DE4427907B4

DE4427907B4 - Pneumatischer Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4427907B4
Application number: DE19944427907
Authority: DE
Inventors: Jochen Burgdorf; Heinz Zingel; Peter Böhm
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1994-08-06
Filing date: 1994-08-06
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2014-08-07
Also published as: WO1996005091A3; WO1996005091A2; DE4427907A1

Abstract

Pneumatischer Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Steuergehäuse (5), einem Verstärkergehäuse (10), sowie mit einer axial beweglichen Wand (4), die das Verstärkergehäuse (10) in zwei Kammern (20, 21) unterteilt, zwischen denen ein pneumatischer Differenzdruck mittels eines Steuerventils (11) einstellbar ist,
wobei das Steuerventil (11) durch zwei konzentrisch zueinander ausgebildete, ringförmige Dichtsitze (126, 127) sowie einen mit den Dichtsitzen (126, 127) zusammenwirkenden elastischen Ventilkörper (128) gebildet ist und durch eine mit einem Betätigungspedal gekoppelte Kolbenstange (7) betätigbar ist und in unbetätigter Stellung des Bremskraftverstärkers eine Verbindung zwischen beiden Kammern (20, 21) ermöglicht,
wobei die auf der dem Betätigungspedal zugewandten Seite der beweglichen Wand ausgebildete (erste) Kammer (20) mit einer pneumatischen Druckquelle in ständiger Verbindung steht und wobei das Steuerventil (11) bei Betätigung eine Verbindung der auf der dem Betätigungspedal abgewandten Seite der beweglichen Wand (4) ausgebildeten (zweiten) Kammer (21) mit der Atmosphäre herstellt, wobei die Verbindung mittels im Steuergehäuse...

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 38 06 401 A ist ein pneumatischer Bremskraftverstärker bekannt, dessen erste Kammer über das Steuerventil mit einer pneumatischen Überdruckquelle verbindbar ist, während die zweite Kammer an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist. Um eine einwandfreie Funktion des vorbekannten, mit pneumatischem Überdruck arbeitenden Bremskraftverstärkers zu gewährleisten, ist ein pneumatischer Druckspeicher erforderlich, der zwischen der Überdruckquelle und einem zum Steuerventil führenden pneumatischen Anschluss vorgesehen ist und dessen Einsatz mit erheblichem Kostenaufwand verbunden ist.
Die DE 27 55 488 A1 zeigt einen gattungsgemäßen pneumatischen Bremskraftverstärker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dessen elastischer Ventilkörper ist auf die beiden Dichtsitze mittels einer Ventilfeder vorgespannt. Diese Vorspannkraft muss bei einer Betätigung des Bremskraftverstärkers überwunden werden, so dass die Ansprechkraft des Bremskraftverstärkers dementsprechend erhöht wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen pneumatischen Bremskraftverstärker vorzuschlagen, bei dem unter Beibehaltung von bei mit Überdruck arbeitenden Bremskraftverstärkern erzielbaren Vorteilen auf den Druckspeicher verzichtet werden kann und welcher gleichzeitig eine niedrige Ansprechkraft aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung hervor. Dabei zeigt:
1 einen erfindungsgemäßen pneumatischen Bremskraftverstärker im axialen Schnitt; teilweise weggebrochen; und
2 eine leicht modifizierte Steuergruppe des pneumatischen Bremskraftverstärkers nach 1 im axialen Schnitt.
Das Verstärkergehäuse 10 des in 1 dargestellten, mittels eines nicht gezeigten Bremspedals betätigbaren erfindungsgemäßen pneumatischen Bremskraftverstärkers 1 besteht aus zwei in einer Verbindungsebene miteinander lancierten Gehäuseteilen, von denen lediglich das dem Bremspedal näher liegende Gehäuseteil 3 dargestellt ist. Der Innenraum des Verstärkergehäuses 10 wird durch eine bewegliche Wand 4 in eine erste Kammer 20, die über einen pneumatischen Anschluß 34 mit einer pneumatischen Überdruckquelle 2 verbunden ist, und eine zweite Kammer 21 unterteilt.
