WO2010000694A2 - Vorrichtung zum erzeugen und bereitstellen eines unterdrucks, sowie belüftungsventil - Google Patents

Vorrichtung zum erzeugen und bereitstellen eines unterdrucks, sowie belüftungsventil Download PDF

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Definitions

  • FIG. 1 shows a device, generally designated 10, with which a negative pressure for a vacuum consumer 12, for example a brake booster 14 for a vehicle, can be generated and provided.
  • a vacuum source 16 for example, a vacuum pump 18, is provided, the suction port 20 is equipped with a suction valve 22.
  • the suction valve 22 is held by means of a closing spring 24 or return spring in a defined closed position.
  • the suction valve 22 is in turn connected via a line 26 to a check valve 28, wherein the check valve 28 is designed without closing spring.
  • the check valve 28 is finally with the

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen und Bereitstellen eines Unterdrucks für einen Unterdruckverbraucher, mit einer Unterdruckquelle, einem Saugventil, einem zwischen dem Unterdruckverbraucher und dem Saugventil angeordneten Rückschlagventil, und einem Belüftungsventil, dessen Steuereingang mit dem Sauganschluss der Unterdruckquelle verbunden ist, dessen Ausgang zwischen das Steuerventil und das Rückschlagventil einmündet und dessen Eingang zur Umgebung hin offen ist.

Description

Titel: Vorrichtung zum Erzeugen und Bereitstellen eines Unterdrucks , sowie Belüftungsventil
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen und Bereitstellen eines Unterdrucks für einen
Unterdruckverbraucher. Die Erfindung betrifft außerdem ein Belüftungsventil .
Derartige Vorrichtungen zum Erzeugen und Bereitstellen eines Unterdrucks werden zum Beispiel in Fahrzeugen zum Betrieb eines Bremskraftverstärkers verwendet. Als problematisch hat sich herausgestellt, dass bei Stillstand des Fahrzeugs und ausgeschaltetem Motor der Unterdruck im Bremskraftverstärker aufgrund von Leckagen insbesondere im Unterdruckerzeuger und bis zum Saugventil allmählich abnimmt und sich dem Umgebungsdruck annähert. Dies führt dazu, dass das Bremspedal beim Startversuch des Fahrzeugs nicht bewegt werden kann und damit bei Fahrzeugen für Automatikgetriebe der zum Starten erforderliche Auslösepunkt nicht erreicht wird und daher das Fahrzeug nicht gestartet werden kann. Verantwortlich hierfür ist das Rückschlagventil vor dem Bremskraftverstärker, das keine Rückschlagfeder wie das Saugventil besitzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung und/oder ein Belüftungsventil bereitzustellen, welches die Gefahr reduziert, dass der Bremskraftverstärker allmählich belüftet wird.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung zum Erzeugen und Bereitstellen eines Unterdrucks für einen Unterdruckverbraucher, mit einer Unterdruckquelle, einem Saugventil, einem zwischen dem Unterdruckverbraucher und dem Saugventil angeordneten Rückschlagventil, und einem Belüftungsventil, dessen Steuereingang mit dem Sauganschluss der Unterdruckquelle verbunden ist, dessen Ausgang zwischen das Steuerventil und das Rückschlagventil einmündet und dessen Eingang zur Umgebung hin offen ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt den wesentlichen Vorteil, dass mittels des Belüftungsventils der Leitungsabschnitt zwischen dem Saugventil und dem Rückschlagventil, welches unmittelbar vor dem Unterdruckverbraucher, das heißt dem Bremskraftverstärker liegt, belüftet wird, so dass das Rückschlagventil, sollte dieses eine indifferente Lage besitzen, seine Schließlage einnimmt. Das Rückschlagventil besitzt keine Rückschlag- oder Schließfeder, da eine Schließfeder, welche das Rückschlagventil stets in der definierten Schließstellung hält, die Evakuierleistung der Unterdruckquelle, das heißt der Vakuumpumpe, deutlich einschränken würde. Daher ist das Rückschlagventil, anders als das Saugventil, ohne Schließfeder, das heißt ohne Rückschlagfeder, ausgestattet. Eine indifferente Stellung kann das Rückschlagventil immer dann einnehmen, wenn vor und hinter dem Rückschlagventil der gleiche Druck herrscht.
