DE3218998C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Kraftverstärker mit einem Gehäuse, einer aus Verstärkerkolben und flexibler Membran gebildeten Anordnung, die das Innere des Gehäuses in zwei Kammern unterteilt und die einen plattenförmigen, an der Membran befestigten Kraftverstärkerkolben enthält, wobei an der Anordnung ein Ventilkörper mit einer axialen Bohrung be­ festigt ist, in welcher ein Kolben gleitet, und wobei mit dem Kolben das innere Ende einer Eingangsstange verbunden ist, so­ wie mit einem Tellerventilmechanismus, welcher mit dem Ventil­ körper und dem Kolben zusammenarbeitet, um bei Bewegung des Kolbens in der Bohrung die Verbindung zwischen den beiden Kammern selektiv zu öffnen oder zu unterbrechen, bzw. selek­ tiv die Verbindung zwischen einer der Kammern und einem Refe­ renzdruck herzustellen oder zu unterbrechen, wobei mit dem Kraftverstärkerkolben eine Ausgangsstange verbunden ist, und in eine Ringnut am Außenmantel des Kolbens ein Anschlagglied eingepaßt ist, welches vom Kolben mitgenommen wird und dabei die axiale Relativverschiebung zwischen dem Kolben und dem Kraftverstärkerkolben und zwischen dem Kolben und dem Ventil­ körper bei der Bewegung des Kolbens gegen den Kraftverstärker­ kolben bzw. dem Ventilkörper beschränkt, wobei ein Membran­ abschnitt der an dem plattenförmigen Kolben angeordneten biegsamen Membran einen elastischen Teil enthält, der so an­ geordnet ist, daß das Anschlagglied bei seiner Bewegung ge­ gen den Verstärkerkolben an demselben anschlägt und wobei die Membran einen an dem Ventilkörper befestigten, integra­ len Flanschteil besitzt.

Ein derartiger Kraftverstärker für eine Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges ist in der DE-OS 32 10 125 vorgeschlagen worden, bei welchem der Ventilmechanismus einen mit dem inneren Ende der Eingangsstange verbundenen Kolben, einen Ventilkörper, der eine axiale Bohrung zur verschieblichen Aufnahme des Kol­ bens aufweist, und ein federndes Ventil umfaßt. Wenn das Ventilglied von dem Ventilsitz des Ventilkörpers getrennt ist, stehen die beiden Kammern in Strömungsverbindung miteinander, während dann, wenn das Ventilglied vom Ventilsitz des Kol­ bens getrennt ist, die eine der beiden Kammern an einen Re­ ferenzdruck angeschlossen ist. Der Ventilkörper ist mit dem Verstärkerkolben verbunden. Die axiale Relativverschiebung zwischen Kolben und Ventilkörper wird von einem Anschlagglied begrenzt.

Ein solcher pneumatischer Kraftverstärker ist mit Mängeln dahingehend behaftet, daß beim Betätigen des Kraftverstärkers die Eingangsstange manchmal übermäßig einwärts bewegt wird, bis das Anschlagglied zur Wirkung kommt und eine übermäßig erfolgende Bewegung des Kolbens in bezug auf den Ventilkörper begrenzt, so daß Aufprallgeräusche erzeugt werden und die einwärts erfolgende Bewegung der Betätigungsstange plötzlich gestoppt wird, wodurch das Gefühl beim Betätigen der Eingangs­ stange beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt daher die Ausgabe zugrunde, einen pneuma­ tischen Kraftverstärker der eingangs umrissenen Art zur Be­ seitigung der geschilderten Nachteile derart auszugestalten, daß lästige Geräusche bei seiner Betätigung vermieden werden und gleichzeitig ein gutes Betätigungsgefühl beim Betätigen des Kraftverstärkers beibehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Membranabschnitt ein gürtelförmiges Teil enthält, das sich zwischen zwei Teilen des Flanschteiles erstreckt, jedoch in­ tegral mit diesem verbunden ist und daß das elastische Teil sich an dem gürtelförmigen Teil befindet.

