DE3330481A1

DE3330481A1 - Unterdruckbremskraftverstaerker

Info

Publication number: DE3330481A1
Application number: DE3330481A
Authority: DE
Inventors: Lothar 6239 Eppstein Schiel
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1983-08-24
Filing date: 1983-08-24
Publication date: 1985-03-14
Also published as: GB8419241D0; ES281224U; IT1175624B; US4572055A; GB2145486A; IT8422390A0; FR2551009A1; SE8404180D0; SE453906B; SE8404180L; FR2551009B1; GB2145486B; ES281224Y; JPS6067255A

Description

ALFRED TEVES GMBH -- _: _-- V. '": P 5415

Unterdruckbremskraftverstärker

Die Erfindung betrifft einen Unterdruckbremskraftverstärker, bestehend aus einem Unterdruckgehäuse, das durch mindestens eine bewegliche Trennwand in mindestens eine Unterdruckkammer und mindestens eine Arbeitskammer aufgeteilt ist und einer Trennwand, die mit einer eine Ventilanordnung enthaltende axial beweglichen Steuernabe verbunden ist, wobei die Steuernabe über eine Reaktionseinrichtung auf ein Kraftabgabeglied wirkt.

Durch die DE-OS 2918908 ist ein Vakuumbremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge bekannt, bestehend aus einem Unterdruckgehäuse, das durch eine starre, mit einer Steuernabe beweglichen Trennwand in eine Vakuum- und eine Arbeitskammer aufgeteilt ist, mit in der Steuernabe angeordneten Kanälen zur Luftführung, die den hohlen Innenraum der Steuernabe, in dem eine die Luftführung steuernde Ventilanordnung angeordnet ist, mit der Vakuum- und der Arbeitskammer verbinden, wobei in der Steuernabe ein Ventilkolben längs verschiebbar angeordnet ist, dessen pedalseitiges Ende mit einem Tellerventil zusammenarbeitet. Der Ventilkolben weist zu diesem Zweck einen Ventilteller mit einer eine Ringwulst bildenden Dichtkante auf, die mit der verstärkergehäuseseitigen Stirnfläche des Tellerventils zusammenwirkt. Dieser bekannte Bremskraftverstärker hat den Nachteil, daß bei Betätigung der Ventilanordnung störende Geräusche entstehen, da die die Steuernabe durchströmende und

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in die Arbeitskammer eintretende atmosphärische Luft zunächst das Tellerventil in axialer Richtung durchströmt, um dann bei geöffnetem Ventildurchgang zwischen Ventilkolben und Tellerventil radial nach außen zu zu strömen und schließlich nach abermaliger scharfer Richtungsänderung in den zur Arbeitskammer führenden Kanal einzutreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Unterdruckbremskraftverstärker zu schaffen, dessen die Luftführung in der Steuernabe steuernde Ventilanordnung so ausgebildet ist, daß scharfe Richtungsänderungen der einströmenden atmosphärischen. Luft vermieden werden, so daß störende Geräusche unterbunden sind. Weiterhin soll die Ventilanordnung so ausgebildet sein, daß bei bereits vorhandenen Vakuumbremskraftverstärkern der gewünschte Effekt durch geringfügige Änderungen an der Ventilanordnung erzielbar ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der mit dem Tellerventil der Ventilanordnung zusammenwirkende Ventilkolben, an seinem dem Ventilteller des Tellerventils zugewandten Ende als gerader Kreiskegelstumpf ausgebildet ist, dessen Mantelfläche dem Tellerventil zugewandt ist, wobei die Mantefläche des Kreiskegelstumpfes bei geschlossenem Ventil an der kreisringförmigen Kante, die der Ventilteller des Tellerventils mit dessen Innenwand bildet, und/oder an der Tellerfläche (54) dichtend anliegt.

Vorzugsweise weist die Mantelfläche des kreiskegelstumpfförmigen Endes des Ventilkolbens eine umlaufende Nut auf, die mit der Mantelfläche eine kreisringförmige Dichtkante bildet, die mit der Stirnfläche

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des Ventiltellers zusammenwirkt.

Zweckmäßigerweise ist die umlaufende Nut etwa auf mittlerer Höhe der Mantelfläche des als geraden Kegelstumpf ausgebildeten Endes des Ventilkolbens angeordnet.

Um eine schroffe Richtungsänderung der zwischen der Mantelfläche des Ventilkolbens und dem Ventilteller des Tellerventils ausströmenden Luft zu vermeiden, erstreckt sich die Längsachse der den Saugkanal bildende Öffnung in der Steuernabe, über die der Ringraum hinter dem kreiskegelstumpfförmigen Ende des Ventilkolbens mit der Arbeitskammer verbunden ist, parallel einer Mantellinie der Mantelfläche des kreiskegelstumpfförmigen Endes.