Wird aber der Bereich zwischen Saugventil und Rückschlagventil belüftet, dann nimmt das Rückschlagventil auf jeden Fall seine Schließstellung ein, da es aufgrund der Druckdifferenz vor und hinter dem Schließorgan in die Schließstellung gepresst wird und hält somit den Unterdruck im Bremskraftverstärker aufrecht. Daher kann ein Fahrzeug auch nach langem Stillstand beziehungsweise bei Leckagen in der Zuleitung problemlos gestartet werden, insbesondere erreicht bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe das Bremspedal stets den zum Starten erforderliche Auslösepunkt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Belüftungsventil ein Gehäuse mit drei Druckkammern aufweist, wobei der Steuereingang in die erste Druckkammer mündet. Die zweite Druckkammer ist erfindungsgemäß über einen Eingang oder eine Öffnung mit der Umgebung verbunden, wobei der Ausgang des Belüftungsventils aus der dritten Druckkammer ausmündet. Dabei weist erfindungsgemäß die erste Druckkammer eine Wand auf, die abschnittsweise von einer elastischen Membran gebildet wird. Diese elastische Membran reagiert auf den Druck in der ersten Druckkammer indem sie sich verformt und wirkt als Antrieb für einen Stößel. Abhängig vom Druck in der ersten Druckkammer nimmt der Stößel ausgehend von einem Schwellwert eine zum Druck korrespondierende Lage ein.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Stößel ein die zweite von der dritten Druckkammer trennendes Ventilelement aufweist. Mit dem Stößel kann also die zweite mit der dritten Druckkammer verbunden werden, indem mittels des Stößels das Ventilelement bewegt wird. Das Öffnen oder Schließen dieses Ventils hängt also vom Druck in der ersten Druckkammer ab.
Um eine eindeutige Ventilstellung zu erhalten und um einen definierten Öffnungsdruck (Schwellwert) zu erzeugen, ist das Ventilelement in Richtung des Ventilsitzes, insbesondere mit einer Feder, vorgespannt. Dabei kann diese Vorspannkraft bevorzugt auch einstellbar sein und die Vorspannkraft wirkt entgegen dem Druck in der ersten Druckkammer.
Um die Herstellkosten des Belüftungsventils zu senken, ist das Gehäuse aus zwei, insbesondere identischen topfförmigen Gehäuseteilen aufgebaut, die mit ihren Öffnungen einander zugewandt und aneinander geflanscht sind. Das Gehäuse kann auf diese Weise relativ einfach bestückt und anschließend montiert werden .
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch mit einem Belüftungsventil gelöst, das die obigen Eigenschaften und Merkmale ausweist. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit geschlossenem Belüftungsventil im Längsschnitt; und
Figur 2 die Vorrichtung gemäß Figur 1 mit geöffnetem Belüftungsventil .
Die Figur 1 zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Vorrichtung, mit welcher ein Unterdruck für einen Unterdruckverbraucher 12, zum Beispiel einen Bremskraftverstärker 14 für ein Fahrzeug erzeugt und bereitgestellt werden kann. Hierfür ist eine Unterdruckquelle 16, zum Beispiel eine Vakuumpumpe 18, vorgesehen, deren Sauganschluss 20 mit einem Saugventil 22 bestückt ist. Das Saugventil 22 wird mittels einer Schließfeder 24 oder Rückschlagfeder in einer definierten Schließstellung gehalten. Das Saugventil 22 ist seinerseits über eine Leitung 26 mit einem Rückschlagventil 28 verbunden, wobei das Rückschlagventil 28 ohne Schließfeder ausgeführt ist. Das Rückschlagventil 28 ist schließlich mit dem
Unterdruckverbraucher 12, d.h. dem Bremskraftverstärker 14 verbunden .
