DE3518660A1

DE3518660A1 - Vakuumbetriebener bremskraftverstaerker

Info

Publication number: DE3518660A1
Application number: DE19853518660
Authority: DE
Inventors: Rolf 5431 Niederahr Fellinger
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1985-05-24
Filing date: 1985-05-24
Publication date: 1986-11-27
Also published as: GB8612027D0; FR2582274B1; GB2175659B; FR2582274A1; GB2175659A

Description

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Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker

Die Erfindung betrifft einen vakuumbetriebenen Bremskraftverstärker mit mindestens einem gegenüber dem Verstärkergehä'use abgedichteten Verstärkerkolben und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolbenstange zum Betätigen eines Doppelventils, durch welches eine Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers wahlweise mit Unterdruck oder höherem Differenzdruck verbindbar ist, in dem ein erstes Ventil durch einen Ventilsitz am Verstärkerkolben und ein in Richtung des Ventilsitzes vorgespanntes Ventilglied und ein zweites Ventil durch dasselbe Ventilglied und einem mit der Kolbenstange verbundenen Ventilkolben gebildet ist, wobei der Verstärkerkolben mit einem Steuergehäuse in Wirkverbindung steht, in dem der Ventilkolben verschiebbar gelagert ist und wobei im Steuergehäuse eine Guminireaktionsscheibe gehalten ist, auf die einerseits der Steuerkolben einwirkt, und andererseits eine mit dem Kolben des Hauptzylinders verbundene Druckstange»

Bei bekannten vakuumbetriebenen Bremskraftverstärkern der in Frage stehenden Art ist eine Gummireaktionsscheibe zwischen dem vom Bremspedal über eine Kolbenstange bewegten Ventilkolben und dem pedalseitigen Ende der mit dem Kolben des Hauptzylinders zusammenwirkenden Druckstange angeordnet.

Der sich nach Überfahren der Ausgleichsbohrung durch die Primärmanschette im Hauptzylinder aufbauende Druck übt über den Hauptzylinderkolben und die Druckstange eine Reaktionskraft auf die Gummireaktionsscheibe entsprechend

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dem Übersetzungsverhältnis aus. Der Reaktionsdruck wird auf den Ventilkolben übertragen, wodurch dieser verschoben wird und sieh mit seinem sitz dichtend auf das Ventil aufsetzt. Damit sind Vakuumkanal und Außenluftdurchlaß geschlossen.

Bisher galten die meisten Bemühungen zur Verbesserung des ünterdruckbremskraftverstärkers der Verkleinerung der Hysterese mit der man den unterschiedlichen Kraft-Kraft-Verlauf bei Betätigung und Lösen bezeichnet (Ausgangskraft an der Druckstange/Eingsngskraft an der Kolbenstange).

Von den heute üblichen Bremskraftverstärkern wird aber zusätzlich erwartet, daß die, insbesondere von modernen Hochleistungsmotoren (z.B. aufgeladenen Ottomotoren) erzeugten hohen Temperaturen keinen Einfluß auf die Wirkungsweise der Gummireaktionsscheibe des Bremskraftverstärkers ausüben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, als Reaktionswerkstoff ein relativ weiches Material einzusetzen und die Gummireaktionsscheibe gleichseitig so zu gestalten, daß auch bei extremen Temperaturänderungen ein Aufquellen oder Schrumpfen des Werkstoffs keinen nennenswerten Einfluß auf die Arbeitsweise des Bremskraftverstärkers hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gummireaktionsscheibe einen kreisscheibenförmig ausgeformten, sich flanschartig radial nach außen zu erstreckenden ersten Abschnitt aufweist, dessen eines Ende an der der Druckstange des Hauptzylinders anliegt, und einen zweiten

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Abschnitt aufweist, der sich an den ersten Abschnitt anschließt und als Kugelabschnitt oder als Kreiskegelstumpf ausgebildet ist, wobei die den zweiten Abschnitt ventilkolbenseitig begrenzende kreisscheibenförmige Stirnfläche kleiner bemessen ist, als die an den ersten Abschnitt angrenzende Querschnittsfläche.