Der wesentliche Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausbildung ist darin zu sehen, daß durch Verwendung eines Abschnittes der biegsamen Membran als stoßdämpfendes Polster sowohl ein Bauteil als auch das Anbringen dieses Bauteiles eingespart werden kann. Besonders vorteilhaft ist die geringere Störan­ fälligkeit, da aufgeklebte Streifen,wie sie beispielsweise bei dem Vorschlag nach der DE-OS 32 10 125 vorhanden sind, sich bei den ständigen Stoßbelastungen leicht lösen.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt einen bekannten pneumatischen Kraftverstärker;

Fig. 2 eine Teilansicht, wobei die Anordnung des elasti­ schen Teiles am gürtelförmigen Teil der Membran gezeigt ist, und

Fig. 3 eine Ansicht der Membran, gesehen in Richtung des Pfeiles C gemäß Fig. 2.

Der in Fig. 1 gezeigte bekannte pneumatische Kraftverstärker umfaßt ein Gehäuse 1, das aus einer vorderen Gehäuseschale 2 und einer hinteren Gehäuseschale 3 besteht, eine Membran- und Verstärkerkolbenanordnung, die aus einer flexiblen Mem­ bran 4 sowie einem Verstärkerkolben 5 besteht, welcher an der Membran 4 befestigt ist, einen Ventilmechanismus 6, eine Ein­ gangsstange 24 und eine Ausgangsstange 43. Die aus Membran 4 und Verstärkerkolben 5 gebildete Anordnung trennt das In­ nere des Gehäuses 1 in eine vordere Kammer A und eine hin­ tere Kammer B. Der Ventilmechanismus 6 steuert die Strömungs­ verbindung zwischen den Kammern A, B und zwischen der Kammer B und der Atmosphäre.

Der Ventilmechanismus 6 weist ein federndes Ventil 7, einen Ventilkörper 8 und einen Kolben 9 auf. Der Ventilkörper 8 weist an seinem inneren Ende ein Teil 10 großen Durchmessers auf, an dem ein radialer Flanschteil 11 der Membran 4 angepaßt und hieran festgelegt ist. Der Ventilkörper 8 weist weiter­ hin eine Bohrung zur Aufnahme des Kolbens 9 auf, wobei die axiale Relativverschiebung des Kolbens 9 in der Bohrung durch ein Anschlagglied 13 begrenzt ist, das in eine Ringnut 12 im Außenumfang des Kolbens 9 eingepaßt ist. Der Ventilkörper 8 weist ein Teil 16 kleineren Durchmessers auf, das sich vom Teil 10 in Fig. 1 nach rechts erstreckt und mittels einer Ringdichtung 15, welche die hintere Kammer B nach außen ab­ dichtet, an der hinteren Gehäuseschale 3 gelagert ist. Das Teil 16 des Ventilkörpers 8 weist eine Bohrung 17 auf, die einen (nicht gezeigten) Luftfilter aufnimmt und außerdem ei­ ne Schulter 18 zur Aufnahme eines Halterings 19 bildet. Der Haltering 19 hält das äußere Ende 20 des Ventils 7 abgedich­ tet gegen den Innenumfang des Ventilkörpers 8. Das innere Ende 21 des Ventils 7 wirkt als Ventilglied, das mit einem am äußeren (rechten) Ende des Kolbens 9 gebildeten ringförmigen Ventilsitz 23 sowie mit einem am Ventilkörper 8 gebildeten ringförmigen, koaxialen Ventilsitz 41 zusammenwirkt. Eine Feder 22 drückt das innere Ende 21 des Ventils 7 in Richtung auf den Kolben 9. Die Eingangsstange 24 ist fest mit dem Kol­ ben 9 verbunden, wobei das innere Ende 25 der Eingangsstange 24 mit Preßpassung in einer Ausnehmung 26 des Kolbens 9 sitzt. Das äußere Ende der Eingangsstange 24 erstreckt sich vom Ven­ tilkörper 8 rückwärts und ist durch eine am Haltering 19 ge­ lagerte Feder 27 vorgespannt.

In dem in Fig. 1 dargestellten unbetätigten Zustand des Kraft­ verstärkers steht das Anschlagglied 13 in Eingriff mit der Schulter 29 einer Stange 28, so daß dadurch die zurückgezo­ gene Lage des Kolbens 9 und der Eingangsstange 24 definiert werden. In diesem Zustand kann das große Teil 10 des Ventil­ körpers 8 an die hintere Gehäuseschale anschlagen, um die zurückgezogene Lage des Ventilkörpers 8 zu definieren. Vor­ zugsweise ist jedoch zwischen diesen Teilen ein kleiner Zwi­ schenraum vorgesehen, und die zurückgezogene Lage des Ventil­ körpers 8 bei einem in der Kammer A herrschenden Vakuumdruck wird durch denjenigen Zustand definiert, bei dem das Ventil 7 mit dem Ventilsitz 41 des Ventilkörpers 8 sowie mit dem Ventilsitz 23 des Kolbens 9 in Eingriff steht.

