DE10302780A1 - Valve element for a control valve of a brake booster, brake booster and method for producing a valve element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Ventilelement (38) für ein Steuerventil (14) eines Bremskraftverstärkers (10) mit DOLLAR A - einem eine Ventilsitzfläche (46) aufweisenden Ventilteller (40), DOLLAR A - einem Haltering (54) und DOLLAR A - einem den Ventilteller (40) und den Haltering (54) miteinander verbindenden flexiblen Balg (48), DOLLAR A wobei der Haltering (54) aus einem formstabilen Material und der Ventilteller (40) sowie der Balg (48) zumindest bereichsweise aus einem flexiblen Kunststoffmaterial ausgebildet sind. Bei diesem Ventilelement (38) ist vorgesehen, dass es als vormontierte Baugruppe ausgebildet ist, wobei das flexible Kunststoffmaterial adhäsiv an dem formstabilen Material angebracht ist. Die Erfindung betrifft ferner einen mit einem derartigen Ventilelement (38) ausgeführten Bremskraftverstärker (10) sowie ein Verfahren zur Herstellung eines deratigen Ventilelements (38).The invention relates to a valve element (38) for a control valve (14) of a brake booster (10) with DOLLAR A - a valve disc (40) having a valve seat surface (46), DOLLAR A - a retaining ring (54) and DOLLAR A - a valve disc (40) and the retaining ring (54) interconnecting flexible bellows (48), DOLLAR A, the retaining ring (54) made of a dimensionally stable material and the valve plate (40) and the bellows (48) are at least partially made of a flexible plastic material. This valve element (38) is designed as a preassembled assembly, the flexible plastic material being adhesively attached to the dimensionally stable material. The invention further relates to a brake booster (10) designed with such a valve element (38) and to a method for producing such a valve element (38).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilelement für ein Steuerventil eines Bremskraftverstärkers mit einem eine Ventilsitzfläche aufweisenden Ventilteller, einem Haltering und einem den Ventilteller und den Haltering miteinander verbindenden flexiblen Balg, wobei der Haltering aus einem formstabilen Material und der Ventilteller sowie der Balg zumindest bereichsweise aus einem flexiblen Kunststoffmaterial ausgebildet sind.The present invention relates to a valve element for a control valve of a brake booster with a valve disk having a valve seat surface, a retaining ring and one the valve plate and the retaining ring together connecting flexible bellows, the retaining ring made of a dimensionally stable Material and the valve plate and the bellows at least in some areas are formed from a flexible plastic material.
Derartige Ventilelemente werden bereits bei Vakuum-Bremskraftverstärkern für Fahrzeugbremsanlagen nach dem Stand der Technik eingesetzt. Ein Bremskraftverstärker dieser Art hat die Aufgabe, eine durch ein Bremspedal von einem Fahrer des Fahrzeugs aufgebrachte Pedalbetätigungskraft zu verstärken und die verstärkte Betätigungskraft zu einer Bremsanlage zur Ansteuerung der Bremsen und zur Erzeugung einer entsprechenden Bremskraft zu übertragen. Hierzu weist der Bremskraftverstärker eine Unterdruckkammer und eine von dieser durch eine bewegliche Wand fluiddicht getrennte Arbeitskammer auf, wobei vermittels des Steuerventils je nach dessen Betriebsstellung in der Arbeitskammer ein Überdruck gegenüber der Unterdruckkammer aufgebaut werden kann. Dieser Überdruck in der Arbeitskammer führt zu einer Verlagerung der beweglichen Wand, welche kraftübertragend mit einem Steuerventilgehäuse gekoppelt ist, so dass die über ein Krafteingangsglied von dem Bremspedal eingeleitete Pedalbetätigungskraft verstärkt werden kann. Die mittels der verlagerten beweglichen Wand gegenüber der Bremsbetätigungskraft verstärkte Bremskraft wird dann über ein Kraftausgangsglied zur Bremsanlage übertragen.Such valve elements are already with vacuum brake boosters for vehicle brake systems used according to the state of the art. A brake booster this Art's job is one by a brake pedal from a driver of the vehicle applied pedal operating force and the reinforced operating force to a brake system for controlling the brakes and for generating to transmit a corresponding braking force. The Brake booster one Vacuum chamber and one of these through a movable wall fluid-tight separate working chamber, by means of the control valve depending on its operating position in the working chamber, an overpressure across from the vacuum chamber can be built. This overpressure leads in the Chamber of Labor to a displacement of the movable wall, which is force-transmitting with a control valve housing is coupled so that the over a force input member pedal actuation force initiated by the brake pedal reinforced can be. By means of the relocated movable wall opposite the Brake actuation force increased Braking force is then over transmit a force output element to the brake system.
Derartige Bremskraftverstärker sind verhältnismäßig aufwendig aufgebaut und fordern daher einen hohen Zeitaufwand bei der Montage. Insbesondere das Steuerventil, das maßgeblich für das Verhalten des Bremskraftverstärkers ist, ist bei herkömmlichen Bremskraftverstärkern aus einer Mehrzahl von Einzelbauteilen verhältnismäßig aufwendig gestaltet.Such brake boosters are relatively expensive constructed and therefore require a lot of time during assembly. In particular the control valve, which is decisive for the behavior of the brake booster, is with conventional Brake boosters made of a plurality of individual components relatively complex.