Vorzugsweise ist die Guinmireaktionsscheibe mit einem ersten Abschnitt, der die Konfiguration eines Kreiszylinders hat, an den sich ein zweiter, als Kegelstumpf ausgebildeter Abschnitt anschließt, wobei die kleinere, eine Kreisscheibe bildende Stirnfläche des zweiten Abschnitts dem Ventilkolben zugekehrt ist und wobei der erste Abschnitt radial nach außen zu über die Mantelfläche des zweiten Abschnitts mit einem flanschartigen umlaufenden Rand hervorsteht, der in eine ringförmige Nut im Steuer-■ ventilgehäuse eingreift oder an einer Stufe der Längsbohrung äes Steuerventilgehäuses anliegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Gummi rea'ktionsscheibe einen ersten Abschnitt auf, der die Form eines Kreiszylinders hat, an den sich ein zweiter Abschnitt in Form eines Kegelstumpfes anschließt, wobei der zweite Abschnitt in einen dritten Abschnitt übergeht, der die Form eines Kreiszylinders kleineren Durchmessers hat.

Zweckrnäßigerweise ist der sich an den ersten Abschnitt der Gummireaktionsscheibe in Form eines Kreiszylinders anschließende zweite kegelstumpfförmige Abschnitt mit einer kreisscheibenförmigen Stirnfläche versehen, deren Durchmesser dem Durchmesser des Ventilkolbens und/oder der Scheibe entspricht.

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Die Ausnehmung im hauptzylinderseitigen Ende des Steuergehäuses für die Halterung und Führung der Gummireaktions- · scheibe weist dazu eine sich quer zur Längsachse des Steuerventilgehäuses erstreckende Fläche für die Abstützung des flanschartig ausgebildeten ersten Abschnitt auf, wobei sich, in Richtung auf den Ventilkolben zu, ein trichterförmiger Teil zur Aufnahme des kegeligen zweiten Abschnitt der Gummireaktionsscheibe an diese Fläche anschließt.

Mit Vorteil weist der dritte Abschnitt der Gummireaktionsscheibe einen Durchmesser auf, der demjenigen des Ventilkolbens und/oder der Scheibe entspricht.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu. Zwei davon sind in den anhangenden Zeichnungen schematisch dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch die Steuergruppe

eines Bremskraftverstärkers mit zwei relativ zueinander verschiebbaren Steuergehäuseteilen und einer zwischen dem Ventilkolben und der Gummireaktionsscheibe gelagerten Scheibe,

Fig. 2 die Ausführungsvariante einer Gummireaktionsscheibe und

Fig. 3 die Gummireaktionsscheibe gemäß Fig. 1

Wie die Schnittzeichnung zeigt, besteht der Bremskraftver-

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stärker im wesentlichen aus dem Verstärkergehäuse 7, der den Gehäuseinnenraum in die Kammern 20, 23 aufteilende · Rollmembrane 18", dem Membranteller 19, der Gerätefeder 25, den beiden Steuergehäuseteilen 2, 4, dem Tellerventil 1, dem Ventilkolben 16, der Gummireaktionsscheibe 30, der Kolbenstange 14 und der Druckstange 29.

Die Gerätefeder 25 drückt den Membranteller 19 mit dem ersten Steuergehäuseteil 2 über den Dichtsitz 12 an das Tellerventil 1 bzw. die Dichtfläche 11 und über den zweiten Steuergehäuseteil 4 gegen das Verstärkergehäuseteil 7, wozu sich die Gerätefeder 25 über den Membranteller 19 auf dem ersten Steuergehäuseteil 2 abstützt.

Das Tellerventil 1 hat auf der der Dichtfläche 11 abgewandten Seite einen Anschlag 8, der in Lösestellung über die Hülse 36 am'Steuergehäuseteil 4 anschlägt. Das Steuergehäuseteil 4 seinerseits liegt vorzugsweise am Dichtring 5 an und hat somit eine fest definierte hintere Stellung, in dieser Stellung wird der Dichtsitz 9 am Ventilkolben sowie der Dichtsitz 12 im Steuergehäuseteil 2 des zweiteiligen Steuergehäuses 2, 4 gegen die Dichtfläche 11 des Tellerventils 1 gedrückt. Dadurch kann bei Betätigung der Kolbenstange 14 der Veatilkolbendichtsitz,9 sofort abheben und das Gerät spricht ohne Leerweg an.

Bei Betätigung der Kolbenstange 14 läuft das erste Steuergehäuseteil 2 vor, bis der Anschlag 3 das zweite Steuergehäuseteil 4 mitnimmt. Die Lauffläche für den Dichtring ist somit entsprechend kurz ausgebildet. Die beiden Steuergehäuseteile 2, 4 werden durch die Dichtkante 40 des Tellerventils 1 gegeneinander abgedichtet.

