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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Vakuumverstärker, der für den Servobetrieb eines Bremsmasterzylinders
für ein
Fahrzeug verwendet wird. Bei einem solchen Vakuumverstärker befindet sich
ein Verstärkerkolben
in einem Verstärkergehäuse, um
das Innere des Verstärkergehäuses in
eine vordere, mit einer Vakuumquelle kommunizierende Vakuumkammer,
und eine hintere Betriebskammer zu unterteilen. Ein Ventilkolben,
der in einen Ventilzylinder so hineingepasst ist, dass er vorwärts und rückwärts verschieblich
ist; eine Eingabestange, die an ihrem vorderen Ende mit dem Ventilkolben
verbunden ist; ein Steuerungsventil, das gemäß der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Eingabestange zwischen
dem Ventilkolben und dem Ventilzylinder die Verbindung der Betriebskammer
mit entweder der Vakuumkammer oder der Atmosphäre verändert; und eine Eingaberückstellfeder,
die die Eingabestange rückwärts beaufschlagt,
sind in den Ventilzylinder angeordnet, der mit dem Verstärkerkolben
kommuniziert. Das Steuerungsventil ist gebildet durch einen ringförmigen Vakuumeinführventilsitz,
der in dem Ventilzylinder ausgebildet ist, einen Atmosphären-Einführventilsitz,
der in dem Ventilkolben ausgebildet ist und sich innerhalb des Vakuumeinführventilsitzes
befindet, ein Ventilelement, das einen ringförmigen Anbringwulstbereich
beinhaltet, der sicher an der Innenwand des Ventilzylinders gelagert
ist, einen elastischen Zylinder, der sich axial von dem Anbringwulstbereich
aus erstreckt, und einen Ventilbereich, der flanschartig mit dem
vorderen Ende des elastischen Zylinders verbunden ist und so angeordnet
ist, dass er zu dem Vakuum-Einführventilsitz
und dem Atmosphären- Einführventilsitz
hinweist, auf welchem der Ventilbereich gesetzt werden soll. Eine
erste Öffnung,
die mit der Vakuumkammer kommuniziert, öffnet sich zur Seite der Außenwand
des Vakuum-Einführventilsitzes
hin, und eine zweite Öffnung,
die mit der Betriebskammer kommuniziert, öffnet sich zwischen dem Vakuum-Einführventilsitz
und dem Atmosphären-Einführventilsitz,
so dass das Innere des Ventilbereichs mit der Atmosphäre kommunizieren kann.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Vakuumverstärker sind
an sich bekannt, und sie beispielsweise offenbart in JP-B-58-48923U
sowie
DE 197 56 225
A1 , welche einen Bremsverstärker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 offenbart. Das Äußere des
Steuerungsventils des in JP-B-58-48923U
offenbarten Vakuumverstärkers
ist in
6 dargestellt. Wie sich aus
6 ergibt,
beinhaltet ein Steuerungsventil
38 eines herkömmlichen Vakuumverstärkers folgendes:
einen ringförmigen Vakuum-Einführventilsitz
30,
der in einem Ventilzylinder
10 ausgebildet ist; einen Atmosphären-Einführventilsitz
31,
der an einem Ventilkolben
18 ausgebildet ist, der mit einer
Eingabestange
20 verbunden ist und sich innerhalb des Vakuum-Einführventilsitzes
30 befindet;
ein Ventilelement
34, das einen ringförmigen Anbringwulstbereich
34b beinhaltet,
der sicher mittels der Innenwand des Ventilzylinders
10 gelagert ist,
einen elastischen Zylinder
34c, der sich vorwärts von
dem Anbringwulstbereich
34b aus erstreckt, und eine ringförmige Ventilscheibe
34a,
die flanschartig mit dem vorderen Ende des Zylinders
34c verbunden ist
und sich gegenüber
dem Vakuum-Einführventilsitz
30 und
dem Atmosphären-Einführventilsitz
31 befindet,
auf welchem sie sitzt; und eine Ventilfeder
36, die die
Ventilscheibe
34a in der Richtung beaufschlagt, in welcher
sie auf den Vakuum-Einführventilsitz
30 und den
Atmosphären-Einführventilsitz
31 gesetzt
wird. Eine erste Öffnung
28,
die mit der Vakuumkammer
2 kommuniziert, öffnet sich
zur Seite der Außenwand des
Vakuum-Einführventilsitzes
30 hin,
und eine zweite Öffnung
29,
die mit der Betriebskammer
3 kommuniziert, öffnet sich
zwischen dem Vakuum-Einführventilsitz
30 und
dem Atmosphären-Einführventilsitz
31.
