritten Ausführungsform weist ein Ventilkörper 72 eines Antriebskolbens 8 einen an der Ausgabeseite vorgesehenen Flanschabschnitt 9 und einen an der Gegenausgabeseite vorgesehenen Abschnitt kleinen Durchmessers 71 auf. Der Abschnitt kleinen Durchmessers 71 ist gleitbar auf einer Dichtung und einem Tragelement 7 der hinteren Gehäuseschale 5 gelagert.

Der Mantel 85 umfaßt zwei zylindrische Abschnitte, deren Durchmesser mit zunehmender Entfernung von dem Gehäuse 2 in der Gegenausgaberichtung kleiner werden. Der Abschnitt kleinen Durchmessers 71 des Ventilkörpers 72 ist gleitbar auf einer Dichtung und einem Tragelement 19 gelagert, welches an dem Ende in der Gegenausgabeseite des Mantels 85 vorgesehen ist.

Eine Anschlagplatte 82 von U-förmiger Gestalt steht mit der peripheren Oberfläche eines Ventilschiebers 76 im Eingriff, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Dichtungsteile 100 und 101 sind auf beiden Seiten einer mit der Anschlagplatte 82 im Eingriff stehenden Nut 83 vorgesehen. Diese Dichtungsteile 100 und 101 sind dazu da, eine Leckströmung von Luft aus einer Betriebsgaskammer 24 von dem Loch 102 über einen Spalt an der Außenwand des Ventilschiebers 76 zu verhindern. Das Loch 102 ist in dem Ventilkörper 72 ausgebildet, um dort die Anschlagplatte 82 einzusetzen und um die Verbindung zu der Betriebsgaskammer 24 herzustellen. Ein Teil eines Kanals variablen Druckes 80 mit den Öffnungen 103 und 104 auf beiden äußeren Seiten der Dichtungsteile 100 und 101 ist in dem Ventilschieber 76 vorgesehen. Die Öffnung 104 an der äußeren Seite steht mit der Kammer variablen Druckes 16 über ein durchgehendes Loch 80a in Verbindung. Das durchgehende Loch 80a ist an dem Bodenabschnitt des Ventilkörpers 72 vorgesehen und bildet einen Teil des Kanals variablen Druckes 80.

Eine flache ringförmige Nut 105 ist auf dem Ventilschieber 76 an der Ausgabeseite der Öffnung 104 ausgebildet. Ein elastischer verformbarer ringförmiger Ventilabschnitt 107 weist einen in einer radialen Richtung sich erstreckenden Abschnitt auf. Der ringförmige Ventilabschnitt 107 stellt eine luftdichte Teilung zwischen einem Raum 108 in der ringförmigen Nut 105 und ihrer Außenseite dar, wobei er mit einem ringförmigen Vorsprung 105a in Kontakt kommt, welcher an der Endoberfläche an der Ausgabeseite der ringförmigen Nut 105 ausgebildet ist, und welcher in der Ausgaberichtung durch eine Feder 106 unterstützt wird. Der innerhalb des ringförmigen Ventilabschnittes 107 vorgesehene Raum 108, die Nut 83 und das Loch 102 stehen miteinander durch einen in dem Ventilschieber 76 ausgebildeten Kanal 109 in Verbindung. Ein in eine radiale Innenrichtung vorstehender Regelabschnitt 110 ist an dem Ventilkörper 72 vorgesehen. Der Regelabschnitt 110 regelt eine Bewegung des ringförmigen Ventilabschnittes 107 durch Kontaktieren des Ventilabschnittes 107 über eine Bewegung des Ventilschiebers 76, wenn ein Bremspedal (nicht gezeigt) mit einer starken Kraft gedrückt wird, um eine plötzliche Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten, die normalerweise nicht erhalten werden kann. Der oben beschriebene ringförmige Ventilabschnitt 107 und die Feder 106 stellen ein Schaltventil 111 in der dritten Ausführungsform dar.

Die Regelung für die Bewegungsgrenze des Antriebskolbens 8 in der Gegenausgaberichtung wird durch die den Mantel 85 berührende Anschlagplatte 82 ausgeführt. In diesem Zustand sind sowohl ein Entlüftungsventil 81 als auch ein Ventil konstanten Druckes 78 geschlossen. Wenn das Bremspedal eine Eingabekraft erfährt, wird das Entlüftungsventil 81 durch die relative Bewegung der Betätigungsstange 39 in der Ausgaberichtung geöffnet. Wenn die Eingabekraft auf das Bremspedal vermindert wird, wird das Entlüftungsventil 81 durch die relative Bewegung der Betätigungs stange 39 in die Gegenausgaberichtung geschlossen. Darauf wird das Ventil konstanten Druckes 78 geöffnet, so daß der Druck in der Kammer variablen Druckes 16 annähernd gleich dem in der Kammer konstanten Druckes 15 wird. Folglich wird das Ventil konstanten Druckes 78 durch den Druckausgleich in diesen Kammern geschlossen.