In dem Teil 10 größeren Durchmessers des Ventilkörpers 8 ist eine axiale Bohrung 30 gebildet, während im Ventilkörper 8 eine radiale Bohrung 31 gebildet ist. Die beiden Bohrungen 30, 31 verbinden die Kammern A, B miteinander.

Die Stange 28 verbindet die beiden Gehäuseschalen 2, 3 starr miteinander. Obwohl in der Zeichnung eine Stange 28 gezeigt ist, sind vorzugsweise zwei oder mehrere Stangen vorgesehen, die im Umfangsabstand voneinander angeordnet sind. Die Stange­ 28 weist ein Kopfteil 32 auf, das eine ringförmige Verstär­ kungsplatte 33 hält. Die Stange 28 erstreckt sich durch Öff­ nungen im Teil 10 des Ventilkörpers 8 bzw. im Verstärkerkol­ ben 5 und durch eine Öffnung 34 in der vorderen Gehäuse­ schale 2 und ist mittels Muttern 35, 36 an dieser vorderen Gehäuse­ schale 2 befestigt. Die Stange 28 ist in der Kammer A von einem Balg 38 umgeben, wobei das linke Ende dieses Balges 38 abgedichtet zwischen der vorderen Gehäuseschale 2 und der Mutter 35 festgeklemmt ist. Das rechte Ende des Balges 38 ist abgedichtet an dem als Kolbenplatte ausgebildeten Verstärker­ kolben 5 befestigt. An der Verstärkungsplatte 33 sind zwei oder mehrere, in Umfangsabstand voneinander vorgesehene Stehbol­ zen 39 befestigt (in Fig. 1 ist nur ein Stehbolzen 39 gezeigt), die von der hinteren Gehäuseschale 3 abragen. Die Stehbolzen 39 dienen zur Befestigung des Kraftverstärkers beispielsweise am Körper eines Fahrzeuges. Die vorderen Enden der Stangen 28 ragen von der vorderen Gehäuseschale ab und dienen beispiels­ weise dazu, den Hauptbremszylinder eines hydraulischen Brems­ systems eines Fahrzeuges koaxial an der vorderen Gehäuse­ schale 2 festzulegen. Die Eingangsstange 24 ist mit einem Bremspedal verbunden.

Zwischen der vorderen Gehäuseschale und dem Ventilkörper 8 ist eine Rückholfeder 42 vorgesehen, die den Ventilkörper 8 in Richtung auf die hintere Gehäuseschale 3 vorspannt.

Die Ausgangsstange 43 ist an einer Scheibenplatte 44 befestigt, die mittels Schrauben 46 (in Fig. 1 ist nur eine Schraube 46 gezeigt) unter Zwischenschaltung des Verstärkerkolbens 5 und des Innenumfangs der Membran 4 am Teil großen Durchmessers des Ventilkörpers 8 befestigt ist. Somit ist die Scheibenplatte 44 fest mit dem Ventilkörper 8 verbunden. Zwischen der Aus­ gangsstange 43 und der Scheibenplatte 44 ist eine federnde Reaktionsscheibe 45 angeordnet.

Im Betriebszustand ist die Kammer A an eine Vakuumdruckquelle, beispielsweise an den Einlaßverteiler eines Kraftfahrzeugmo­ tors, angeschlossen. Im anfänglich zusammengebauten Zustand ist der eingangs erwähnte Zwischenraum Null, und es ist ein diesem Zwischenraum entsprechender Zwischenraum zwischen dem Ventil 7 und dem Ventilsitz 23 oder 41 gebildet. Unter der Annahme, daß der eingangs erwähnte Zwischenraum positiv ist, ist anfänglich ein diesem Zwischenraum entsprechender Zwi­ schenraum zwischen dem Ventilsitz 23 und dem Ventil 7 gebildet.