Damit ein zuverlässiger Dichtsitz zwischen dem Ventilkolben " und dem Tellerventil erreicht wird, ist zweckmäßigerweise die auf der Mantelfläche des kreiskegelstumpfförmigen Endes des Ventilkolbens angeordnete umlaufende Nut mit mindestens einer Seitenwand ausgestattet, die die Mantelfläche eines Kreiskegelstumpfes ist und die mit der Mantelfläche des Endes des Ventilkolbens eine Dichtkante in Form eines Hinterschnitts bildet.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu, eine davon ist in den anhängenden Zeichnungen schematisch näher dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Bremskraftverstärker;

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Fig. 2 die Ventilanordnung des Bremskraftverstärkers gemäß Fig. 1 im Längsschnitt und vergrößerter Darstellung und

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Ventilkolbens, bei der das mit dem Tellerventil zusammenwirkende Ende zwei verschieden bemessene Kegelstümpfe aufweist.

Der in Fig. 1 dargestellte Bremskraftverstärker weist ein Unterdruckgehäuse auf/ das aus einem Topf 1 und einem Deckel 2 zusammengesetzt ist. Eine mit der Steuernabe 3 axial bewegliche Trennwand 4 teilt das Unterdruckgehäuse in eine Arbeitskammer 5 und eine Vakuumkammer 6 auf. Eine Gummimembran 7, deren Außenrand 8 zwischen Topf und Deckel im Unterdruckgehäuse und deren Innenrand 9 in der Steuernabe dichtend festgeklemmt ist, liegt auf der der Arbeitskammer zugewandten Seite der Trennwand an diese an und dichtet somit die Vakuumkammer von der Arbeitskammer ab. Die Trennwand 4 wird durch den Bund 10 einer in die Steuernabe 3 eingeschraubte Muffe 11 formschlüssig an der der Kraftabgaberichtung 33 zugewandten Stirnseite der Steuernabe gehalten. Dabei drückt die Trennwand den Innenrand 9 der Gummimembran 7, der in einer auf der Stirnseite eingebrachten, umlaufenden, zur Kraftabgaberichtung 33 offene Nut 12 liegt, gegen die Steuernabe 3 fest an. Die eingesetzte Muffe 11 ist stufig ausgebildet und ragt mit dem im Durchmesser kleiner ausgebildeten Abschnitt 14 in das Innere der Steuernabe. In dem im Durchmesser größer ausgebildeten Abschnitt 13 gleitet das Kraftabgabeglied 16, das sich über eine Reaktionsscheibe 17 an der Stufe 15 zum kleineren Abschnitt 14 in der Muffe abstützt. Das Kraftabgabeglied ist

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mittels einer im Unterboden des Topfes kraftschlüssig gehaltenen Dichtung 18 dicht durch den Boden nach außen geführt. Auf der anderen Seite durchragt die Steuernabe den Deckel 2 und ist zur Atmosphäre axial geöffnet. Mittels einer im Deckel formschlüssig eingesetzten Dichtung 19 wird die Arbeitskammer 5 zur Umgebung abgedichtet. Das Innere der Steuernabe ist hohl ausgebildet und zeigt im wesentlichen hur eine Stufe 20, die den Übergang zu dem mit größtem Durchmesser ausgebildeten, zur Atmosphäre offenen Luftraum 21 bildet. Die Stufe 20 dient der im Luftraum 21 eingesetzten, rechts und links der Stufe liegenden Ventilanordnung als Dichtkante. Links der Stufe 20 ist der Ventilkolben 22 in dem mit kleinerem Durchmesser ausgebildeten Abschnitt 14 der Muffe 11 gelagert, durch Vorsprünge 23 wird er in seiner axialen Beweglichkeit begrenzt. Der Ventilkolben 22 ist auf den Kugelkopf einer abgestuften Kolbenstange 24 beweglich/ aber ohne axiales Spiel aufgeklemmt. Die Kolbenstange durchragt den Luftraum 21 und steht mit einem nicht dargestellten Betätigungspedal in Verbindung. Im Luftrum 21 ist ein von der Kolbenstange mit Spiel durchragtes Tellerventil 25 eingesetzt. Durch einen Absatz 26 wird die im Schnitt Z-förmig ausgebildete und gelochte Scheibe 27 in ihrer Lage in der Steuernabe gehalten und dichtend gegen die Innenwand des Luftraumes 21 gedrückt. Innerhalb des Tellerventils 25 ist eine Muffe 28 eingesetzt, die von einer Feder 29, die sich an einer ersten Stufe 30 der Kolbenstange 24 abstützt, gegen den durch eine Einlage 31 versteiften Ventilteller 54 gedrückt. Die Kolbenstange 24 wird durch eine andere, zwischen einer weiteren Stufe 34 der Kolbenstange und der Scheibe 27 wirkenden Feder 46 gegen die