Bei dem pneumatischen Kraftverstärker 1 der dritten Ausführungsform mit der oben beschriebenen Bauweise werden, wenn das Bremspedal (nicht gezeigt) nicht gedrückt ist, sowohl das Ventil konstanten Druckes 78 als auch das Entlüftungsventil 81 geschlossen. Wenn das Bremspedal gedrückt ist, um eine normale geringe Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten, werden die mit dem Bremspedal verbundene Betätigungsstange 39 und der Ventilschieber 76 relativ in die Ausgaberichtung innerhalb eines vorgegebenen Bereiches bewegt. Dann wird der Ventilschieber 76 von dem Tellerventil 75 getrennt, um das Entlüftungsventil 81 zu öffnen. Folglich steht der Kanal variablen Druckes 80 mit der Öffnungsseite des Ventilkörpers 72 in Verbindung, um die Luft in die Kammer variablen Druckes 16 einzulassen. Ein Differenzdruck zwischen den beiden Seiten der Platte 12 des Antriebskolbens 8 wird erzeugt, und somit wird die Eingabekraft zu der Betätigungsstange 39 verstärkt und die verstärkte Eingabekraft an die Hauptzylinderseite (nicht gezeigt) über die Ausgabestange 45 abgegeben.

Wenn das Bremspedal durch eine große Kraft stark gedrückt wird, um eine plötzliche Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten, die normalerweise nicht erhalten werden kann während eines Bremsvorgangs oder keines Bremsvorgangs, so daß der Weg der relativen Bewegung der Betätigungsstange 39 und des Ventilschiebers 76 zu dem Ventilkörper 72 in die Ausgaberichtung über den oben beschriebenen vorgegebenen Bereich hinausgeht und in die Nähe der Anschlagposition kommt, kommt der an der Ausgabeseite des Ventilschiebers 76 vorgesehene ringförmige Ventilabschnitt 107 mit dem Regulationsabschnitt 110 des Ventilkörpers 72 in Kontakt, um die Verbindung des Kanals variablen Druckes 80 zu unterbrechen. Der ringförmige Ventilabschnitt 107 wird gegen die Kraft der Feder 106 durch eine weitere Bewegung des Ventilschiebers 76 gedrückt und wird von dem ringförmigen Vorsprung 105a der ringförmigen Nut 105 getrennt, um den Raum 108 zu öffnen. Folglich stehen das Loch 102, die Nut 83, der Kanal 109, der Raum 108 und ein Abschnitt des geschlossenen Kanals variablen Druckes 80 an der Seite der Kammer variablen Druckes 16 miteinander in Verbindung, so daß Druckluft in die Kammer variablen Druckes 16 eingeleitet wird. Das Loch 102, die Nut 83, der Kanal 109, der Raum 108 und der Abschnitt des geschlossenen Kanal variablen Druckes 80 an der Seite der Kammer variablen Druckes 16 bilden einen Kanal aus, um die Betriebsgaskammer 24 und die Kammer variablen Druckes 16 zu verbinden. Dieser Kanal, die Betriebsgaskammer 24 und ein externes Rohr 22 bilden einen Kanal, um eine Pumpe 21, die eine Druckluftquelle ist, und die Kammer variablen Druckes 16 zu verbinden.

Nachdem der Druck in der Kammer variablen Druckes 16 gleich dem der Luftdruck (Höchstbelastungspunkt) aufgrund einer Bremsbetätigung wird, um eine normale Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten, wenn das Bremspedal gedrückt wird, um eine weitere und größere Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten, werden die Betätigungsstange 39 und der Ventilschieber 76 in die Nähe der Anschlagposition über dem oben beschriebenen vorgegebenen Bereich hinaus und in Ausgaberichtung relativ zu dem Ventilkörper 72 bewegt. Der an der Ausgabeseite des Ventilschiebers 76 vorgesehene ringförmige Ventilabschnitt 107 kommt mit dem Regelabschnitt 110 des Ventilkörpers 72 in Kontakt, um die Verbindung des Kanals variablen Druckes 80 zu unterbrechen. Der ringförmige Ventilabschnitt 107 wird gegen die Kraft der Feder 106 durch eine weitere Bewegung des Ventilschiebers 76 kontrahiert und von dem ringförmigen Vorsprung 105a der ringförmigen Nut 105 getrennt, um den Raum 108 zu öffnen. Folglich werden die Betriebsgaskammer 24 und die Kammer variablen Druckes 16 miteinander verbunden, so daß Druckluft in die Kammer variablen Druckes 16 eingeleitet wird.