Eine Atmosphären-Einführöffnung
39,
die mit der Innenwand der Ventilscheibe
34a kommuniziert,
ist im hinteren Bereich des Ventilzylinders
10 ausgebildet.
Darüber
hinaus ist eine Eingaberückstellfeder
41,
die die Eingabestange
20 nach hinten beaufschlagt, zwischen
dem Ventilzylinder
10 und der Eingabestange
20 zurückgezogen,
während ein
Verstärkerkolben
4 integral
mit dem Ventilzylinder
10 gekoppelt ist.
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Im
Allgemeinen ist es für
diesen Vakuumverstärker,
da die anfängliche,
von der Eingabestange 20 ausgeübte Betriebskraft gemäß der eingestellten Belastung
der Eingaberückstellfeder 41 bestimmt wird,
bevorzugt, dass die eingestellte Belastung der Eingaberückstellfeder 41 so
klein wie möglich
ist, um die erforderliche Betriebskraft zu vermindern.
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Es
sei angenommen, dass der Atmosphären-Einführventilsitz 31 von
dem Ventilbereich 34a des Ventilelements 34 gelöst ist,
indem die Eingabestange 20 vorwärts gegen die eingestellte
Belastung der Eingaberückstellfeder 41 bewegt
wird, dass der Ventilbereich 34a auf dem Vakuum-Einführventilsitz 30 sitzt,
und dass eine Vorwärtsschubkraft,
die durch einen Druckunterschied zwischen der Vakuumkammer 2 und
der Betriebskammer 3 produziert wird, auf den Verstärkerkolben 4 ausgeübt wird.
Da in diesem Zustand ein atmosphärischer
Druck auf die vordere Fläche
des Ventilbereichs 34a einwirkt und ein Vakuumdruck, produziert
durch die Vakuumkammer 2, auf die Rückseite, ist es notwendig,
dass die eingestellte Belastung der Ventilfeder ausreichend groß ist, um zu
verhindern, dass die durch den Druckunterschied erzeugte Vorschubkraft
den Ventilbereich 34a von dem Vakuum-Einführventilsitz 30 löst. Wenn
die eingestellte Belastung der Ventilfeder 36 groß ist, muss aber
entsprechend die eingestellte Belastung der Eingaberückstellfeder 41 ebenfalls
groß sein.
Andererseits wird, wenn die auf die Eingabestange 20 aufgebrachte
Betriebskraft gelöst
wird, die eingestellte Belastung der Ventilfeder 36 verhindern,
dass sich der Ventilbereich 34a von dem Vakuum-Einführventilsitz 30 löst. Dieser
Faktor verhindert jede Verminderung in der eingestellten Belastung
der Eingaberückstellfeder 41 des
herkömmlichen
Vakuumverstärkers.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Um
dieses Problem zu lösen,
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Vakuumverstärker zu
schaffen, bei welchem eine kleinere eingestellte Belastung für eine Ventilfeder
vorgesehen ist und demzufolge die eingestellte Belastung einer Eingaberückstellfeder
reduziert werden kann, und ebenso die anfängliche Betriebskraft, die
auf die Eingabestange aufgebracht wird.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, wird gemäß der Erfindung ein Vakuumverstärker geschaffen,
wie er im Anspruch 1 definiert ist.
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Wenn
die Eingabestange gegen die eingestellte Belastung der Eingaberückstellfeder
vorwärts bewegt
wird, und wenn der Atmosphären-Einführventilsitz
von dem Bereich des Ventilelements getrennt wird, während die
Ventilscheibe auf dem Vakuum-Einführventilsitz sitzt, wirkt der
Vakuumdruck, der von der ersten Öffnung
auf die vordere ringförmige Kammer
des Ventilzylinders übertragen
wird, auf die vordere Fläche
des Ventilbereichs, die zu der vorderen ringförmigen Kammer hinweist, während der
atmosphärische
Druck, der von der zweiten Öffnung
zu der hinteren ringförmigen
Kammer übertragen
wird, auf die Rückseite
des Ventilsitzes einwirkt, die zu der hinteren ringförmigen Kammer
hinweist. Nicht nur gemäß der eingestellten
Belastung der Ventilfeder, sondern auch gemäß dem Druckunterschied zwischen
der vorderen und der hinteren ringförmigen Kammer wird so der Ventilbereich
in der Richtung beaufschlagt, in welcher er sich auf den Vakuum-Einführventilsitz
setzen wird. Daher kann die eingestellte Belastung der Ventilfeder
reduziert werden, um einen Wert äquivalent
der Beaufschlagungskraft, die durch den Druckunterschied produziert
wird. Demzufolge ist nur eine kleine eingestellte Belastung erforderlich für die Eingaberückstellfeder,
die die Eingabestange nach hinten beaufschlagt, so dass die durch
den anfänglichen
Betrieb der Eingabestange aufgebrachte Belastung vermindert werden
kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform beinhaltet
der Ventilbereich eine Dichtlippe in seinem Außenumfangsbereich, die nach
hinten verbogen ist, so dass sie mit der Innenwand des Ventilzylinders
im Gleitkontakt steht.