Die durch einen metallischen Membranteller 18 sowie eine in der ersten Kammer 20 daran anliegende Rollmembran 19 gebildete bewegliche Wand 4 ist an einem Steuergehäuse 5 befestigt, das mit einem Gleitführungsring 6 die erste Kammer 20 nach außen hin abdichtet.
Im Inneren des Steuergehäuses 5 ist eine aus einer Kolbenstange 7 und einem Ventilkolben 8 zusammengesetzte Steuerstange axial verschiebbar angeordnet, die mit dem Bremspedal eines Kraftfahrzeuges verbindbar ist. Das Steuergehäuse 5 enthält ferner ein Steuerventil 11, das von dem Ventilkolben 8 betätigt wird und über Luftführungs-Kanäle 12, 13 die Druckdifferenz zwischen der ersten Kammer 20 und der zweiten Kammer 21 steuert. Das Steuergehäuse 5 weist ferner eine Stufenbohrung 14 auf, in deren Abschnitt größeren Durchmessers eine Reaktionsscheibe 15 sowie eine Kraftübertragungsplatte 17 einer vorzugsweise zweiteilig ausgeführten Druckstange 16 angeordnet sind, die einen an der Stirnseite des Verstärkergehäuses 10 befestigten, nicht näher dargestellten Hauptbremszylinder betätigt.
Zum Zurückstellen der beweglichen Wand 4 ist eine nicht gezeigte Rückstellfeder vorgesehen, die zwischen dem Steuergehäuse 5 und dem Boden des Verstärkergehäuses 10 eingespannt ist.
Die Steuergruppe des erfindungsgemäßen pneumatischen Bremskraftverstärkers ist in der Bereitschaftsstellung dargestellt, d. h. in einer Stellung, in der die beiden Kammern 20, 21 voneinander getrennt sind. In dieser Stellung liegen nämlich beide Dichtsitze 26, 27 des Steuerventils 11 an der Dichtfläche eines elastischen Ventilkörpers 28 an, der in Richtung auf die beiden Dichtsitze 26, 27 mittels einer Ventilfeder 24 vorgespannt ist, wobei der am Ventilkolben 8 ausgebildete Dichtsitz 27 von einer Kolbenstangenrückholfeder 23 gegen den Ventilkörper 28 gedrückt wird. Die Ventilfeder 24 stützt sich dabei an einem hülsenförmigen Tellerventilhalter 29 ab, an dem gleichzeitig eine dritte Druckfeder 25 abgestützt ist, die sich andererseits an einer ringförmigen Fläche 31 einer mit dem Ventilkörper 28 zusammenwirkenden Anschlaghülse 30 abstützt.
Um eine präzise Führung der Druckstange 16 zu erzielen, ist eine Führungshülse 32 vorgesehen, deren radialer Flansch 33 sich am Steuergehäuse 5 abstützt, so daß die auf die Druckstange 16 einwirkenden Biegekräfte wirksam aufgenommen werden. Der im Bereich der Mündung des Luftführungskanals 12 mit mehreren Öffnungen versehene radiale Flansch 33 wird gegen Herausfallen durch im Membranteller 18 vorgesehene Eindrückungen 35 gesichert.
Das vorhin erwähnte Steuergehäuse 5 ist bei der in 1 gezeigten Ausführung vorzugsweise zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem die bewegliche Wand 4 tragenden, den Ventilkolben 8 führenden ersten Steuergehäuseteil 9 sowie einem an dem das Verstärkergehäuse 10 nach außen abdichtenden Gleitführungsring 6 axial anliegenden zweiten Steuergehäuseteil 22. Die Kolbenstangenrückholfeder 23 ist bei der gezeigten Ausführung zwischen dem Ventilkolben 8 und dem ersten Steuergehäuseteil 9 eingespannt, während die Ventilfeder 24 an der vorhin erwähnten Abstützhülse 30 abgestützt ist, die im zweiten Steuergehäuseteil 22 gehalten wird. Die dritte Druckfeder 25 hält dabei die beiden Steuergehäuseteile 9, 22 auseinander.