Die Figur 1 zeigt außerdem ein Belüftungsventil 30, welches ein aus zwei identischen Gehäuseteilen 32 aufgebautes Gehäuse 34 besitzt. Im Gehäuse 34 werden eine erste Druckkammer 36, eine zweite Druckkammer 38 und eine dritte Druckkammer 40 gebildet. Die erste Druckkammer 36 besitzt einen Steuereingang 42, der mit dem Sauganschluss 20 oder der Unterdruckquelle 16 selbst verbunden ist. Die zweite Druckkammer 48 besitzt zwei als Öffnungen 44 ausgebildete Eingänge, die diese mit der Umgebung 46 verbinden, so dass Luft in Richtung des Pfeils 48 einströmen kann. Die dritte Druckkammer 40 besitzt einen Ausgang 50, der mit der Leitung 26 verbunden ist.
Die beiden Gehäuseteile 32 besitzen am Übergang von der zweiten Druckkammer 38 zur ersten Druckkammer 36 sowie von der zweiten Druckkammer 38 zur dritten Druckkammer 40 eine Schulter 52, so dass zwischen den beiden Schulter 52 ein inneres Gehäuse 54 festgespannt werden kann. Dieses innere Gehäuse 54 weist zwei endständige Teller 56 auf, die jeweils mittels einer Dichtung 58, z.B. eines O-Ringes, dicht von den beiden Gehäuseteilen 32 aufgenommen werden und die über eine Hülse 60 miteinander verbunden sind.
Das innere Gehäuse 54 ist einstückig ausgeführt und besitzt eine zentrale Bohrung 62, in welcher ein Stößel 64 in Richtung der Längsachse des Belüftungsventils 30 verschieblich gelagert ist. Das obere Ende des Stößels 64 liegt an einer Membran 66 an, die eine Wand der ersten Druckkammer 36 bildet und die mit ihrem Rand zwischen der Schulter 52 und einem der Teller 56 des inneren Gehäuses 54 festgeklemmt ist. Das untere Ende des Stößels 64 ist mit einem Ventilelement 68, insbesondere einer Dichtscheibe 70, bestückt, die parallel am unteren Teller 56 des inneren Gehäuses 54 anliegt und in dessen Richtung mittels einer Schraubenfeder 72 vorgespannt ist. Mit dem Ventilelement 68 werden Durchgangsöffnungen 74 abgedichtet, die den unteren Teller 56 durchdringen und die zweite Druckkammer 38 mit der dritten Druckkammer 40 verbinden.
In der Figur 1 ist die Schließlage des Ventilelements 68 dargestellt, bei der das Ventilelement 68 am einen Ventilsitz 76 bildenden Teller 56 anliegt. In der Figur 2 ist das Ventilelement 68 vom Ventilsitz 76 abgehoben.
Im Folgenden wird die Funktion der Vorrichtung 10 beschrieben. Mit der Unterdruckquelle 18 wird ein Unterdruck erzeugt, der über die Verbindungsleitungen nicht nur am Unterdruckverbraucher 12, sondern auch an der ersten Druckkammer 36 und der dritten Druckkammer 40 anliegt. Wird die Unterdruckquelle 16 abgeschaltet, zum Beispiel beim Stillstand des Motors eines Fahrzeugs, dann schließt das Saugventil 22 aufgrund der Schließfeder 24, wohingegen das Rückschlagventil 28 eine indifferente Stellung einnehmen kann, da das Schließorgan nicht von einer Schließfeder in die Schließstellung gedrängt wird und die vor und hinter dem Rückschlagventil 28 herrschende Druckdifferenz zu klein ist, um einen Luftstrom zu erzeugen, der das Ventilglied des Rückschlagsventils 28 in die Schließstellung drängt.