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Wenn
der Atmosphären-Einführventilsitz
von dem Ventilbereich des Ventilelements getrennt wird und der Ventilbereich
sich auf den Vakuum-Einführventilsitz
setzt, wird die Kraft, mit welcher die Dichtlippe eng gegen die
Innenwand des Ventilzylinders gehalten wird, erhöht aufgrund des Druckunterschieds, der
zwischen der vorderen und der hinteren ringförmigen Kammer erzeugt wird,
und zwischen der vorderen und der hinteren ringförmigen Kammer kann ein luftdichter
Zustand geschaffen werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist eine Durchgangsöffnung,
die mit der hinteren ringförmigen
Kammer und mit der ersten Öffnung kommuniziert,
in dem Ventilzylinder parallel zu einer Axiallinie des Ventilzylinders
ausgebildet.
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Zu
der Zeit, zu der der Ventilzylinder ausgebildet wird, kann auch
die Durchgangsöffnung
mittels eines zylindrischen Kernstifts ausgebildet werden. So kann
ein Ventilzylinder mit einem Verbindungskanal zu geringen Kosten
geschaffen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines Einzelvakuumverstärkers gemäß der Erfindung,
wobei eine Eingabestange angehalten ist;
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2 ist
ein vergrößertes Diagramm,
das einen Bereich II in 1 darstellt;
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3 ist
ein Diagramm entsprechend 2, das dazu
verwendet wird, den Servobetriebszustand zu erläutern;
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4 ist
ein Diagramm entsprechend 2, das dazu
verwendet wird, den Servofreigabevorgang zu erläutern;
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5 ist
ein Graph, der die Servokennlinie des Vakuumverstärkers zeigt;
und
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6 ist
eine Querschnittsansicht eines Steuerungsventilelements in einem
herkömmlichen Vakuumverstärker.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben.
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Zunächst ist
in den 1 und 2 ein Verstärkergehäuse 1 eines Vakuumverstärkers B
aus einem vorderen 1a und einem hinteren Halbgehäuse 1b ausgebildet,
deren zueinander hinweisende Enden miteinander verbunden sind. Die
Halbgehäuse 1a und 1b sind
miteinander gekoppelt durch mehrere hindurchtretende Verbindungsstangen 8 (in 1 ist nur
eine Verbindungsstange dargestellt). Das hintere Halbgehäuse 1b ist über die
Verbindungsstangen 8 mit der vorderen Wand F des Fahrzeugraums
verbunden, und ein Zylinderkörper
Ma eines Bremsmasterzylinders M ist an dem vorderen Halbgehäuse 1a gesichert.
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Das
Innere des Verstärkergehäuses 1 ist
in eine vordere Vakuumkammer 2 und eine hintere Betriebskammer 3 mittels eines
Verstärkerkolbens 4 unterteilt,
der hin und her beweglich in dem Verstärkergehäuse 1 untergebracht
ist, und eine Membran 5, die über die Rückseite des Verstärkerkolbens 4 hinüber verbunden
und sandwichartig zwischen den Halbgehäusen 1a und 1b angeordnet
ist. Die Vakuumkammer 2 ist über eine Vakuumleitung 14 mit
einer Vakuumquelle V verbunden (z.B. dem Inneren des Einlassstutzens
einer Verbrennungskraftmaschine).