Wenn das Bremspedal weiterhin durch eine große Kraft gedrückt wird, um eine plötzliche Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten, so daß die Betätigungsstange 39 und der Ventilschieber 76 in die Nähe der Anschlagposition über den oben beschriebenen vorgegebenen Bereich hinaus in die Ausgaberichtung relativ zu dem Ventilkörper 72 bewegt werden, wird das Schaltventil 111 in einem geöffneten Zustand gehalten, um das Einleiten der Druckluft in die Kammer variablen Druckes 16 fortzusetzen. Dadurch steigt der Druck in der Kammer variablen Druckes 16 über den Luftdruck mit einer hohen Anstiegsrate, um annähernd gleich dem der Betriebsgaskammer 24 zu werden.

Entsprechend dem pneumatischen Kraftverstärker der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es möglich, nicht nur die gleichen Effekte wie die der ersten Ausführungsform zu erzielen, sondern auch die folgenden Effekte. Da das Schaltventil 111 an der Ausgabeseite des Ventilschiebers 76 in Serie mit dem Ventilschieber 76 angeordnet ist, der an der Ausgabeseite des Tellerventils 75 in Serie mit dem Tellerventil 75 angebracht ist, ist es nicht erforderlich den Ventilkörper 72 radial auszuweiten. Es ist deshalb möglich die Kraft zu vermindern, die der Ventilkörper 72 von der Betriebsgaskammer 24 erfährt, und die Federbelastung der Rückstellfeder 48 zu reduzieren.

In den zweiten und dritten Ausführungsformen werden, wenn die Betätigungsstange 39 und der Ventilschieber 76 in die Nähe der Anschlagposition in die Ausgaberichtung relativ zu dem Ventilkörper 72 bewegt werden, das Schaltventil 97 und 111 geöffnet. Die Schaltventile 97 und 111 müssen jedoch nicht unbedingt geöffnet werden, wenn die Betätigungsstange 39 und der Ventilschieber 76 in die Nähe der Anschlagposition bewegt werden. Diese Ventile 97 und 111 können geöffnet werden, wenn sie zu irgendeiner Position über den vorgegebenen Bereich der relativen Bewegung hinaus bewegt werden, um die oben beschriebene normale geringe Geschwindigkeitsabnahme zu erhalten.

Da ein verdichtetes Gas in den Verbindungskanal in dem Ventilschieber eingeleitet wird, wirkt, entsprechend dem erfindungsgemäßen pneumatischen Kraftverstärker, wie im vorhergehenden beschrieben, der Druckluftdruck nicht vollkommen als eine Kraft zum Verschieben des Ventilschiebers und der Luftdruck wirkt auf die der Kammer konstanten Druckes entgegengesetzte Seite. Es ist möglich, die auf den Ventilschieber in Richtung der Kammer konstanten Druckes wirkende Kraft zu reduzieren im Vergleich mit den Verstärkern, bei welchen ein Druck verdichtenden Gases auf den Ventilschieber auf der der Kammer konstanten Druckes entgegengesetzten Seite vollkommen wirkt. Es ebenso möglich, die Kraft der Ventilschieberrückstellfeder zu reduzieren, die eine Kraft auf das Ventilteil in die der Kammer konstanten Druckes entgegengesetzte Richtung ausübt und das Ventilteil von dem Ventilkörper trennt. Deshalb ist es möglich einen kleinbauenden pneumatischen Kraftverstärker zu schaffen, der sowohl als ein Verstärker verwendet werden kann, bei welchem Druckluft in die Kammer variablen Druckes eingeleitet wird, um einen großen Differenzdruck zwischen der Kammer konstanten Druckes 15 und der Kammer variablen Druckes 16 zu erzeugen, als auch einen Verstärker, bei welchem Druckluft in die Kammer variablen Druckes eingeleitet wird, da ein Motor nicht als Unterdruckquelle verwendet werden kann.