So zeigen beispielsweise die
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventilelement für ein Steuerventil eines Bremskraftverstärkers bereitrustellen, mit welchem der Aufbau des Steuerventils erheblich vereinfacht wird und damit sowohl die Montage als auch die Wartung eines mit einem derartigen Ventilelement ausgeführten Bremskraftverstärkers erleichtert wird.It is therefore an object of the present invention a valve element for to provide a control valve of a brake booster with which the structure of the control valve is considerably simplified and thus both the assembly and the maintenance of one with one executed such valve element Brake booster is facilitated.
Diese Aufgabe wird durch ein Ventilelement für ein Steuerventil eines Bremskraftverstärkers mit einem eine Ventilsitzfläche aufweisendenden Ventilteller, einem Haltering und einem den Ventilteller und den Haltering miteinander verbindenden flexiblen Balg gelöst, wobei der Haltering aus einem formstabilen Material und der Ventilteller sowie der Balg zumindest bereichsweise aus einem flexiblen Kunststoffmaterial ausgebildet sind. Bei diesem Ventilelement ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass es als vormontierte Baugruppe ausgebildet ist, wobei das flexible Kunststoffmaterial adhäsiv an dem formstabilen Material angebracht ist.This task is accomplished by a valve element for a control valve a brake booster with a valve seat having valve plate, a retaining ring and a valve plate and the flexible bellows connecting the retaining ring to each other, wherein the retaining ring made of a dimensionally stable material and the valve disk and the bellows at least in regions made of a flexible plastic material are trained. According to the invention, this valve element provides that it is designed as a pre-assembled assembly, the flexible Adhesive plastic material is attached to the dimensionally stable material.
Durch die Ausbildung des Ventilelements als einheitlich vormontierte Baugruppe ist es möglich, dieses im vormontierten Zustand bei der Montage des Bremskraftverstärkers als einheitliches Bauteil einzusetzen, ohne dass eine Vielzahl verschiedener Bauteile zum Zusammenbau des Steuerventils benötigt werden. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die verschiedenen Komponenten des Ventilelements, welche einerseits aus formstabilem Material und andererseits aus flexiblem Kunststoffmaterial bestehen, adhäsiv zusammengefügt sind. Mit anderen Worten werden bei der Herstellung des Ventilelements dessen Komponenten unlösbar zusammengefügt, so dass das Ventilelement in der Folge als nicht zerlegbares Einzelbauteil handhabbar ist. Bei der Montage kann dieses Einzelbauteil als Ganzes einfach in die Gesamtanordnung des Bremskraftverstärkers zur Realisierung des Steuerventils eingesetzt werden. Bei der Wartung kann dieses als Einzelbauteil ausgebildete Ventilelement auch nur als Ganzes ausgetauscht werden, so dass der logistische Aufwand, welcher erforderlich wäre, um sämtliche Einzelkomponenten des Ventilelements bereitrustellen, erheblich reduziert werden kann.By designing the valve element as a pre-assembled unit, it is possible to pre-assemble it State when installing the brake booster as a single component, without a large number of different components for assembling the Control valve needed become. This can be achieved in particular by the fact that various components of the valve element, which on the one hand Made of dimensionally stable material and on the other hand made of flexible plastic material exist, adhesive are put together. In other words, when manufacturing the valve element whose components are inseparably joined so that the valve element subsequently as a non-disassembled individual component is manageable. When assembling this single component as a whole simply in the overall arrangement of the brake booster Realization of the control valve can be used. During maintenance can this valve element designed as a single component only as Whole be exchanged so that the logistical effort which would be required for everyone Providing individual components of the valve element, considerably can be reduced.
Die adhäsive Verbindung der verschiedenen Komponenten aus formstabilem Material und flexiblem Kunststoffmaterial kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das flexible Kunststoffmaterial an das formstabile Material angespritzt ist. So ist es möglich, das Ventilelement durch einen Spritrgießvorgang herzustellen, in welchem die Komponenten aus formstabilem Material mit flexiblem Kunststoffmaterial umspritzt werden. Gleichermaßen ist es möglich, die Komponenten aus formstabilem Material mit separat gefertigten Komponenten aus flexiblem Kunststoffmaterial zu verkleben.The adhesive connection of the different components made of dimensionally stable material and flexible plastic material can be achieved, for example, by the flexible plastic material the dimensionally stable material is molded. So it is possible that Manufacture valve element by an injection molding process, in which the Components made of dimensionally stable material with flexible plastic material be encapsulated. equally Is it possible, the components made of dimensionally stable material with separately manufactured Glue components made of flexible plastic material.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ventilteller mit einer Armierung aus formstabilem Material ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme kann der die Ventilsitzfläche aufweisende Ventilteller in seinem für die Funktion des Steuerventils relevanten Bereich, nämlich dem Bereich der Ventilsitzfläche, durch die Armierung stabilisiert werden. Dadurch können unerwünschte Deformationen des Ventiltellers verhindert werden, welche Undichtigkeiten im Bereich der Ventilsitzfläche zur Folge hätten. Eine einfache fertigungstechnische Realisierung der Armierung des Ventiltellers kann dadurch erreicht werden, dass die Armierung eine ringförmige Verstärkungsscheibe aufweist. Eine derartige ringförmige Verstärkungsscheibe ist kostengünstig verfügbar und erhöht die Steifigkeit gegen einer unerwünschte Deformation.In a further development of the invention, it is provided that the valve plate is reinforced is formed from dimensionally stable material. As a result of this measure, the valve plate having the valve seat surface can be stabilized by the reinforcement in its region relevant for the function of the control valve, namely the region of the valve seat surface. This can prevent undesirable deformations of the valve plate, which would result in leaks in the area of the valve seat surface. A simple manufacturing implementation of the reinforcement of the valve plate can be achieved in that the reinforcement has an annular reinforcement disk. Such an annular reinforcement disk is available at low cost and increases the rigidity against undesired deformation.