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Der Ventilkolben 16 ist nicht mit der Scheibe 6, die zur Einstellung der Geräteübersetzung dient, fest verbunden, da der Anschlag 3 den Öffnungsweg des Ventilkolbens 16 begrenzt. Durch ineinanderschachteln der beiden Steuergehäuseteile 2, 4 wird eine große Führungslänge erreicht und somit ein Ausknicken oder Klemmen der Steuergehäuseteile 2, 4 verhindert.

Die beiden Steuergehäuseteile 2, 4 machen eine Relativbewegung zueinander, und zwar beim Ansprechen des Gerätes, und wenn das Gerat in seine hintere stellung zurückgelaufen ist. Während der gesamten sonstigen Funktion stehen die beiden Steuergehäuseteile 2, 4 relativ zueinander still.

Da sich in der Lösestellung die Gerätefeder 25 und die Kolbenstangenrückholfeder 10 über die Dichtfläche 11 am Tellerventil 1 abstützen, sind die Dichtsitze 9 und 12 vorzugsweise so ausgebildet, daß nach ca. 0,2 mm Verformung des Gummis, eine vergleichsweise große Fläche zum Tragen kommt, um eine Schädigung des Werkstoffs zu vermeiden. Die Begrenzung des Relativweges der beiden Steuergehäuseteile 2, 4 am Anschlag 3 übernimmt ein Federring 17, der von der Seite her aufgesteckt wird.

Das zweite Steuergehäuseteil 4 liegt in der Lösestellung mit seinem Kragen 28 am im Verstärkergehäuseteil 7 eingepreßten Dichtring 5 mit Anschlag 27 an, wobei das Tellerventil 1 mit dem Anschlag 8 über die Hülse 36 im Steuergehäuseteil 4 anschlägt. Der Dichtsitz 9 des Ventilkolbens 16 wird von der Feder 10 an die Tellerventildichtflache

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angedrückt, wobei der Dichtsitz 12 des Steuergehäuseteils 2 von der Gerätefeder 25 über den Membranteller 19 an die Dichtfläche 11 des Tellerventils 1 gedruckt wird. In der in der Zeichnung dargestellten Lage der beiden Steuergehäuseteile 2, 4 herrscht in den Kammern 20, 23 Druckausgleich.

Bei Betätigung wird an der Kolbenstange 14 eine Bewegung in Pfeilrichtung A erzeugt, so daß der Ventilkolbendichtsitz 9 von der Tellerventildichtfläche 11 abhebt und atmosphärischer Druck in die Kammer 20 einströmt. Durch die entstehende Druckdifferenz zwischen den Kammern 20, entsteht eine Kraft, die das erste Steuergehäuseteil 2 in ί Richtung auf den (nicht näher dargestellten) Hauptzylinder

treibt. Die Reaktionskraft zum Dosieren des Gerätes wird über die Gummireaktionsscheibe 30 auf die Kolbenstange 14

' übertragen.

Der Steuergehäusedichtsitz 12 wird von der Tellerventildichtfläche 11 des Tellerventils 1, das mit dem Steuergehäuseteil 2 mitläuft in der ersten Bewegungsphase dichtgehalten, indem sich die Feder 15 über den Steuergehäusedichtsitz 12 abstützt, bis die Dichtsitze 12 und 9 in die sogenannte Sehnüffelstellung eintreten.

Das Steuergehäuse 4 bleibt bei Betätigung zunächst stehen, bis es von dem Federring 17 über einen Anschlag 3 mitgenommen wird. Die Feder 41 unterstützt von der Feder 15 hält die beiden Steuergehäuseteile 2, 4 nach dieser Relativbewegung nun in dieser Stellung fest.

Während des Lösens wird die Kraft an der Kolbenstange 14

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weggenommen, so daß die Feder 10 den Ventilkolben 16 mit Dichtsitz 9 zurückdrücken kann, bis der Steuergehäuse- · dichtsitz 12 öffnet. Der Öffnungsweg wird durch den Anschlag 3 der beiden Steuergehäuseteile 2, 4 begrenzt. Der atmosphärische Druck kann nun aus der Kammer 20 über die Kanäle 31, 32 abgesaugt werden. Der Steuergehäusedichtsitz bleibt so lange geöffnet, bis das Gerät ganz zurückgefahren ist und das Steuergehäuseteil 4 mit seinem Kragen 28 am Anschlag 27 anliegt und der Steuergehäusedichtsitz 12 von der Gerätefeder 25 zurückgedrückt wird. Die beiden Steuergehäuseteile 2, 4 fahren dabei ineinander und der Anschlag 3 wird freigegeben, so daß das Gerät sich nun in Lösestellung befindet.