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Kraftabgaberichtung 33 kraftbeaufschlagt, so daß der mit ihr mechanisch verbundene Ventilkolben 22 mit seiner ringförmigen Dichtkante 35 auf dem Ventilteller 32 dichtend zur Anlage kommt und so den Luftraum 21 zum Verstärkerinneren abtrennt. Dieser abgetrennte Raum 36 steht links der Stufe 20 über zwei in der Steuernabe eingebrachte Öffnungen 37 mit der Arbeitskammer 5 in Verbindung, auf der rechten Seite der Stufe, radial außen über der Stufe liegend, ist der Raum 36 über zwei Kanäle 38 in der Steuernabe, zwei Öffnungen 39 in der■Gummimembran 7 und zwei Bohrungen 40 in der Trennwand 4 mit der Vakuumkammer verbunden.

Die in Fig. 1 dargestellte Ruhestellung des Unterdruckbremskraftverstärkers wird durch die Feder 41 bestimmt, die die Trennwand bis zur Anlage der Noppe 42 der Gummimembran an den Deckel 2 des Unterdruckgehäuses gegen die Kraftabgaberichtung schiebt. Bei Ruhestellung des Pedals wird durch Anlage des Ventilkolbens 22 auf dem Ventilteller 32 die Luftzufuhr zur Arbeitskammer 5 abgesperrt. Somit herrscht in der Arbeitskammer ein Vakuum, da sie, wie im Bild gezeigt, über die Öffnungen 37 den Raum 36 um die Stufe 20, die Kanäle 38 und die Bohrungen 39, 40 mit der Vakuumkammer 6 verbunden ist, die über den Anschluß 43 mit einer kontinuierlich arbeitenden, nicht dargestellten Vakuumquelle verbunden ist.

Aus der im.Bild dargestellten Ruhestellung des Vakuumbremskraftverstärkers ist ersichtlich, daß der Abstand Υ des Ventilkolbens 22 von der Reaktionsscheibe 17 des Kraftabgabegliedes 16 den Leerweg des Verstärkers kennzeichnet.

Wird das Pedal betätigt und somit die Kolbenstange und der

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Ventilkolben verschoben, so wird das Tellerventil 25 bis zur Anlage des Ventiltellers 32 an der Stufe 20 der Bewegung folgen. Die Kanäle 38 sind dann vom übrigen Raum 36 abgetrennt, die Vakuumkammer und die Arbeitskammer stehen nicht mehr miteinander in Verbindung. Der Vakuumbremskraftverstärker steht in der Bereitstellung. Wird das Pedal weiter niedergedrückt, so wird ein Teil der Kraft über die Reaktionsscheibe 17 direkt auf das Kraftabgabeglied 16 geleitet, gleichzeitig wird sich aber die Dichtkante 35 des Ventilkolbens 22 vom Ventilteller 54 abheben und den Raum 36 mit dem Luftraum 21 und somit mit der Atmosphäre verbinden. Luft dringt in die Arbeitskammer 5 ein und die entstehende Druckdifferenz von Arbeitskammer 5 zur Vakuumkammer 6 versucht, die Trennwand 4 in Kraftabgaberichtung 33 zu verschieben. Alle auftretenden Kräfte werden jedoch von der Trennwand 4 über die Muffe 11 direkt auf das Kraftabgabeglied 16 übertragen. Die Steuernabe 3 bleibt vollkommen frei von diesen Betätigungskräften.

Erfindungswesentlich ist die in Fig. 2 stark vergrößert dargestellte Ausformung des Ventilkolbens 22, mit einem als Kreiskegelstumpf ausgebildeten, der Kolbenstange 24 zugekehrtem Ende. Beim Abheben der Mantelfläche 52 bzw. der Dichtkante 35 von der Stirnfläche 54 strömt die Atmosphärenluft in axialer Richtung durch das Tellerventil (Pfeilrichtung A) und dann zwischen der Mantelfläche 52 des Ventilkolbens 22 und der Kante 50 vorbei in den Raum 36 hinter dem kegelstumpfförmigen Ende des Ventilkolbens 22 und von hier aus dann durch die Öffnungen 37 in der Steuernabe 3 in die Arbeitskammer 5. Wie der dargestellte Strömungsfaden andeutet, findet eine Verwirbelung des Luftstromes beim Durchtritt der Atmosphärenluft vom Luftraum 21 in den

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Arbeitsraum 5 nicht statt. Durch diese "beruhigte" oder vergleichsweise glatte und unverwirbelte Luftbewegung arbeitet die in Fig. 2 dargestellte Ventilanordnung besonders geräuschfrei.