Hinsichtlich der Fertigung im Rahmen eines Spritrgießverfahrens kann in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Verstärkungsscheibe mit Halteausnehmungen ausgebildet ist. In diese Halteausnehmungen können dann Haltezapfen eingreifen, welche die Verstärkungsscheibe während des Spritzgießprozesses innerhalb der Spritzgussform in einer Sollposition halten.With regard to the production in the frame an injection molding process can be provided in a development of the invention that the reinforcement disc is formed with holding recesses. In these recesses can then engage retaining pin which the reinforcement washer during the injection molding hold in a desired position within the injection mold.
Im Betrieb muss das Steuerventil im Bereich der Ventilsitzfläche die Möglichkeit einer fluiddichten Anlage mit einem korrespondierenden Dichtsitz sicher stellen, wobei mögliche Unebenheiten an dem Dichtsitz auszugleichen sind. Es ist daher wünschenswert, die Ventilsitzfläche flexibel auszubilden. Daher ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass zur Ausbildung der Ventilsitzfläche zumindest einseitig auf die Verstärkungsscheibe flexibles Kunststoffmaterial aufgespritzt ist. Die an sich formstabile Verstärkungsscheibe kann derartige Unregelmäßigkeiten am Dichtsitz selbst nicht ausgleichen. Durch das Aufspritzen von flexiblem, insbesondere gummielastischem, Kunststoffmaterial auf die Verstärkungsscheibe können diese Ungleichmäßigkeiten durch Deformation des Kunststoffmaterials ausgeglichen werden, so dass für eine fluiddichte Anlage des Dichtsitzes an der Ventilsitzfläche gesorgt ist.The control valve must be in operation in the area of the valve seat the possibility a fluid-tight system with a corresponding sealing seat make sure where possible Any unevenness in the sealing seat must be compensated. It is therefore desirable the valve seat surface train flexibly. Therefore, in a further development of the invention provided that to form the valve seat surface on at least one side the reinforcement disc flexible plastic material is sprayed on. The inherently stable reinforcing washer can have such irregularities do not even out at the sealing seat. By spraying on flexible, in particular rubber-elastic, plastic material the reinforcement disc can these irregularities be compensated for by deformation of the plastic material, so that for a fluid-tight contact of the sealing seat on the valve seat surface is ensured.
Im Betrieb des Bremskraftverstärkers wird das Ventilelement je nach Betriebszustand deformiert. Es ist daher erforderlich, das Ventilelement derart auszubilden, dass es sich unter dessen Freigabe, d.h, in einem Zustand, in welchem keine Betätigungs kräfte auf den Bremskraftverstärker ausgeübt werden, in seine Ausgangsstellung zurückbewegt. Um dies schnell und zuverlässig gewährleisten zu können, ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen dem Ventilteller und dem Haltering ein Vorspannelement vorgesehen ist, welches den Ventilteller in einen vorbestimmten Abstand zu dem Haltering spannt. Das Vorspannelement ist derart auszulegen, dass es die Funktion des Steuerventils und damit des Bremskraftverstärkers nicht beeinträchtigt. Dies bedeutet, dass das Vorspannelement gegen eine Deformation des Ventilelements keine zu hohen Gegenkräfte aufbringen darf. Dennoch ist das Vorspannelement so zu dimensionieren, dass es nach Freigabe des Bremskraftverstärkers, d.h. nach Reduzierung der Bremsbetätigungskraft auf den Betrag Null, zuverlässig das Ventilelement in seine Ausgangsform zurückversetzt.In the operation of the brake booster that will Valve element deformed depending on the operating state. It is therefore necessary to form the valve element such that it is located underneath it Release, i.e. in a state in which no actuation forces the brake booster be exercised moved back to its original position. Around this quickly and reliably guarantee to be able In a development of the invention it is provided that between the valve plate and the retaining ring a biasing element is provided which is the valve plate at a predetermined distance the retaining ring. The prestressing element is to be designed in such a way that it is not the function of the control valve and thus the brake booster impaired. This means that the biasing element prevents deformation of the Valve element must not apply excessive counterforce. Yet the prestressing element must be dimensioned so that it is released the brake booster, i.e. after reducing the brake operating force the amount zero, reliable the valve element is returned to its original shape.