Beim Beaufschlagen der Kammer A mit Vakuum bewegen sich der Verstärkerkolben 5 und der Ventilkörper 8 nach links, so daß zuerst die Kammer B von der Atmosphäre getrennt und dann der Ventilsitz 41 geringfügig vom Ventil 7 gelöst wird. Dadurch wird der Druck in der Kammer B verringert. Danach kommt der Ventilsitz 41 in Eingriff mit dem Ventil 7, und der vorbe­ stimmte positive Zwischenraum wird zwischen dem Ventilkörper 8 und der hinteren Gehäuseschale 3 ausgebildet. Die Kammer B wird dann von der Kammer A sowie von der Atmosphäre getrennt, und der Druck in der Kammer B ist geringfügig höher als der­ jenige der Kammer A, jedoch sehr viel niedriger als Atmosphä­ rendruck.

Beim Betätigen der Bremse wird die Betätigungsstange 24 beim Niederdrücken des Bremspedals einwärts gedrückt, so daß sich der Ventilsitz 23 des Kolbens 9 vom Tellerventil 7 trennt; hierdurch wird unter Atmosphärendruck stehende Luft in die Kammer B eingeleitet, was zwischen den Kammern B, A eine Druckdifferenz erzeugt, die auf den Verstärkerkolben 5 wirkt. Vom Verstärkerkolben her wird auf die Ausgangsstange 43 über die Reaktionsscheibe 45 eine Ausgangskraft übertragen, wobei die Reaktionsscheibe 45 über den Kolben 9 eine Reaktions­ kraft auf die Eingangsstange 24 überträgt.

Der Kraftverstärker nimmt dann einen Gleichgewichtszustand ein, in welchem das Tellerventil 7 in Eingriff mit den Ventil­ sitzen 23, 41 steht, wobei die Reaktionskraft gleich groß ist wie die auf die Eingangsstange 24 aufgebrachte Eingangs­ kraft und wobei eine Ausgangskraft, die ein vorbestimmtes Verstärkungsverhältnis in bezug auf die Eingangskraft auf­ weist, auf die Ausgangsstange 43 einwirkt. Das Anschlagglied 13 nimmt zusammen mit dem Kolben 9 eine vorgeschobene Lage entlang der Stange 28 ein.

Wenn die auf die Eingangsstange 24 ausgeübte Kraft nicht mehr wirkt, bewegen sich die Eingangsstange 24 und der Kolben 9 unter Wirkung der Feder 27 nach rechts. Der Ventilsitz 41 des Ventilkörpers 8 trennt sich von dem Tellerventil 7, wodurch die Kammer B mit der Kammer A verbunden wird. Der Differenz­ druck zwischen den Kammern B, A nimmt ab, so daß sich der Ventilkörper 8 und der Verstärkerkolben 5 unter der Wirkung der Feder 42 nach rechts bewegen. Die Rückkehr- oder Ruhelage des Kolbens 9 (und der Eingangsstange 24) ist durch das An­ schlagglied 13 begrenzt, während die Rückkehr- oder Ruhelage des Verstärkerkolbens 5 und des Ventilkörpers 8 durch den Ventilsitz 41 des Ventilkörpers 8 begrenzt ist, der mit dem Tellerventil 7 in Eingriff steht.