Anstelle einer in der Mantelfläche 52 eingeschnittenen Nut mit einer ebenfalls eine Kegelmantelfläche bildenden Seitenfläche 56 kann auch eine vollständig glattflächige Ausführung (nicht näher dargestellt) des kegelstumpfförmigen Endes des Ventilkolbens 22 vorgesehen sein. In diesem Falle stellt die von der Innenfläche 51 und der Stirnfläche 54 des Tellerventils 25 gebildete (ringförmige) Kante 50 den Dichtsitz am Tellerventil 25 dar, was möglicherweise den Nachteil einer raschen Abnutzung der Dichtkante 50 hat und damit zu einem in seiner Lage unbestimmbaren Ventilkolben 22 führt.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 3 schließt der Ventilkegel einen Winkel von e£ - 65° ein, wobei der eine Teil f des Ventilkegels der an dem dem Tellerventil 25 zugekehrten Ende vorgesehen ist, geringfügig kleiner ausgebildet ist als der andere Teil m des Ventilkegels, so daß zwischen dem einen Teil f und dem anderen Teil m eine Stufe 57 verbleibt, auf die sich die Stirnfläche 54 des Tellerventils 25 aufsetzt, wenn der Ventildurchgang geschlossen ist.

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Claims

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ZL/Tu/R

P 5415/0688Q

L. Schiel - 1

Patentansprüche

Unterdruckbremskraftverstärker, bestehend aus einem Unterdruckgehäuse (1, 2), das durch mindestens eine ■ bewegliche Trennwand (4, 7) in mindestens eine Unterdruckkammer (6) und mindestens eine Arbeitskammer (5) aufgeteilt ist und einer Trennwand (4, 7), die mit einer eine Ventilanordnung (20, 22, 25) enthaltende, axial beweglichen Steuernabe (3) verbunden ist, wobei -die /uS"£e.uernabe (3) über eine Reaktionseinrichtung (17) auf Ji!Üäü-:!ltraftabgabeglied (16) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Tellerventil (25) der Ventilanordnung (20, 22, 25) zusammenwirkende Ventilkolben (22) an seinem dem Ventilteller (54) des Tellerventils (25) zugewandten Ende als gerader Kreiskegelstumpf ausgebildet ist, dessen Mantelfläche (52) dem Tellerventil (25) zugewandt ist, wobei die Mantelfläche (52) des Kreiskegelstumpfes bei geschlossenem Ventil an der kreisringförmigen Kante (50), die der Ventilteller (54) des Tellerventils (25) mit dessen Innenwand (51) bildet, und/oder an der Tellerfläche (54) dichtend anliegt.

2. Unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (52)

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des .kreiskegelstumpfförmigen Endes des Ventilkolbens (22) eine umlaufende Nut (53) aufweist, die mit der Mantelfläche (52) eine kreisringförmige Dichtkante (35) bildet, die mit der Stirnfläche (54) des Ventiltellers (32) zusammenwirkt.

Unterdruckbremskraftverstärker nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Nut (53) etwa auf mittlerer Höhe der Mantelfläche (52) des als gerader Kegelstumpf ausgebildeten Endes des Ventilkolbens (22) angeordnet ist.

Unterdruckbremskraftverstärker nach einem oder mehreren . der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der den Saugkanal bildende Öffnung (37) in der Steuernabe (3), über die der Ringraum (55) hinter dem kreiskegelstumpfförmigen Ende des Ventilkolbens (22) mit der Arbeitskammer (5) verbunden ist, sich parallel einer Mantellinie der Mantelfläche (52) des kreiskegelstumpfförmigen Endes erstreckt.

Unterdruckbremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Mantelfläche (52) des kreiskegelstumpfförmigen Endes des Ventilkolbens (22) angeordnete umlaufende Nut (53) mindestens eine Seitenwand (56) aufweist, die ihrerseits die Mantelfläche eines Kreiskegelstumpfes ist und die mit der Mantelfläche (52) des Endes des Ventilkolbens (22)

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eine Dichtkante (35) in Form eines Hinterschnitts bildet.

6. Unterdruckbremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nach Art "eines

. Kegelsitzyentils ausgebildete, mit dem Tellerventil (25) zusammenwirkende Ende des Ventilkolbens (22) zwei als gerade Kreiskegelstümpfe mit unterschiedlichen Grund- und Deckflächen ausgebildete Abschnitte (f, m) aufweist, wobei beide Kreiskegelstümpfe gleiche Kegelwinkel ( ^o ) aufweisen und koaxial zueinander angeordnet sind und wobei die von beiden Abschnitten (f, m) gebildete Stufe (57) die mit dem Tellerventil (25) zusammenwirkende Ventildichtfläche bildet.

7. unterdruckbremskraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der von den beiden als Kreiskegelstümpfe ausgebildeten Abschnitte (f, m) gebildeten Stufe (57) eine Ringnut vorgesehen ist, deren eine Seitenwand die Ventildichtfläche bildet.

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