Da der Ventilkörper nicht nur durch das Gehäuse sondern auch durch den Mantel gelagert ist, ist der Ventilkörper stabil gelagert. Da die Betriebsgaskammer, die durch einen von dem Mantel und dem hinteren Gehäuses umgebenen Raum gebildet wird, Druckluft speichern kann, ist er die Betriebsgaskammer mit der Kammer variablen Druckes verbindende Kanal in dem Ventilkörper vorgesehen, und das Schaltventil ist in der Mitte des Kanals vorgesehen, so ist es möglich, die Weglänge zur Einleitung der Druckluft in die Kammer variablen Druckes zu reduzieren und die Ansprechkurve zu verbessern.

Claims

1. Ein pneumatischer Kraftverstärker der folgendes aufweist:
einen Antriebskolben, der den Innenraum eines Gehäuses in eine Kammer konstanten Druckes, deren Innenraum bei etwa konstantem Druck gehalten wird, und eine Kammer variablen Druckes teilt, in die ein Betriebsgas eingeführt werden kann, welcher Antriebskolben einen aus dem Gehäuse vorstehenden Ventilkörper und ein bewegliches Trennwandmittel aufweist, um das Innere des Gehäuses zu teilen, wobei der Innenrand des Trennwandmittels an dem Ventilkörper befestigt ist;
ein Ventil zum Einleiten von Betriebsgas in die Kammer variablen Druckes durch einen Verbindungskanal entsprechend einer Bewegung einer Eingabestange relativ zu dem Ventilkörper, welche Eingabestange mit einem Bremspedal verbunden und in dem Ventilkörper vorgesehen ist;
einen Mantel zur Lagerung des Ventilkörpers und zur Bildung einer Betriebsgas kammer, die zusammen mit dem Gehäuse, das an der Außenseite des aus dem Gehäuse vorstehenden Ventilkörperabschnittes vorgesehen ist, Betriebsgas speichern kann;
eine Gasquelle zur Erzeugung des Betriebsgas; und
eine Leitung zur Zuleitung des Betriebsgases von der Gasquelle in die Betriebsgas kammer.

2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem die Kammer konstanten Druckes mit einem Ansaugkrümmer verbunden ist.

3. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem die Kammer konstanten Druckes mit der Außenluft verbunden ist.

4. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem der Ventilkörper eine annähernd zylindrische Form aufweist, die der Kammer konstanten Druckes gegenüberliegende Seite nach außen zeigt, und der Verstärker ferner folgendes aufweist: eine Ausgabestange an dem Ventilkörper auf der Seite der Kammer konstanten Druckes des Ventilkörpers; eine Eingabestange an dem Ventilkörper in der der Kammer konstanten Druckes gegenüberliegenden Kammer; eine Rückstellfeder, um auf den Ventilkörper und die bewegliche Trennwand in Richtung der Eingabestange eine Kraft auszuüben; einen Ventilschieber, der in dem Ventilkörper gleitet und mit der Eingabestange in Eingriff steht, der an der der Kammer konstanten Druckes gegenüberliegenden Seite zur Luft weist, wobei der in dem Ventilkörper gleitende Abschnitt des Schiebers an der Seite der Eingabestange geschlossen ist und der Ventilschieber eine reaktive Kraft von der Ausgabestange an der Seite der Kammer konstanten Druckes erhält; einen Kanal, der in einem Gleitbereich des Ventilkörpers an dem Ventilschieber ein offenes Ende hat und dessen anderes Ende mit einer Druckluftquelle in Verbindung steht; einen Verbindungskanal, um eine Verbindung mit dem Kanal an dem Ventilschieber herzustellen; einen ersten Ventilsitz auf dem Ventilschieber; einen zweiten Ventilsitz auf dem Ventilkörper; ein Ventilteil zur Unterbrechung der Verbindung zwischen der Kammer variablen Druckes und dem Verbindungskanal, indem es in den ersten Ventilsitz gedrückt wird, und zur Unterbrechung der Verbindung zwischen der Kammer konstanten Druckes und der Kammer variablen Druckes, indem es in den zweiten Ventilsitz gedrückt wird; ein Teil, das eine Kraft auf das Ventilteil ausübt, um das Ventilteil in den ersten Ventilsitz zu drücken; und eine Ventilteilrückstellfeder, die eine Kraft auf den Ventilschieber ausübt, um den Ventilschieber von dem zweiten Ventilsitz zu trennen.

5. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem das Ventil in der Mitte des Verbindungskanals zur Verbindung der Kammer variablen Druckes mit der Betriebs gaskammer zwischen der Eingabestange und einer Ausgabestange rings um die zentrale Achse dieser Stangen angeordnet ist.

6. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem ein Rückschlagventil zur Verhinderung einer Rückströmung von Betriebsgas in der Mitte der Leitung vorgesehen ist.

7. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem ein Drucksensor zur Ermittlung des Betriebsgaskammerdruckes in der Betriebsgaskammer oder in der Leitung angeordnet ist.

8. Kraftverstärker nach Anspruch 7, bei dem die Betriebsgaszufuhr durch ein Regelteil auf der Grundlage eines Signales von dem Drucksensor geregelt wird, so daß der Druck in der Betriebsgaskammer immer etwa auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird.

9. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem in dem Ventilkörper ein Kanal konstanten Druckes zur Verbindung der Kammer konstanten Druckes mit der Kammer variablen Druckes vorgesehen ist und bei dem ein Konstantdruckventil, das die Verbindung zwischen der Kammer konstanten Druckes und der Kammer variablen Druckes unterbricht, und ein Schaltventil vorgesehen sind, das Betriebsgas in die Kammer variablen Druckes entsprechend der Bewegung der Eingabestange relativ zu dem Ventilkörper einführt.

10. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem der Ventilschieber einen Abschnitt großen Durchmessers an der Seite der Eingabestange und einen Abschnitt kleinen Durchmessers aufweist, der einen bestimmten Durchmesser hat, der kleiner als der Durchmesser des Abschnitt großen Durchmessers ist, wobei diese Durchmesser abschnitte gleitbar in Löcher des Ventilkörpers eingepaßt sind und ein in Verbindung mit der Betriebsgaskammer stehendes Aufnahmeloch in dem Ventilschieber nahe der Grenze zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers und dem Abschnitt kleinen Durchmessers ausgebildet ist, wobei das Aufnahmeloch senkrecht zur Achse des Ventilschiebers liegt.

11. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem ein die Betriebsgaskammer mit der Außenluft über ein Rückschlagventil verbindender Zusatzkanal vorgesehen ist, so daß das Rückschlagventil geöffnet werden kann, wenn der Druck in der Betriebsgaskammer kleiner als der Luftdruck ist.

12. Kraftverstärker nach Anspruch 11, bei dem der Zusatzkanal in dem Ventil schieber oder in dem Mantel oder in einem Rohr der Leitung vorgesehen ist.

13. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem die Kammer konstanten Druckes mit dem Ansaugkrümmer verbunden ist, und der folgendes aufweist: ein Ventil zum Einführen von Luft in die Kammer variablen Druckes aufgrund der Bewegung einer mit einem Bremspedal verbundenen in dem Ventilkörper vorgesehenen Betätigungsstange relativ zu dem Ventilkörper; und ein Schaltventil, das geöffnet wird, um Druckbetriebsgas von der Betriebsgaskammer in die Kammer variablen Druckes zu leiten, wenn der Bewegungsweg der Eingabestange relativ zu dem Ventilkörper in Ausgaberichtung größer als ein bestimmter Wert ist.

14. Kraftverstärker nach Anspruch 13, bei dem das Schaltventil in der Mitte des Verbindungskanales zur Verbindung der Kammer variablen Druckes mit der Betriebsgaskammer angeordnet ist.

15. Kraftverstärker nach Anspruch 13, bei dem das Schaltventil in einer Ventil kammer angeordnet ist, die in einer radialen Seite des Ventilkörpers ausgebildet ist und zwischen der Eingabestange und der Ausgabestange angeordnet ist.

16. Kraftverstärker nach Anspruch 13, bei dem das Schaltventil zwischen der Eingabestange und der Ausgabestange rings um die Mittenachse dieser Stangen in Reihe mit dem Ventil zum Einführen von Luft angeordnet ist.