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Der
Verstärkerkolben 4 und
die Membran 5 werden ebenfalls von den Verbindungsstangen 8 durchdrungen,
und die Membran 5 ist insbesondere über die Verbindungsstangen 8 so
hinübergepasst, dass
der luftdichte Zustand, der zwischen der Vakuumkammer 2 und
der Betriebskammer 3 existiert, aufrechterhalten werden
kann, während
die Bewegung des Verstärkerkolbens 4 zugelassen
wird.
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Der
Verstärkerkolben 4,
der aus rostfreiem Stahl gemacht ist, ist in einer Ringform ausgebildet, und
ein Zylinderventil 10 aus einem synthetischen Kunstharz
ist integral mit den Mittelpunkten des Verstärkerkolbens 4 und
der Membran 5 gekoppelt. Der Ventilzylinder 10 ist
gleitbar über
ein Lagerungselement 13 mit einer Dichtlippe an einem Stützzylinder 12 gelagert,
der nach hinten von dem Mittelpunkt des hinteren Halbgehäuses 1b hervorsteht.
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Innerhalb
des Ventilzylinders 10 sind ein Ventilkolben 18 angeordnet,
eine Eingabestange 20, die mit dem Ventilkolben 18 verbunden
ist, sowie ein Steuerungsventil 38, das die Verbindung
der Betriebskammer 3 mit entweder der Vakuumkammer 2 oder
der Atmosphäre
gemäß der Bewegung
der Eingabestange 20 verändert.
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Der
Ventilkolben 18 ist verschiebbar in eine Führungsöffnung 11 eingepasst,
die in dem Ventilzylinder 10 ausgebildet ist, und ein Reaktionskolben 17 ist
an dem vorderen Bereich ausgebildet, und zwar über einen Halsbereich 18b,
während
ein flanschförmiger
Atmosphären-Einführventilsitz 31 im
hinteren Beeich ausgebildet ist. In dem Zylinderventil 10 ist außerdem ein
ringförmiger
Vakuum-Einführventilsitz 30 ausgebildet,
der konzentrisch mit dem Atmosphären-Einführventilsitz 31 positioniert
ist, so dass er den Atmosphären-Einführventilsitz 31 umschließt.
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Eine
Verbindungsöffnung 18a ist
in dem Ventilkolben 18 ausgebildet, die sich zu dem hinteren
Bereich des Atmosphären-Einführventilsitzes 31 hin öffnet, und
ein sphärisches
vorderes Ende 20a der Eingabestange 20 ist in
die Verbindungsöffnung 18a eingepasst.
Ein Teil des Ventilkolbens 18 ist verstemmt [calked], um
zu verhindern, dass er von dem vorderen Ende 20a abrutscht,
und als Ergebnis ist die Eingabestange 20 schwenkbar mit
dem Ventilkolben 18 gekoppelt.
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Darüber hinaus
ist ein gemeinsames Ventilelement 34 an dem Ventilzylinder 10 angebracht
für eine
Zusammenarbeit mit dem Vakuum-Einführventilsitz 30 und
dem Atmosphären-Einführventilsitz 31. Der
Ventilsitz 34 ist vollständig aus einem elastischen Material,
wie beispielsweise Gummi, ausgebildet und beinhaltet einen ringförmigen Anbringwulstbereich 34b,
einen elastischen Zylinder 34c, der sich vorwärts von
dem Anbringwulstbereich 34b aus erstreckt, und einen flanschförmigen Ventilbereich 34a, der
radial auswärts
von dem vorderen Ende des elastischen Zylinders 34c aus
hervorsteht. Eine ringförmige
Verstärkungsplatte 44 ist
von der inneren Wand des Ventilbereichs 34a aus durch Formverbinden eingebracht.
Außerdem
ist eine ringförmige
Dichtlippe 37, die nach hinten verbogen ist, integral mit
der Außenwand
des Ventilbereichs 34a ausgebildet.
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Der
Anbringwulstbereich 34b ist zwischen einem Paar Ventilhaltern 35A und 35B angeordnet,
die das hintere Ende eines ringförmigen
Vorsprungs 10a berühren.
Der ringförmige
Vorsprung 10a ist integral in der Innenwand des Ventilzylinders 10 zusammen mit
dem Vakuum-Einführventilsitz 30 ausgebildet. Dabei
ist der hintere Ventilhalter 35B in die Innenwand des Ventilzylinders 10 über einen
O-Ring 43 eingepasst. Der Ventilbereich 34a ist
außerdem
so vorgesehen, dass er zu dem Atmosphären-Einführventilsitz 31 und
dem Vakuum-Einführventilsitz 30 hinweist,
so dass der Ventilbereich 34a darauf sitzen kann.