Bei Verwendung eines Vorspannelements ist allerdings zu berücksichtigen, dass dieses selbst zu einer unerwünschten Deformation des Ventilelements führen kann. Um dies zu verhindern, ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass auf der Ventilsitzfläche abgewandten Seite der Verstärkungsscheibe ein Ende des Vorspannelements anliegt. Dadurch kann erreicht werden, dass die aus formstabilem Material hergestellte Verstärkungsscheibe einerseits – wie vorstehend dargelegt – zur Stabilisierung der Ventilsitzfläche gegen unerwünschte Deformationen und dadurch hervorgerufene Undichtigkeiten genutzt wird, andererseits jedoch auch zur Einleitung der vom dem Vorspannelement ausgeübten Vorspannkräfte. In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass der Haltering eine axiale Umfangsnut zur Aufnahme des anderen Endes des Vorspannelements aufweist. Somit kann das Vorspannelement zwischen den beiden Komponenten aus formstabilem Material, nämlich der Verstärkungsscheibe einerseits und dem Haltering andererseits, angeordnet sein und dessen Vorspannkräfte jeweils in die Komponente aus formstabilem Material einleiten. Dadurch werden die verschleißempfindlicheren Komponenten des Ventilelements aus flexiblem Kunststoffmaterial geschont und die Lebensdauer des Ventilelements insgesamt erhöht.When using a pretensioning element however, it must be taken into account that this itself leads to an undesirable deformation of the valve element to lead can. To prevent this, the invention is in a further development provided that on the side facing away from the valve seat of the reinforcing washer one end of the biasing element rests. This can be achieved that the reinforcement disc made of dimensionally stable material on the one hand - how set out above - for stabilization the valve seat surface against unwanted Deformations and resulting leaks are used is, on the other hand, but also to initiate the biasing forces exerted by the biasing element. In In this context, it can also be provided that the retaining ring an axial circumferential groove for receiving the other end of the biasing element having. Thus, the biasing element can be between the two components made of dimensionally stable material, namely the reinforcing washer on the one hand and the retaining ring on the other hand, and its prestressing forces Introduce each into the component made of dimensionally stable material. Thereby become the more wear-sensitive Components of the valve element made of flexible plastic material spared and the life of the valve element increased overall.
Das Steuerventil kann zur wahlweisen Verbindung und Trennung von Arbeitskammer und Unterdruckkammer unterschiedlich ausgestaltet sein. Es empfiehlt sich, die dazu erforderlichen Ventilsitze unmittelbar an dem Ventilelement auszubilden, um die Zahl der bewegten und zu betätigenden Teile des Steuerventils klein zu halten. Daher ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Ventilsitzfläche zwei Ventilsitze aufweist. Somit ist es möglich, den ersten Ventilsitz mit einem Steuerventilgehäuse und den zweiten Ventilsitz mit einem Betätigungskolben zusammenwirken zu lassen. Dadurch können sämtliche für die Funktion des Steuerventils erforderlichen Wechselwirkungen von Ventilsitzen und Dichtsitzen über das Ventilelement realisiert werden.The control valve can be selected Connection and separation of working chamber and vacuum chamber different be designed. It is recommended that the valve seats required for this are used immediately to train on the valve element to the number of moved and actuated Keep parts of the control valve small. Therefore, in continuing education the invention provided that the valve seat surface has two valve seats. So it is possible the first valve seat with a control valve housing and the second valve seat with an actuating piston to work together. This allows all the interactions required for the function of the control valve of valve seats and sealing seats via the valve element become.
Um das Ventilelement fluiddicht in dem Steuerventilgehäuse führen zu können, ist es erfindungsgemäß möglich, entsprechende Radialdichtmittel vorzusehen. Auch im Bereich dieser Radialdichtmittel sollten unerwünschte Deformationen verhindert werden. Daher ist in einer Erfindungsvariante vorgesehen, dass an dem Haltering ein radialer Umfangseinstich ausgebildet ist, an welchem Radialdichtmittel aus flexiblem Kunststoffmaterial anbringbar sind. Der Haltering aus formstabilem Material stabilisiert somit wiederum die Radialdichtmittel, so dass unerwünschte Deformationen und daraus resultierende Undichtigkeiten vermieden werden können. Erfindungsgemäß können diese Radialdichtmittel wiederum an dem Umfangsring angespritzt oder angeklebt sein. Dies kann in einem separaten Fertigungsschritt erfolgen. Bevorzugt werden diese Radialdichtmittel jedoch – bei der Erfindungsvariante eines durch Spritzgießen hergestellten Ventilelements – bereits beim Spritzen des Ventilelements hergestellt.In order to be able to guide the valve element in a fluid-tight manner in the control valve housing, it is possible according to the invention to provide appropriate radial sealing means. Undesired deformations should also be prevented in the area of these radial sealants. It is therefore provided in a variant of the invention that a radial circumferential recess is formed on the retaining ring, to which radial sealing means made of flexible plastic material can be attached. The retaining ring made of dimensionally stable material thus in turn stabilizes the radial sealant, so that undesired te deformations and resulting leaks can be avoided. According to the invention, these radial sealing means can in turn be molded or glued to the peripheral ring. This can be done in a separate manufacturing step. However, in the variant of the invention of a valve element produced by injection molding, these radial sealants are preferably already produced when the valve element is sprayed.
Zur weiteren Stabilisierung des den Haltering aufweisenden Bereichs des Ventilelements kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Ventilelement in dem Bereich des Halterings mit einem Stützring aus formstabilen Material ausgeführt ist. Dieser Stützring kann unmittelbar an dem Haltering angeformt sein, beispielsweise über Verbindungsstege, oder als separates Bauteil über das flexible Kunststoffmaterial mit dem Haltering verbunden sein. Der Stützring kann dazu dienen, das Ventilelement exakt in dem Steuerventilgehäuse zu führen. Ferner kann der Stützring die Deformationsneigung des Ventilelements weiter herabsetzen. Dies wirkt sich insbesondere vorteilhaft auf die Dichteigenschaften der Radialdichtmittel aus.To further stabilize the The area of the valve element having a retaining ring can be provided according to the invention be that the valve element in the region of the retaining ring with a support ring made of dimensionally stable material is. This support ring can be formed directly on the retaining ring, for example via connecting webs, or as a separate component the flexible plastic material must be connected to the retaining ring. The support ring can serve to guide the valve element exactly in the control valve housing. Further can the support ring further reduce the tendency of the valve element to deform. This has a particularly advantageous effect on the sealing properties of the Radial sealant.