17. Pneumatischer Kraftverstärker mit einem Antriebskolben, der im Innenraum eines Gehäuses eine Unterdruckkammer abteilt, die eine Unterdruckquelle mit einer Betriebsdruckkammer verbindet, und einen Ventilkörper aufweist, der gleitbar an einem Ende des Gehäuses gelagert ist, und mit einem Tellerventil zur Einführung von Luft in die Betriebsdruckkammer entsprechend der Bewegung einer mit einem Bremspedal verbundenen Betätigungsstange in Ausgaberichtung relativ zu dem Ventilkörper, wobei der Kraftverstärker eine verstärkte Kraft ausgibt, die durch Unterstützung einer Kraft der Betätigungsstange unter Ausnutzung eines zwischen den beiden Seiten des Antriebskolbens durch Zufuhr von Luft in die Betriebsdruckkammer erzeugten Differenzdruckes erhalten wird;
wobei der Kraftverstärker folgendes aufweist:
eine Druckluftquelle zur Erzeugung von Druckluft,
eine Leitung zur Verbindung der Druckluftquelle mit der Betriebsgaskammer und
ein Schaltventil zur Unterbrechung der Zufuhr von Luft in die Betriebsdruckkammer und zum Einleiten von Druckluft in die Betriebsdruckkammer über die Leitung, wenn der Bewegungsweg der Eingabestange relativ zu dem Ventilkörper in Ausgaberichtung größer als ein bestimmter Wert ist.

18. Kraftverstärker nach Anspruch 17, bei dem ein Mantel zur gleitbaren Lagerung des Ventilkörpers an der Außenseite eines von dem Gehäuse vorstehenden Abschnitts des Ventilkörpers und zur Bildung einer Druckluftkammer im Zusammenwirken mit dem Gehäuse vorgesehen ist, wobei die Druckluftkammer die Druckluftquelle, einen in dem Ventilkörper zur Verbindung der Druckluftkammer mit der Betriebsdruck kammer vorgesehenen Kanal und das in der Mitte des Kanales vorgesehene Schaltventil verbindet.

19. Kraftverstärker nach Anspruch 17, bei dem das Schaltventil an der Seite der Ausgaberichtung der Betätigungsstange in Reihe mit dem Tellerventil angeordnet ist.

20. Kraftverstärker nach Anspruch 18, bei dem das Schaltventil an der Seite der Ausgaberichtung der Betätigungsstange in Reihe mit dem Tellerventil angeordnet ist.

21. Pneumatischer Kraftverstärker der folgendes aufweist:
ein Gehäuse;
einen Antriebskolben mit einem Ventilkörper, dessen eines Ende in dem Gehäuse liegt und dessen anderes Ende über die Außenseite des Gehäuses vorsteht, und mit beweglichen Trennwandmitteln zur Unterteilung des Innenraum des Gehäuses in zwei Kammern, wobei ein Innenrand der Trennwandmittel an dem Ventilkörper und ein Außenrand an der Innenwand des Gehäuses befestigt sind;
ein Kanalmittel, das in dem Ventilkörper ausgebildet ist;
ein Ventilmittel, das das in dem Ventilkörper ausgebildete Kanalmittel öffnet und schließt entsprechend einer Bewegung einer mit einem Bremspedal verbundenen Betätigungsstange;
eine Ausgabestange, die gemeinsam mit dem Antriebskolben bewegbar ist, dessen eines Ende in der Innenendseite des Ventilkörpers angeordnet ist und dessen anderes Ende sich durch das Gehäuse erstreckt;
eine Druckgasquelle, die mit einer der beiden Kammern in dem Gehäuse durch das Kanalmittel in dem Ventilkörper in Verbindung steht; und
eine Unterdruckquelle, die mit der anderen der beiden Kammern in Verbindung steht;
wobei das Kanalmittel in dem Ventilkörper einen ersten Kanal zur Verbindung der Außenluft mit einer der beiden Kammern, einen zweiten Kanal zur Verbindung der Druckgasquelle mit der einen der beiden Kammern und einen dritten Kanal zur Verbindung der einen der beiden Kammern mit der anderen aufweist; wobei ferner das Ventilmittel zum Öffnen und Schließen des Kanalmittels in dem Ventilkörper folgendes aufweist;
ein erstes Ventilmittel, das den ersten Kanal schließt und den dritten Kanal in einer Ruhestellung öffnet oder schließt, und das den ersten Kanal öffnet und den dritten Kanal schließt, wenn die Betätigungsstange relativ zu dem Ventilkörper in einem bestimmten Bereich bewegt wird, und
ein zweites Ventilmittel, das den dritten Kanal schließt und den ersten Kanal öffnet in einer Ruhestellung oder, wenn die Betätigungsstange relativ zu dem Ventilkörper in dem bestimmten Bereich bewegt wird, und den zweiten Kanal öffnet und den ersten Kanal schließt, wenn der Bewegungsweg der Betätigungsstange relativ zu dem Ventilkörper größer als der Maximalwert in dem bestimmten Bereich ist.