Um sicherzustellen, daß beim Lösen des Bremsgerätes der erste Luftführungskanal 12 mit dem zweiten Luftführungskanal 13 verbunden werden kann, muß die Kolbenstangenrückholfeder 23 stärker ausgelegt sein als die Ventilfeder 24.
Die in 1 gezeigte erste Ausführung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers funktioniert wir folgt:
Es wird angenommen, daß in der Lösestellung des Bremskraftverstärkers 1 in beiden Kammern 20, 21 der Atmosphärendruck herrscht. Fängt nun die pneumatische Überdruckquelle 2 an, Überdruck zu erzeugen, der in die erste Kammer 20 eingespeist wird, so wirkt auf die bewegliche Wand 4 ein pneumatischer Differenzdruck, der ein Vorlaufen des ersten Steuergehäuseteiles 9 und somit ein öffnen des am ersten Steuergehäuseteil 9 ausgebildeten, radial außen liegenden Dichtsitzes 26 zur Folge hat. Über den in der ersten Kammer 20 mündenden Strömungskanal 13, den offenen Dichtsitz 26 sowie den in der zweiten Kammer 21 mündenden Luftführungskanal 12 gelangt der Überdruck in die zweite Kammer 21. Nachdem ein Druckgleichgewichtszustand in beiden Kammern 20, 21 erreicht wurde, nehmen sämtliche Teile des Bremskraftverstärkers die vorhin erwähnte, in 1 gezeigte Bereitschaftsstellung ein.
Bei Betätigung des Bremspedals wird die Kolbenstange 7 mit dem Ventilkolben 8 entgegen der Kraft der Kolbenstangenrückholfeder 23 nach links verschoben, so daß der am Ventilkolben ausgebildete, radial innenliegende Dichtsitz 27 von der Dichtfläche des Ventilkörpers 28 abhebt und der in der zweiten Kammer 21 herrschende Überdruck über den Luftführungskanal 12, den offenen Dichtsitz 27, den Innenraum des Steuergehäuses 5 bzw. 22 sowie am Ende des zweiten Steuergehäuseteils 22 ausgebildete Austrittsöffnungen 42 in die Atmosphäre abgebaut wird.
Bei der in 2 gezeigten zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers ist der im Zusammenhang mit 1 erwähnte elastische Ventilkörper 128 in Betätigungsrichtung hinter den Dichtsitzen 126, 127 im Steuergehäuse 5 eingebaut. Die mittels eines Dichtringes 41 im Steuergehäuse 5 abgedichtet geführte Kolbenstange 7 begrenzt zusammen mit den beiden Dichtsitzen 126, 127 sowie der Dichtfläche des Ventilkörpers 128 einen ersten pneumatischen Raum 36, der mittels eines Strömungskanals 112 mit der lediglich schematisch angedeuteten zweiten Kammer 21 in Verbindung steht. In einem durch die Oberfläche des Ventilkörpers 128 sowie den geschlossenen, radial außenliegenden Dichtsitz 126 begrenzten zweiten pneumatischen Raum 37 mündet ein zweiter Strömungskanal 39, der den zweiten pneumatischen Raum 37 mit der Atmosphäre verbindet. Der elastische Ventilkörper 128 begrenzt schließlich radial innen mit der Kolbenstange 7 einen dritten pneumatischen Raum 38, der über ein im Steuergehäuse 5 ausgebildeten dritten Luftführungskanal 40 mit der ersten Kammer 20 in Verbindung steht. Der dritte Strömungskanal 40 nimmt dabei vorzugsweise ein Anschlagelement 43 auf, das in Lösestellung am Verstärkergehäuse 10 anliegt und somit die axiale Position des Ventilkolbens 8 festlegt.