Vorstehend wurde mehrfach Bezug genommen auf die unterschiedlichen Materialien der Komponenten des erfindungsgemäßen Ventilelements. Grundsätzlich kann als formstabiles Material jedes Material verwendet werden, welches sich aufgrund seiner Formstabilität und seiner Verschleißeigenschaften für einen Einsatz innerhalb eines Bremskraftverstärkers eignet. Aus Kostengründen bieten sich neben formstabilen Kunststoffmaterialien auch metallische Werkstoffe an, insbesondere Stahl. Ferner bieten sich als flexibles Kunststoffmaterial gummielastische Werkstoffe an, insbesondere Kautschuk oder dergleichen.Reference has been made several times above on the different materials of the components of the valve element according to the invention. Basically can any material which is used as a dimensionally stable material itself due to its dimensional stability and its wear properties for one Suitable for use within a brake booster. For cost reasons in addition to dimensionally stable plastic materials, also metallic materials on, especially steel. They also offer a flexible plastic material rubber-elastic materials, in particular rubber or the like.
Diese Werkstoffkombination bietet eine gute gegenseitige Verträglichkeit, eine hohe Verschleißbeständigkeit, eine gute Korrosionsbeständigkeit, aber auch eine kostengünstige Verfügbarkeit.This combination of materials offers good mutual tolerance, high wear resistance, good corrosion resistance, however also an inexpensive Availability.
Die Erfindung betrifft ferner einen Bremskraftverstärker mit einem Krafteingangsglied zum Einleiten einer Bremsbetätigungskraft, einem Kraftausgangsglied zum Ableiten einer gegenüber der Bremsbetätigungskraft verstärkten Bremskraft zu einer Bremsanlage, einer Unterdruckkammer sowie einer von der Unterdruckkammer durch eine bewegliche Wand fluiddicht getrennten Arbeitskammer, einem Steuerventil mit einem Steuerventilgehäuse und einem relativ zu diesem axial bewegbaren Ventilelement, insbesondere der vorstehend beschriebenen Art. Bei diesem Bremskraftverstärker ist erfindungsgemäß weiter vorgesehen, dass das Ventilelement mit einem eine Ventilsitzfläche aufweisenden Ventilteller, einem Haltering und einem den Ventilteller und den Haltering miteinander verbindenden flexiblen Balg ausgeführt ist, wobei der Haltering aus einem formstabilen Material und der Ventilteller sowie der Balg zumindest bereichsweise aus einem flexiblen Kunststoffmaterial ausgebildet sind. Ferner ist bei diesem erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker das Steuerventilgehäuse zur kraftübertragenden Kopplung mit der beweglichen Wand ausgeführt. Das Ventilelement ist zur kraftübertragenden Kopplung mit dem Krafteingangsglied ausgeführt. Im Betrieb dieses Bremskraftverstärkers ist zur Erzielung einer die Bremskraft bestimmenden Druckdifferenz zwischen Arbeitskammer und Unterdruckkammer durch Bewegen des Ventilelements relativ zu dem Steuerventilgehäuse zumindest Atmosphärendruck zur Arbeitskammer zuführbar.The invention further relates to a Brake booster with a force input element for initiating a brake actuation force, a force output member for deriving a against the brake operating force increased Braking power to a brake system, a vacuum chamber and one fluid-tightly separated from the vacuum chamber by a movable wall Working chamber, a control valve with a control valve housing and relative to this axially movable valve element, in particular the Art described above. This brake booster is according to the invention provided that the valve element with a valve seat surface Valve plate, a retaining ring and one the valve plate and the Holding bellows connecting flexible bellows is executed, the retaining ring made of a dimensionally stable material and the valve disk and the bellows at least in regions made of a flexible plastic material are trained. Furthermore, in this brake booster according to the invention Control valve housing for power transmission coupling executed with the movable wall. The valve element is for power transmission Coupling performed with the force input element. In operation of this brake booster is to achieve a pressure difference determining the braking force between Working chamber and vacuum chamber by moving the valve element relative to the control valve housing at least atmospheric pressure feedable to the working chamber.