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Eine
Ventilfeder 36 ist schrumpfend zwischen der Verstärkungsplatte 44 des
Ventilbereichs 34a und der Eingabestange 20 vorgesehen
und beaufschlagt den Ventilbereich 34a in der Richtung,
in der der Ventilbereich 34a sich auf die Ventilsitze 30 oder 31 setzt.
Als Ergebnis wird ein Steuerungsventil 38 gebildet durch
den Vakuum-Einführventilsitz 30, den
Atmosphären-Einführventilsitz 31,
das Ventilelement 34 und die Ventilfeder 36.
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Eine
Eingaberückstellfeder 41 ist
schrumpfend zwischen dem hinteren Ventilhalter 35B und
der Eingabestange 20 vorgesehen, und mit dieser Anordnung
werden der vordere und der hintere Ventilhalter 35A und 35B kontaktiert
und gehalten mit dem hinteren Ende des ringförmigen Vorsprungs 10a des Ventilzylinders 10,
während
die Eingabestange 20 nach hinten beaufschlagt wird.
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Eine
vordere ringförmige
Kammer 45A, die den Vakuum-Einführventilsitz 30 umschließt, ist
in dem ringförmigen
Vorsprung 10a auf der Innenwand des Ventilzylinders 10 ausgebildet,
und die vordere Fläche
des Ventilbereichs 34a weist zu der Ringkammer 45A hin.
Die Innenwand der vorderen ringförmigen
Kammer 45A, die sich radial gesehen in der Nähe des Äußeren befindet,
erstreckt sich nach hinten von dem Vakuum-Einführventilsitz 30 aus,
und die Dichtlippe 37 auf der Außenwand des Ventilbereichs 34a kontaktiert
die Innenwand der Ringkammer 45A eng und gleitet an dieser
entlang. Daher ist die vordere ringförmige Kammer 45A geschlossen, wenn
der Ventilbereich 34A auf dem Vakuum-Einführventilsitz 30 sitzt.
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Außerdem ist
eine hintere ringförmige
Kammer 45B, zu welcher die Rückseite des Ventilbereichs 34a hinweist,
innerhalb des ringförmigen
Vorsprungs 10a definiert unter Verwendung des Ventilbereichs 34a mit
der Dichtlippe 37.
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Eine
erste 28 und eine zweite Öffnung 29 sind in
dem Ventilzylinder 10 ausgebildet. Ein Ende der ersten Öffnung 28 öffnet sich
die Vakuumkammer 2 hinein, und das andere Ende öffnet sich
in die vordere ringförmige
Kammer 45A hinein. Ein Ende der zweiten Öffnung 29 öffnet sich
in die Betriebskammer 3 hinein, und das andere Ende öffnet sich
zwischen dem Vakuum-Einführventilsitz 30 und
dem Atmosphären-Einführventilsitz 31.
Die zweite Öffnung 29 kommuniziert
mit der hinteren ringförmigen
Kammer 45B über
eine Verbindungsöffnung 47,
die an der Basis des ringförmigen
Vorsprungs 10a ausgebildet ist und parallel zu der Axiallinie
des Ventilzylinders 10 verläuft. Die Verbindungsöffnung 47,
die parallel zu der axialen Linie des Ventilzylinders 10 verläuft, kann leicht
ausgebildet werden durch Verwenden eines zylindrischen Kernstifts
während
des Vorgangs, der zum Ausbilden des Ventilzylinders 10 eingesetzt wird.
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Die
beiden Enden einer Schutzmanschette 40, die den Ventilzylinder 10 bedeckt
und gestreckt oder zusammengezogen werden kann, sind um die Eingabestange 20 herumgepasst
und am hinteren Ende eines Stützzylinders 12 des
hinteren Halbgehäuses 1b angebracht.
Eine Atmosphären-Einlassöffnung 39,
die mit dem Inneren des Ventilelements 34 kommuniziert,
ist in der hinteren Oberfläche
der Schutzmanschette 40 ausgebildet. Ein Filter 42,
der die Luft filtert, welche durch die Atmosphären-Einlassöffnung 39 hindurchströmt, befindet
sich zwischen der Außenwand
der Eingabestange 20 und der Innenwand des Ventilzylinders 10.
Der Filter 42 ist so flexibel, dass die Relativbewegungen
der Eingabestange 20 und des Ventilzylinders 10 nicht
damit interferieren.