Aufgrund von Undichtigkeiten in der Unterdruckquelle oder aber auch in der Leitung bis zum Rückschlagventil 28 nimmt der dort herrschende ursprüngliche Unterdruck von cirka 80 mbar (absolut) allmählich bis in Richtung des Umgebungsdrucks (1024 mbar) ab. Da der Sauganschluss 20 mit dem Steuereingang 42 des Belüftungsventils 30 verbunden ist, nimmt auch der Unterdruck in der ersten Druckkammer 36 entsprechend ab. Diese Zunahme des absoluten Drucks wirkt auf die Membran 66, wodurch eine Kraft FM auf den Stößel 64 in Richtung des Ventilelements 68 ausgeübt wird. Entgegen dieser Kraft FM wirkt jedoch die Schließkraft FF der Feder 72 abzüglich der Kraft FD des Umgebungsdrucks, der durch die Durchgangsöffnungen 74 auf das Ventilelement 68 wirkt. Übersteigt die Summe der Kräfte FM und FD die Schließkraft FF, dann hebt das Ventilelement 68 vom Ventilsitz 76 ab, was, wie bereits erwähnt, in der Figur 2 dargestellt ist. Die Durchgangsöffnungen 74 sind nunmehr offen und die dritte Druckkammer 40 wird (kurzzeitig) mit der zweiten Druckkammer 38 und somit über die Öffnungen 44 mit der Umgebung 46 verbunden, so dass Luft in Richtung der Pfeile 48 in die dritte Druckkammer 40 einströmen kann. Über den Ausgang 50 wird die Leitung 26 belüftet, wodurch das Rückschlagventil 28 aufgrund der vor und hinter Rückschlagventil 28 herrschenden Druckdifferenz hervorgerufenen kurzzeitigen Luftströmung in seine definierte Schließlage gedrängt wird, so dass der im Unterdruckverbraucher 12 herrschende Unterdruck gehalten werden kann. Das Rückschlagventil 28 nimmt auf jeden Fall seine Schließlage ein, da der Druckunterschied vor und hinter dem Rückschlagventil 28 groß genug ist, um dessen Schließorgan mit Sicherheit gegen dessen Ventilsitz zu drängen. Die in die Leitung 26 einströmende Luft ist ölfrei und kann auch durch einen Filter geleitet werden, so dass die auch staubfrei ist.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 und insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Belüftungsventil 30 wird also sichergestellt, dass der Unterdruckverbraucher 12, insbesondere der Bremskraftverstärker 14, stets, das heißt auch bei Stillstand der Unterdruckquelle 16, mit einem Unterdruck beaufschlagt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Erzeugen und Bereitstellen eines Unterdrucks für einen Unterdruckverbraucher (12), mit einer Unterdruckquelle (16), einem Saugventil (22), einem zwischen dem Unterdruckverbraucher (12) und dem Saugventil (22) angeordneten Rückschlagventil (28), und einem Belüftungsventil (30), dessen Steuereingang (42) mit dem Sauganschluss (20) der Unterdruckquelle (16) verbunden ist, dessen Ausgang zwischen dem Saugventil
(22) und dem Rückschlagventil (28) einmündet und dessen Eingang (44) zur Umgebung (46) hin offen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Belüftungsventil (30) ein Gehäuse (34) mit drei Druckkammern ( 36, 38 ,40) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereingang (42) in die erste Druckkammer (36) mündet .
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckkammer (38) mit der Umgebung (46) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (50) in die dritte Druckkammer (40) mündet.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckkammer (36) eine Wand aufweist, die abschnittsweise von einer elastischen Membran (66) gebildet wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (66) als Antrieb für einen Stößel (64) wirkt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (64) ein die zweite Druckkammer (38) von der dritten Druckkammer (40) trennendes Ventilelement (68) aufweist .
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Druckkammer (38) und dritten Druckkammer (40) ein Ventilsitz (76) für das Ventilelement (68) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (68) in Richtung des Ventilsitzes (76), insbesondere mittels einer Feder (72), vorgespannt ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft entgegen dem Druck in der ersten Druckkammer (36) wirkt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (34) aus zwei, insbesondere identischen topfförmigen Gehäuseteilen (32) aufgebaut ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (32) mit ihren Öffnungen aneinander geflanscht sind.
14. Belüftungsventil nach einem der Ansprüche 2 bis 13.
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