Das Anschlagglied 13 dient der Begrenzung der Rückkehrlage des Kolbens 9 in bezug auf das Gehäuse 1, und es begrenzt au­ ßerdem die Relativbewegung des Kolbens 9 in bezug auf den Ven­ tilkörper 8, wobei es mit einer Fläche des Ventilkörpers 8 sowie mit einer Fläche 44 a der Scheibenplatte 44 zusammen­ wirkt. Bei dem Kraftverstärker gemäß Fig. 1 sind daher Nach­ teile dahingehend gegeben, daß dann, wenn die Eingangsstange 24 schnell betätigt wird, das Anschlagglied 13 manchmal auf die Fläche 44 a der Scheibenplatte 44 aufschlägt, so daß da­ durch Fremdgeräusche erzeugt werden und das Pedalgefühl be­ einträchtigt wird; wenn außerdem das Bremspedal zu schnell entlastet wird, trifft das Anschlagglied 13 auf die Fläche des Ventilkörpers 8 auf, so daß dadurch störende Geräusche er­ zeugt werden und das Pedalgefühl beeinträchtigt wird.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 und 3 ist ein elastisches Teil 50 b fest mit der Membran 4 verbunden bzw. einstückig mit dieser ausgebildet und auch fest mit der Kolbenplatte 5 verbunden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist die innere Umfangskante oder das Flanschteil 11 der Membran 4 in der unteren Hälfte gemäß Fig. 1 eine sich nach unten erstreckende Ausbildung auf, wobei das Flanschteil 11 von einem gürtelförmigen Teil 51 überbrückt ist, an dem das elastische Teil 50 b ausgebildet ist. Eine Schraube, die der Schraube 46 gemäß Fig. 1 ähnlich ist, durchsetzt eine Bohrung 52. Weiterhin sind Leerstellen 53, 54 und 55 vorgesehen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist zwischen dem Anschlagteil 13 und der Fläche des Ventil­ körpers 8 kein elastisches Bauteil vorgesehen, jedoch ist die Aufprallkraft zwischen dem Anschlagteil 13 und dem Ven­ tilkörper 8 nicht so groß.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist das Anschlagglied 13 fest am Kolben 9 angeordnet, um die axiale Relativbewegung zwischen dem Kolben 9 und dem Ventilkörper 8 zu begrenzen und um die unbetätigte Lage des Kolbens 9 in bezug auf das Gehäuse zu definieren; jedoch kann das Anschlagglied 13 bei­ spielsweise auch am Kolben 9 oder am Ventilkörper 8 befestigt sein, um ganz einfach die axiale Relativbewegung zwischen dem Kolben 9 und dem Ventilkörper 8 zu begrenzen.

Die Erfindung kann auch bei pneumatischen Kraftverstärkern des sog. Drucktyps angewendet werden, die zwischen Druckluft und atmosphärischer Luft oder Vakuumdruck arbeiten. Sie kann schließlich auch bei pneumatischen Kraftverstärkern des sog. Tandemtyps zur Anwendung gelangen, bei denen das Innere des Gehäuses in drei oder mehr Kammern unterteilt ist.

Claims (1)

1. Pneumatischer Kraftverstärker mit einem Gehäuse, einer aus Verstärkerkolben und flexibler Membran gebildeten Anordnung, die das Innere des Gehäuses in zwei Kammern unterteilt und die einen plattenförmigen, an der Membran befestigten Kraft­ verstärkerkolben enthält, wobei an der Anordnung ein Ventilkör­ per mit einer axialen Bohrung befestigt ist, in welcher ein Kolben gleitet, und wobei mit dem Kolben das innere Ende ei­ ner Eingangsstange verbunden ist, sowie mit einem Tellerven­ tilmechanismus, welcher mit dem Ventilkörper und dem Kolben zusammenarbeitet, um bei Bewegung des Kolbens in der Bohrung die Verbindung zwischen den beiden Kammern selektiv zu öff­ nen oder zu unterbrechen, bzw. selektiv die Verbindung zwi­ schen einer der Kammern und einem Referenzdruck herzustel­ len oder zu unterbrechen, wobei mit dem Kraftverstärkerkolben eine Ausgangsstange verbunden ist, und in eine Ringnut am Aus­ senmantel des Kolbens ein Anschlagglied eingepaßt ist, welches vom Kolben mitgenommen wird und dabei die axiale Relativver­ schiebung zwischen dem Kolben und dem Kraftverstärkerkolben und zwischen dem Kolben und dem Ventilkörper bei der Bewegung des Kolbens gegen den Kraftverstärkerkolben bzw. dem Ventilkör­ per beschränkt, wobei ein Membranabschnitt der an dem platten­ förmigen Kolben angeordneten biegsamen Membran einen elasti­ schen Teil enthält, der so angeordnet ist, daß das Anschlag­ glied bei seiner Bewegung gegen den Verstärkerkolben an dem­ selben anschlägt und wobei die Membran einen an dem Ventilkör­ per befestigten, integralen Flanschteil besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranabschnitt ein gürtelförmiges Teil (51) enthält, das sich zwischen zwei Tei­ len des Flanschteiles (11) erstreckt, jedoch integral mit die­ sem verbunden ist und daß das elastische Teil (50 b) sich an dem gürtelförmigen Teil (51) befindet.