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Ein
Schlüssel 32,
der die Rückzugsgrenzen für den Verstärkerkolben 4 und
den Ventilkolben 18 bestimmt, ist an dem Ventilzylinder 10 so
angebracht, dass der Schlüssel 32 um
einen vorbestimmten Abstand in der axialen Richtung bewegt werden
kann. Am inneren Ende des Schlüssels 32 erstreckt
sich eine Gabel 32b über
den Halsbereich 18b hinüber, der
sich zwischen dem Verstärkerkolben 18 und
dem Reaktionskolben 17 befindet. Ein äußeres Ende 32a des
Schlüssels 32 ist
so vorgesehen, dass er der vorderen Fläche einer Anschlagwand 19 gegenüberliegt,
die in dem Stützzylinder 12 des
hinteren Halbgehäuses 1b vorgesehen
ist. Wenn der Schlüssel 32 die
Anschlagwand 19 kontaktiert, ist daher die Grenze des Zurückziehens
des Verstärkerkolbens 4 und des
Ventilzylinders 10 bestimmt, und wenn das hintere Ende
des Reaktionskolbens 17 den Schlüssel 32 berührt, ist
die Grenze des Rückzugs
des Verstärkerkolbens 18 und
der Eingabestange 20 bestimmt. Da die Breite des Halsbereichs 18b in
der axialen Richtung so gewählt
ist, dass sie größer ist
als die Dicke des Schlüssels 32,
können
der Ventilkolben 18 und der Schlüssel 32 relativ zueinander
geringfügig
bewegt werden.
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Ein
nach vorne hervorstehender Betriebskolben 18 und eine Zylinderöffnung 16 mit
kleinem Durchmesser, welche durch die Mitte des Betriebskolbens 15 hindurchtritt,
sind in dem Ventilzylinder 10 ausgebildet, und der Reaktionskolben 17 ist
verschiebbar in die Zylinderöffnung 16 eingepasst.
Ein Schalenelement 21 ist verschiebbar über die Außenwand des Betriebskolbens 15 hinüber gepasst,
und ein flacher flexibler Kolben 22 ist in das Schalenelement 21 eingesetzt,
so dass der flache flexible Kolben 22 gegenüber dem
Betriebskolben 15 und dem Reaktionskolben 17 positioniert
ist. Dabei ist ein bestimmter Zwischenraum zwischen dem Reaktionskolben 17 und
dem flexiblen Kolben 22 ausgebildet, wenn der Vakuumverstärker B nicht
betrieben wird.
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Eine
Ausgabestange 25 steht von der vorderen Fläche des
Schalenelements 21 hervor und ist mit einem Kolben Mb des
Bremsmasterzylinders M verbunden.
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Mit
dieser Anordnung bilden der Betriebskolben 15, der Reaktionskolben 17,
der flexible Kolben 22 und das Schalenelement 21 einen
Reaktionsmechanismus 24, der einen Teil der von der Ausgabestange 25 produzierten
Ausgabeleistung zurück
zu der Eingabestange 20 führt.
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Ein
Halter 26 ist so positioniert, dass er das Schalenelement 21 und
die vordere Fläche
des Ventilzylinders 10 kontaktiert. Eine Verstärkerrückstellfeder 27,
die den Verstärkerkolben 4 und
den Ventilzylinder 10 nach hinten beaufschlagt, ist schrumpfend zwischen
dem Halter 26 und der vorderen Wand des Verstärkergehäuses 1 vorgesehen.
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Die
für diese
Ausführungsform
ausgeführte Arbeitsweise
wird nun erläutert.
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Wie
es in den 1 und 2 dargestellt ist,
berührt
in dem Zustand, in welchem der Vakuumverstärker B angehalten ist, der
an dem Ventilzylinder 10 angebrachte Schlüssel 32 die
vordere Fläche
der Anschlagwand 19 des hinteren Halbgehäuses 1b, und
die hintere Endfläche
des Reaktionskolbens 17 berührt den Schlüssel 32,
so dass der Verstärkerkolben 4 und
die Eingabestange 20 sich in der Rückzugsgrenzposition befinden.
Dabei drückt
der Atmosphären-Einführventilsitz 31 gegen
den Ventilbereich 34a des Ventilelements 34, den
er eng kontaktiert, und trennt den Ventilbereich 34a geringfügig von
dem Vakuum-Einführventilsitz 30.