Wie eingangs bereits erwähnt sind derartige Bremskraftverstärker aus dem Stand der Technik bekannt und aufgrund ihres verhältnismäßig komplizierten Aufbaus hinsichtlich ihrer Einzelteilherstellung, Montage sowie Wartung sehr aufwendig und zeitintensiv. Zur Vereinfachung eines derartigen Bremskraftverstärkers sieht die Erfindung daher vor, dass das Ventilelement als vormontierte Baugruppe ausgebildet ist, wobei das flexible Kunststoffmaterial adhäsiv an dem formstabilen Material angebracht ist. Somit lässt sich das Ventilelement und damit eine wesentlicher Teil des Steuerventils bereits zu einer Einheit vormontieren, welche Einheit dann bei der Montage des Bremskraftverstärkers als Ganzes in diesen eingesetzt werden kann und bei dessen Wartung erforderlichenfalls auch als Ganzes ausgetauscht werden kann. Dies erleichtert die Montage sowie die Wartung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers gegenüber dem Stand der Technik erheblich. Darüber hinaus wird die Teilezahl des Bremskraftverstärkers reduziert, was die erforderliche Logistik vereinfacht.As already mentioned at the beginning such brake booster known from the prior art and because of their relatively complicated Construction with regard to their individual parts manufacture, assembly and Maintenance very complex and time-consuming. To simplify a such brake booster The invention therefore provides that the valve element be preassembled Module is formed, the flexible plastic material adhesively is attached to the dimensionally stable material. So you can the valve element and thus an essential part of the control valve pre-assemble into one unit, which unit is then used during assembly of the brake booster can be used as a whole and in its maintenance if necessary, can be replaced as a whole. This facilitates the assembly and maintenance of the brake booster according to the invention compared to State of the art considerably. About that In addition, the number of parts of the brake booster is reduced, which is the required Logistics simplified.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Ventilelement an der Ventilsitzfläche zwei Ventilsitze aufweist, wobei einer der Ventilsitze mit einem korrespondierenden Dichtsitz an dem Steuerventilgehäuse und der andere der Ventilsitze mit einem korrespondierenden Dichtsitz an einem Betätigungskolben des Steuerventils zusammenwirken. Dieses Zusammenwirken kann erfindungsgemäß derart erfolgen, dass in einer Bereitschaftsstellung des Steuerventils beide Ventilsitze jeweils an ihrem korrespondierenden Dichtsitz anliegen, dass in einer von der Bereitschaftsstellung abweichenden ersten Betriebsstellung des Steuerventils lediglich einer der beiden Ventilsitze an dem korrespondierenden Dichtsitz fluiddicht anliegt und der andere von seinem korrespondiereden Dichtsitz getrennt ist und dass in einer von der Bereitschaftsstellung und der ersten Betriebsstellung abweichenden zweiten Betriebsstellung des Steuerventils der andere Ventilsitz an seinem korrespondierenden Ventilsitz fluiddicht anliegt und der eine Ventilsitz von seinem korrespondierenden Ventilsitz getrennt ist.A further development provides that the valve element has two valve seats on the valve seat surface, one of the valve seats with a corresponding sealing seat on the control valve body and the other of the valve seats with a corresponding sealing seat on an actuating piston of the control valve interact. This interaction can be according to the invention take place in a standby position of the control valve both valve seats each on their corresponding sealing seat concern that in a different from the standby position first operating position of the control valve only one of the two Valve seats are fluid-tight on the corresponding sealing seat and the other is separated from its corresponding sealing seat and that in one of the standby position and the first operating position deviating second operating position of the control valve the other Valve seat bears fluid-tight on its corresponding valve seat and the one valve seat is separated from its corresponding valve seat is.
Dies führt dazu, dass in der Bereitschaftsstellung Unterdruckkammer, Arbeitskammer und Atmosphäre durch das Ventilelement voneinander getrennt sind, dass in der ersten Betriebsstellung Arbeitskammer und Atmosphäre zur Erzielung der die Bremskraft bestimmenden Druckdifferenz zwischen der Arbeitskammer und der Unterdruckkammer miteinander verbunden sind und dass in der zweiten Betriebsstellung die Arbeitskammer mit der Unterdruckkammer zum Abbau der Druckdifferenz miteinander verbunden sind.This means that in the ready position vacuum chamber, working chamber and atmosphere are separated from each other by the valve element, that in the first operating position Ar beitskammer and atmosphere to achieve the pressure difference determining the braking force between the working chamber and the vacuum chamber are connected to each other and that in the second operating position, the working chamber are connected to the vacuum chamber to reduce the pressure difference.
Mit anderen Worten liegt in der Bereitschaftsstellung des Steuerventils das Ventilelement an dem Dichtsitz des Steuerventilgehäuses an und der Dichtsitz des Betätigungskolbens liegt an seinem korrespondierenden Ventilsitz des Ventilelements an. Bei Betätigung des Bremspedals wird der Betätigungskolben mit seinem Dichtsitz von dem korrespondierenden Ventilsitz des Ventilsitz abgehoben, so dass die Arbeitskammer mit der Atmosphäre verbunden wird. Dadurch entsteht in der Arbeitskammer gegenüber der Unterdruckkammer ein Überdruck, welcher zu einer Verschiebung des Steuerventilgehäuses über die bewegliche Wand führt und damit zu einer Verstärkung der Bremsbetätigungskraft. Schließlich stellt sich in dieser ersten Betriebsstellung ein Gleichgewichtszustand ein, so dass sich das Ventilelement samt dem Steuerventilgehäuse wieder auf den Betätigungskolben zu bewegt. Nach Freigabe des Bremspedals führen die von der Bremsanlage eingeleiteten Rückstellkräfte dazu, dass sich der Betätigungskolben und das Krafteingangsglied in ihre Ausgangsstellung zurück bewegen und dabei das Ventilelement mitnehmen. Dadurch wird der erste Ventilsitz von dem Dichtsitz am Steuerventilgehäuse abgehoben, so dass die Arbeitskammer mit der Unterdruckkammer verbunden wird und sich dadurch die Druckdifferenz zwischen der Unterdruckkammer und der Arbeitskammer weitgehend abbaut. Schließlich nimmt das Steuerventil wieder seine Bereitschaftsstellung ein.In other words, it is on standby of the control valve on the valve element on the sealing seat of the control valve housing and the sealing seat of the actuating piston is due to its corresponding valve seat of the valve element on. When actuated the brake pedal becomes the actuating piston with its sealing seat from the corresponding valve seat of the valve seat lifted off so that the working chamber is connected to the atmosphere. This creates an overpressure in the working chamber compared to the vacuum chamber, which leads to a displacement of the control valve housing over the movable wall leads and thus a reinforcement the brake operating force. Finally poses a state of equilibrium in this first operating position so that the valve element together with the control valve housing again on the actuating piston too moved. After releasing the brake pedal, they lead from the brake system initiated restoring forces to that the actuating piston and move the force input member back to its original position and take the valve element with you. This will make the first valve seat from the sealing seat on the control valve housing lifted off so that the working chamber is connected to the vacuum chamber and thereby the pressure difference between the vacuum chamber and largely dismantles the working chamber. Finally the control valve takes off back on standby.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Ventilelements für ein Steuerventil eines Bremskraftverstärkers, insbesondere ein Ventilelement der vorstehend beschriebenen Art und insbesondere für einen Bremskraftverstärker der vorstehend beschriebenen Art.The invention further relates to a Method for producing a valve element for a control valve of a brake booster, in particular a valve element of the type described above and in particular for one Brake booster of the type described above.