Wird nun in der ersten Kammer 20 ein Überdruck eingesteuert, so erfolgt aufgrund der auf die nicht gezeigte bewegliche Wand einwirkenden pneumatischen Druckdifferenz eine Relativbewegung des Steuergehäuses 5 gegenüber der Kolbenstange 7 bzw. dem Ventilkolben 8, die ein öffnen des am Ventilkolben 8 ausgebildeten radial innenliegenden Dichtsitzes 127 zur Folge hat. Der in der ersten Kammer 20 eingestellte Überdruck pflanzt sich über den dritten Strömungskanal 40, den dritten pneumatischen Raum 38, den offenen Dichtsitz 127, den ersten pneumatischen Raum 36 sowie den ersten Strömungskanal 112 in die zweite Kammer 21 so lange fort, bis an der beweglichen Wand ein Druckgleichsgewichtszustand auftritt und die Teile die in 2 dargestellte Bereitschaftsstellung einnehmen.
Bei einer durch Verschieben der Kolbenstange 7 in der Zeichnung nach links eingeleiteten Betätigung erfolgt ein Öffnen des radial außenliegenden Dichtsitzes 126, so daß die zweite Kammer 21 über den Strömungskanal 112, die beiden Räume 36 und 37 sowie den zweiten Strömungskanal 39 mit der Atmosphäre verbunden wird.
Aus der vorhergehenden Beschreibung geht hervor, daß das Verstärkergehäuse 10 ständig unter der Wirkung eines Innendrucks steht. Es ist deshalb sinnvoll, mindestens zwei nicht gezeigte Kraftübertragungsbolzen vorzusehen, die sich durch das Verstärkergehäuse 10 axial hindurcherstrecken und an deren Enden Befestigungselemente für einen den Bremskraftverstärker nachgeschalteten Hauptbremszylinder bzw. eine den Bremskraftverstärker tragende Karosseriewand ausgebildet sind. Einer der Kraftübertragungsbolzen kann dabei vorzugsweise hohl ausgebildet sein und als pneumatischer Anschluß für die pneumatische Druckquelle dienen, die ggf. auf der dem Bremspedal abgewandten Seite des Verstärkergehäuses 10 angeordnet sein kann. Im Hinblick auf den bei Betätigung notwendigen Hub der beweglichen Wand ist es außerdem sinnvoll, wenn das Verhältnis des Volumens der ersten Kammer 20 zu dem der zweiten Kammer 21 1:2 beträgt.

1: Bremskraftverstärker
2: Druckquelle
3: Gehäuseteil
4: Wand
5: Steuergehäuse
6: Gleitdichtung
7: Kolbenstange
8: Ventilkolben
9: Steuegehäuseteil
10: Verstärkergehäuse
11: Steuerventil
12: Luftführungskanal
13: Luftführungskanal
14: Stufenbohrung
15: Reaktionsscheibe
16: Druckstange
17: Kraftübertragungsplatte
18: Membranteller
19: Rollmembran
20: Kammer
21: Kammer
22: Steuergehäuseteil
23: Kolbenstangenrückholfeder
24: Ventilfeder
25: Druckfeder
26: Dichtsitz
27: Dichtsitz
28: Ventilkörper
29: Ventilhalte
30: Anschlaghülse
31: Fläche
32: Führungshülse
33: Flansch
34: Anschluß
35: Eindrückung
36: Raum
37: Raum
38: Raum
39: Strömungskanal
40: Strömungskanal
41: Dichtring
42: Austrittsöffnung
43: Anschlagelement
112: Strömungskanal
126: Dichtsitz
127: Dichtsitz
128: Ventilkörper

Claims

Pneumatischer Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Steuergehäuse (5), einem Verstärkergehäuse (10), sowie mit einer axial beweglichen Wand (4), die das Verstärkergehäuse (10) in zwei Kammern (20, 21) unterteilt, zwischen denen ein pneumatischer Differenzdruck mittels eines Steuerventils (11) einstellbar ist, wobei das Steuerventil (11) durch zwei konzentrisch zueinander ausgebildete, ringförmige Dichtsitze (126, 127) sowie einen mit den Dichtsitzen (126, 127) zusammenwirkenden elastischen Ventilkörper (128) gebildet ist und durch eine mit einem Betätigungspedal gekoppelte Kolbenstange (7) betätigbar ist und in unbetätigter Stellung des Bremskraftverstärkers eine Verbindung zwischen beiden Kammern (20, 21) ermöglicht, wobei die auf der dem Betätigungspedal zugewandten Seite der beweglichen Wand ausgebildete (erste) Kammer (20) mit einer pneumatischen Druckquelle in ständiger Verbindung steht und wobei das Steuerventil (11) bei