Daher ist die Verbindung zwischen der Atmosphären-Einlassöffnung 39 und der
zweiten Öffnung 29 abgeschnitten,
während die
Verbindung zwischen der ersten 28 und der zweiten Öffnung 29 besteht.
Daher wird der Vakuumdruck in der Vakuumkammer 2 über die
erste 28 und die zweite Öffnung 29 zu der Betriebskammer 3 übertragen,
und da dies den Druck in den Kammern 2 und 3 ausgleicht,
werden der Verstärkerkolben 4 und
der Ventilzylinder 10 in der Rückzugsposition durch die von
der Verstärkerrückstellfeder 27 ausgeübte Beaufschlagungskraft
gehalten.
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Wenn
zum Bremsen eines Fahrzeugs das Bremspedal P hineingedrückt wird
und die Eingabestange 20 zusammen mit dem Ventilkolben 18 vorwärts angetrieben
wird gegen die eingestellte Belastung der Eingaberückstellfeder 41,
wird der elastische Zylinder 34c gestreckt durch die Kraft,
die von der Ventilfeder 36 ausgeübt wird, und der Ventilbereich 34a wird
auf den Vakuum-Einführventilsitz 30 gesetzt,
während
gleichzeitig der Atmosphären-Einführventilsitz 31 von
dem Ventilelement 34 getrennt wird, wie dies in 3 dargestellt
ist. So wird die Verbindung zwischen der ersten 28 und
der zweiten Öffnung 29 abgeschnitten,
und die Verbindung wird zwischen der zweiten Öffnung 29 und der
Atmosphären-Einlassöffnung 39 über das
Innere des Ventilelements 34 aufgebaut.
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Als
Ergebnis tritt die Luft, die in den Ventilzylinder 10 durch
die Atmosphären-Einlassöffnung 30 hindurch
einströmt,
durch den Atmosphären-Einführventilsitz 31 hindurch
und wird anschließend über die zweite Öffnung 29 zu
der Betriebskammer 3 geleitet, in welcher der Druck der
Betriebskammer 3 erhöht wird,
bis er höher
ist als der in der Vakuumkammer 2. Durch Verwenden der
durch diesen Druckunterschied erzeugten Vorwärtsschubkraft wird daher der Verstärkerkolben 4 zusammen
mit dem Ventilzylinder 10, dem Betriebskolben 15,
dem flexiblen Kolben 22, dem Schalenelement 21 und
der Ausgabestange 25 vorwärts gepresst gegen die von
der Verstärkerrückstellfeder 27 ausgeübte Kraft,
und der Kolben Mb des Bremsmasterzylinders M wird mittels der Ausgabestange 25 vorwärts angetrieben.
Der flexible Kolben 22 wird von der Reaktionskraft zusammengedrückt, die
erzeugt wird, wenn der Kolben Mb angetrieben wird, während ein
Teil des Kolbens 22 ausgedehnt wird und in die kleine Zylinderöffnung 16 eintritt.
Da die Reaktionskraft aber nicht auf die Eingabestange 20 übertragen
wird, bis der ausgedehnte Bereich des flexiblen Kolbens 22 die
vordere Fläche
des Reaktionskolbens 17 berührt, hat die Ausgabe der Ausgabestange 25 eine
Sprung-Kennlinie, wie dies durch eine Linie a-b in 5 dargestellt
ist, und produziert einen abschüssigen
Anstieg.
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Während der
Vorwärtsbewegung
der Eingabestange 20 wirkt der Vakuumdruck, der von der
ersten Öffnung 28 auf
die vordere ringförmige
Kammer 45a des Ventilzylinders übertragen wird, auf die vordere
Fläche
des Ventilbereichs 34a ein, die zu der vorderen ringförmigen Kammer 45A hinweist,
während
der atmosphärische
Druck, welcher von der zweiten Öffnung 29 über die
Verbindungsöffnung 47 zu
der hinteren ringförmigen
Kammer 45B übertragen
wird, auf die Rückseite
des Ventilbereichs 34a einwirkt, die zu der ringförmigen hinteren
Kammer 45B hinweist. So wird der Ventilbereich 34a in
der Richtung beaufschlagt, in welcher er sich auf den Vakuum-Einführventilsitz 30 setzen
wird, und zwar nicht nur durch die eingestellte Belastung der Ventilfeder 36,
sondern auch durch den Unterschied in den Drücken, die sich in der vorderen 45A und
der hinteren ringförmigen
Kammer 45B aufbauen. Daher kann die eingestellte Belastung
der Ventilfeder 36 vermindert werden, um einen Wert gleich
der Beaufschlagungskraft, die durch den Druckunterschied erzeugt
wird, und demzufolge kann die eingestellte Belastung der Eingaberückstellfeder 41,
die die Eingabestange 20 in der Rückzugsrichtung beaufschlagt,
ebenfalls vermindert werden. Als Ergebnis kann die Sprungkennlinie
produziert werden durch Aufbringen einer kleineren anfänglichen
Betriebskraft, so dass ungültige Hübe des Bremsmasterzylinders
M und der Radbremsen schnell aufgehoben werden können und die Antwort jeder
Radbremse verbessert werden kann.