Wie eingangs bereits erläutert sind herkömmliche Ventilelemente aus mehreren Komponenten aufgebaut und während der Montage des Bremskraftverstärkers verhältnismäßig zeitintensiv zusammenzusetzen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren soll eine Möglichkeit geschaffen werden, mit welcher das Ventilelement als Einheit vorgefertigt werden kann und dann als Ganzes während der Montage des Steuerventils bzw. des Bremskraftverstärkers als Ganzes weiterverarbeitet werden kann.As already explained at the beginning conventional Valve elements made up of several components and during the Assembly of the brake booster relatively time-consuming reassemble. The method according to the invention is intended to be one possibility be created with which the valve element is prefabricated as a unit can be and then as a whole during the assembly of the control valve or the brake booster as Whole can be processed.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht hierfür folgende Schritte vor:
- A) Fixieren eines Halterings aus formstabilem Material in einer Spritzgießform,
- B) Einspritzen von flexiblem Kunststoffmaterial in die Spritzgießform,
- C) Aushärten des eingespritzten flexiblen Kunststoffmaterials und
- D) Ausformen des Ventilelements.
- A) fixing a retaining ring made of dimensionally stable material in an injection mold,
- B) injecting flexible plastic material into the injection mold,
- C) curing the injected flexible plastic material and
- D) shaping the valve element.
Die Komponenten des Ventilelements aus formstabilem Material und flexiblem Kunststoffmaterial werden also durch Spritzgießen miteinander verbunden, indem zunächst die Komponenten aus formstabilem Material in die Spritzgussform eingelegt werden und anschließend mit dem flexiblen Kunststoffmaterial umspritzt werden. Dabei legt sich das flexible Kunststoffmaterial in der Spritzgussform an die Komponenten aus formstabilem Material an und haftet nach Aushärtung adhäsiv an diesen an. Nach dem Ausformen des Ventilelements kann dies dann als einheitliche Baugruppe in den Bremskraftverstärker eingebaut werden.The components of the valve element form-stable material and flexible plastic material by injection molding connected by first the components made of dimensionally stable material into the injection mold be inserted and then are encapsulated with the flexible plastic material. Doing so the flexible plastic material in the injection mold Components made of dimensionally stable material and adheres to them after curing on. After shaping the valve element, this can then be considered a uniform one Assembly in the brake booster to be built in.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in Schritt A) zusätzlich zu dem Haltering eine Verstärkungsscheibe in der Spritrgießform fixiert wird. Die Verstärkungsscheibe kann beispielsweise dazu verwendet werden, einen bestimmten im Betrieb mechanisch besonders belasteten Bereich des Ventilelements, beispielsweise den Ventiltellerbereich, zu verstärken. Zur Fixierung der Verstärkungsscheibe in der Spritzgießform kann in einer Weiterbildung des erfin dungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass die Verstärkungsscheibe Halteausnehmungen aufweist, in welche Haltezapfen zur Fixierung in der Spritrgießform eingreifen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Halteausnehmungen der Verstärkungsscheibe an einer Stelle anzubringen sind, an welcher sie die an der Ventilsitzfläche ausgebildeten Ventilsitze nicht beeinträchtigen. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, die Halteausnehmungen bei einem Ventilelement mit zwei Ventilsitzen auf der Ventilsitzfläche zwischen den beiden Ventilsitzen anzuordnen.In a further development of the method according to the invention it is provided that in step A) in addition to the retaining ring Reinforcement disc in the injection mold is fixed. The reinforcement disc can be used, for example, to run a specific one mechanically particularly stressed area of the valve element, for example to reinforce the valve disc area. For fixing the reinforcement disc in the injection mold can be provided in a further development of the method according to the invention, that the reinforcement washer Has holding recesses, in which holding pin for fixation in the injection mold intervention. It should be noted that the holding recesses the reinforcement disc are to be attached at a point at which they are formed on the valve seat surface Do not interfere with valve seats. For example, there is the possibility the holding recesses in a valve element with two valve seats on the valve seat surface between to arrange the two valve seats.