Betätigung eine Verbindung der auf der dem Betätigungspedal abgewandten Seite der beweglichen Wand (4) ausgebildeten (zweiten) Kammer (21) mit der Atmosphäre herstellt, wobei die Verbindung mittels im Steuergehäuse (5) ausgebildeter Strömungskanäle (112, 39) erfolgt, wobei der erste Strömungskanal (112), ausgehend von der zweiten Kammer (21), in einem ersten pneumatischen Raum (36) mündet, der im Steuergehäuse (5) durch die Kolbenstange (7), die beiden Dichtsitze (126, 127) sowie den daran anliegenden Ventilkörper (128) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste pneumatische Raum (36) durch Öffnen des radial außenliegenden Dichtsitzes (126) mit einem zweiten pneumatischen Raum (37) verbindbar ist, der in Lösestellung des Bremskraftverstärkers im Steuergehäuse (5) durch den am radial außenliegenden Dichtsitz (126) anliegenden Ventilkörper (128) begrenzt wird und in dem der zur Atmosphäre hin führende zweite Strömungskanal (39) mündet.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkergehäuse (10) mit einem pneumatischen Anschluss (34) versehen ist, der die Verbindung der ersten Kammer (20) mit der Druckquelle (2) ermöglicht.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kraftübertragungsbolzen vorgesehen sind, die sich durch das Verstärkergehäuse axial hindurch erstrecken und an deren Enden Befestigungselemente für einen dem Bremskraftverstärker nachgeschalteten Hauptbremszylinder bzw. eine den Bremskraftverstärker tragende Karosseriewand ausgebildet sind.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Kraftübertragungsbolzen hohl ausgebildet ist und als pneumatischer Anschluss für die Druckquelle dient.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerventil in einem gegenüber dem Verstärkergehäuse abgedichtet geführten Steuergehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergehäuse (5) zweiteilig ausgebildet ist und aus einem die bewegliche Wand (4) tragenden, einen mit der Kolbenstange (7) verbundenen Ventilkolben (8) führenden ersten Steuergehäuseteil (9) sowie einem an einem das Verstärkergehäuse (10) abdichtenden Gleitführungsring (6) axial anliegenden zweiten Steuergehäuseteil (22) besteht, die teleskopartig ineinander begrenzt bewegbar geführt sind.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der radial außenliegende Dichtsitz im Steuergehäuse und der radial innenliegende Dichtsitz am Ventilkolben ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der zweiten Kammer (21) mit der Atmosphäre durch Öffnen des radial innenliegenden Dichtsitzes (27) erfolgt.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtsitze (126, 127) in Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers vor dem Ventilkörper (128) ausgebildet sind und dass die Verbindung der zweiten Kammer (21) mit der Atmosphäre durch Öffnen des radial außenliegenden Dichtsitzes (126) erfolgt.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den beiden Kammern (20, 21) mittels eines in der ersten Kammer (20) mündenden, dritten Strömungskanals (40) erfolgt, der mit einem durch den Ventilkörper (128) sowie die Kolbenstange (7) begrenzten dritten pneumatischen Raum (38) in Verbindung steht, der durch Öffnen des radial innenliegenden Dichtsitzes (127) mit dem ersten pneumatischen Raum (36) verbunden wird.
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer den Ventilkörper auf die Dichtsitze zu vorspannenden Ventilfeder sowie einer den Ventilkolben entgegen der Betätigungsrichtung vorspannenden Kolbenstangen-Rückholfeder, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstangen-Rückholfeder (26) stärker ausgelegt ist als die Ventilfeder (24).
Pneumatischer Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Volumens der ersten Kammer (20) zu dem der zweiten Kammer (21) 1:2 beträgt.