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In
diesem Zustand kann außerdem,
da die Dichtlippe 37 an der Außenwand des Ventilbereichs 34a nach
hinten verbogen ist, und die Innenwand des Ventilzylinders 10 eng
kontaktiert, die auf die Innenwand aufgebrachte Kontaktkraft erhöht werden
durch den Druckunterschied zwischen der vorderen 45A und
der hinteren ringförmigen
Kammer 45B, und ein luftdichter Zustand zwischen den Ringkammern 45A und 45B kann
geschaffen werden.
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Nachdem
der flexible Kolben 22 den Reaktionskolben 17 berührt hat,
wird ein Teil der von der Ausgabestange 25 ausgeübten Reaktionskraft
zu der Eingabestange 20 über den flexiblen Kolben 22 zurückgeführt, so
dass ein Fahrer die Größe der Ausgangsleistung
der Ausgabestange 25 wahrnehmen kann. Die Ausgangsleistung
der Ausgabestange 25 wird erhöht, wie dies durch die Linie
b-c in 5 dargestellt ist, bei einem Servoverhältnis, das
bestimmt wird durch das Verhältnis
der Druckaufnahmeflächenbereiche
des Betriebskolbens 15 und des Reaktionskolbens 17,
die den flexiblen Kolben 22 berühren.
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Nachdem
der Druckunterschied zwischen der Vakuumkammer 2 und der
Betriebskammer 3 den Servogrenzpunkt c erreicht hat, wie
dies durch die Linie c-d angezeigt ist, ist die Ausgabe der Ausgabestange 25 gleich
der Summe der maximalen Vorschubkraft, die aufgrund der Druckdifferenz
von dem Verstärkerkolben 4 erzeugt
wird, und dem der Eingabestange 20 eingegebenen Betriebsdruck.
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Wenn
das Bremspedal P losgelassen wird, um den Bremszustand des Fahrzeugs
aufzuheben, werden zuerst die Eingabestange 20 und der
Ventilkolben 18 durch die Kraft zurückgezogen, die von der Eingaberückstellfeder 41 aufgebracht
wird. Demzufolge setzt, wie in 4 dargestellt,
der Ventilkolben 18 das Ventilelement 34 auf den
Atmosphären-Einführventilsitz 31,
während
er das Ventilelement 34 weit von dem Vakuum-Einführventilsitz 30 entfernt. So
kommuniziert die Betriebskammer 3 mit der Vakuumkammer 2 über die
zweite Öffnung 29 und
die erste Öffnung 28.
Als Ergebnis wird das Einführen
in die Betriebskammer 3 von Luft aus der Atmosphäre verhindert,
und Luft von der Betriebskammer 3 wird über die Vakuumkammer 2 von
der Vakuumquelle V her erhalten, um dadurch den existierenden Druckunterschied
aufzuheben. So wird der Verstärkerkolben 4 durch
die Beaufschlagungskraft, die von der Verstärkerrückstellfeder 27 aufgebracht
wird, ebenfalls zurückgezogen,
um den Betrieb des Masterzylinders M aufzuheben, und anschließend werden
der Verstärkerkolben 4 und
die Eingabestange 20 in den in 1 und 2 angehaltenen
Zustand zurückgeführt.
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Diese
Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform begrenzt und kann
auf verschiedene Art und Weise modifiziert werden, ohne dass der
Bereich der Erfindung verlassen wird. Beispielsweise kann der Vakuumverstärker B auch
als Tandemverstärker vorgesehen
sein, wobei ein vorderer und ein hinterer Verstärkerkolben mit dem gleichen
Ventilzylinder gekoppelt sind.