Zur weiteren Stabilisierung des Ventilelements kann – wie vorstehend bereits erläutert – im Bereich des Halterings ein Stützring vorgesehen sein. Hierfür kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass der Stützring zusätzlich zu dem Haltering in der Spritzgießform fixiert wird. Der Stützring kann zur Führung des Ventilelements in einem Steuerventilgehäuse dienen. In diesem Fall muss der Stützring derart in der Spritzgießform fixiert sein, dass kein Kunststoffmaterial an dessen Außenumfangsfläche gelangt und sich dort festsetzt, so dass die Außenumfangsfläche zur Führung des Ventilelements genutzt werden kann.For further stabilization of the valve element can - how already explained above - in the area of the retaining ring is a support ring be provided. Therefor can according to the inventive method be provided that the support ring additionally is fixed to the retaining ring in the injection mold. The support ring can for guidance serve the valve element in a control valve housing. In this case the support ring such in the injection mold be fixed so that no plastic material reaches its outer peripheral surface and settles there, so that the outer peripheral surface to Leadership of Valve element can be used.
Wie vorstehend bereits dargelegt, kann in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilelements ein Vorspannmittel vorgesehen sein, welches das Ventilelement in eine bestimmte Ausgangsstellung vorspannt. Auch dieses Vorspannmittel, beispielsweise eine Spiralfeder, wird bereits bei der Herstellung an dem Ventilelement angebracht, um eine aufwendige nachträgliche Montage zu vermeiden. Es ist jedoch zu beachten, dass das Vorspannmittel in seiner Funktion beeinträchtigt werden würde, wenn sich während des Spritrgießprozesses flexibles Kunststoffmaterial an dem Vorspannmittel niederschlägt. Daher ist es erforderlich, das Vorspannmittel während des Einspritzens des Kunststoffmaterials in die Spritzgießform zu kapseln. Das erfindunugsgemäße Verfahren sieht in diesem Fall vor, dass in Schritt A) zusätzlich zu dem Haltering ein Vorspannmittel in die Spritzgießform eingelegt und in einer Vorspannmittel-Kavität vor dem Ausführen von Schritt B) gekapselt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Vorspannmittel in der Vorspannmittelkavität über einen Vorspannmittel-Halter gehalten und abgedeckt wird.As already explained above, in a preferred embodiment of the valve element according to the invention, a biasing means can be provided which biases the valve element into a certain starting position. This pretensioning means, for example a spiral spring, is already attached to the valve element during manufacture, in order to avoid complicated subsequent assembly. However, it should be noted that the preloading device will be impaired in its function that would be the case if flexible plastic material is deposited on the pretensioner during the injection molding process. It is therefore necessary to encapsulate the biasing means during the injection of the plastic material into the injection mold. In this case, the method according to the invention provides that in step A), in addition to the retaining ring, a pretensioning agent is inserted into the injection mold and encapsulated in a pretensioning agent cavity before step B) is carried out. This can be done, for example, by holding and covering the biasing means in the biasing means cavity via a biasing means holder.
Der Vorspannmittel-Halter bildet während der Schritte B) und C) einen Teil der Spritzgießform und wird nach Schritt C) wieder entfernt, so dass das Vorspannmittel aus der Kavität austreten kann. Das Vorspannmittel wird beispielsweise in einem zusammengedrückten Zustand in der Kavität gehalten und entspannt sich – soweit möglich – bei Entfernen des Vorspannmittel-Halters. Es kann sich dann beispielsweise zwischen dem Ventilteller und dem Haltering in seine Sollposition bewegen. Die Vorspannmittelkavität ist bevorzugt in dem Haltering als Axialumfangsnut ausgebildet.The pretensioner holder forms during the Steps B) and C) part of the injection mold and after step C) removed again so that the pretensioning agent emerges from the cavity can. The biasing means is, for example, in a compressed state in the cavity held and relaxed - so far possible - if removed of the pretensioner holder. It can then, for example, between move the valve plate and the retaining ring into their desired position. The preload cavity is preferably formed in the retaining ring as an axial circumferential groove.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden schematischen Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigt:The invention is explained below the accompanying schematic figures exemplified. It shows:
In
In das Steuerventilgehäuse
Wie vorstehend bereits angesprochen
umfasst der Bremskraftverstärker
Wie
Bei einer Betätigung des nicht gezeigten Bremspedals
verhält
sich der Bremskraftverstärker
Insgesamt wird auf das Kraftausgangsglied
Bei einer Freigabe des Krafteingangsglieds
Das Ventilelement
In
Besonderes Augenmerk ist auf das
Federelement
Nachdem die Feder entsprechend Pfeil
P mit Hilfe des Federhalters
Nach dem Zusammenfügen der
einzelnen Formteile gelangt man zu einem Zustand, der durch eine
perspektivische Darstellung gemäß
In die entsprechend
Nach hinreichender Vernetzung des
flexiblen elastischen Materials, sprich nach dessen „Aushärtung", wird der Spritzrohling
ausgeformt, Dabei werden die einzelnen Formteile
Die Erfindung zeigt ein Ventilelement,
einen mit einem entsprechenden Ventilelement ausgebildeten Bremskraftverstärker sowie
ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Ventilelements. Der wesentliche
Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Ventilelement als einstückig vormontierte
Baugruppe ausgebildet ist, welche als ganzes im Bremskraftverstärker bei
dessen Montage eingesetzt oder bei dessen Wartung gehandhabt werden
kann, ohne dass eine Vielzahl zusammenzufügender Einzelkomponenten für das Ventilelement
gehandhabt werden müssen.
Mit Bezug auf
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