Der Ventilkolben 16 weist an seinem der Kolbenstange 14 abgewandten Ende eine kugelabschnittsförmige Stirnfläche 42 auf, mit der er an der Scheibe 6 anliegt, wodurch ein Klemmen der Scheibe 6 in ihrer Führung im Steuergehäuseteil 2 vermieden wird.

Bei der Montage wird die Kolbenstange 14 zusammen mit der Hülse 36, dem Tellerventil 1, dem Ventilkolben 16 und der Feder 41 und 15 in das Steuergehäuseteil 2 eingeschoben, wobei sich der Bund 43 an den sich radial ..nach innen zu von der Hülse 36 erstreckenden Nasen 44 abstützt, so daß über die Kolbenstange 14 die Hülse 36 mit Tellerventil 1 und Federn 41 und 15 mit Kraft eingeschoben werden, können, in der Montage-Endphase wird das Steuergehäuseteil 4 auf das Steuergehäuseteil 2 aufgeschoben, wobei die Nasen 45 am Steuergehäuseteil 4 an der Hülse 36 anschlagen und die Federn 41 und 15 auf Vorspannung halten. Mit Hilfe des

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Federringes 17 werden schließlich die beiden Steuergehäuseteile 2, 4 zueinander arretiert.

Ein besonderer Vorteil des Tellerventils 1 besteht darin, daß dieses einerseits am ersten Steuergehauseteil 2 gehalten und geführt ist und mit einer ringförmigen Lippe oder Dichtkante 40 an der zylindrischen Innenwand des zweiten Steuergehäuseteils 4 dichtend anliegt, so daß ein zusätzlicher Dichtring, der die beiden Steuergehäuseteile 2/ 4 gegeneinander abdichtet, eingespart wird.

Um die Kraft, die durch den Atmosphärendruck auf den hinteren Teil des Steuergehäuseteils 4 einwirkt, möglichst klein zu halten, ist die Abdichtung des Tellerventils 1 gegenüber dem Steuergehäuseteil 4 radial weit nach außen verlegt und wird dort von einer Dichtkante 40 besorgt. Das Tellerventil 1 selbst sitzt dichtend am ersten Steuergehäuseteil 2. Durch diese Anordnung wird die atmosphärische Kraft sehr klein und kann durch die Feder 41 vollständig kompensiert werden.

Urn eine Druckstange 29 mit großem Durchmesser in den vorhandenen Bauraum der Steuergruppe unterbringen zu können, ist eine sich an einem Ende trichterförmig verengende Ausnehmung 24 vorgesehen, die einen zylindrischen Teil aufweist, der eine Bewegung der Druckscheibe 33 in das Steuergehäuse 2 hinein zuläßt.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Gummireaktionsscheibe 30 mit einem ersten Abschnitt a versehen, der zylindrisch ausgebildet ist und dessen radial nach außen zu überstehende Partie an einer Stufe (b) des Steuergehäuses 2 anliegt.

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Mit einem zweiten Abschnitt d, der die Form eines Kreiskegelstumpfes hat, füllt die Gummireaktionsscheibe 30 die trichterförmige Ausnehmung des Steuergehäuses 2 aus. Diese im wesentlichen kegelig ausgeformte Gummireaktionsscheibe 30 ist dazu dem trichterförmigen Abschnitt 13 der Ausnehmung 24 genau angepaßt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist die Gummireaktionsscheibe 30' einen ersten zylindrischen Abschnitt a', einen zweiten kegelstumpfförrnigen Abschnitt d¹ und einen dritten zylindrischen Abschnitt e auf, wobei der dritte Abschnitt e einen Durchmesser hat, der demjenigen der Scheibe 6, die zwischen dem Ventilkolben 16 und der Gummireaktionsscheibe 30' angeordnet ist, entspricht, so daß der dritte Abschnitt e in die Bohrung für die Scheibe 6 eintritt.

Die kegelstumpfförmige Ausnehmung der Gummireaktionsscheibe 30, 30' ermöglicht die Verwendung eines sehr weichen und elastischen Werkstoffs, wobei die infolge von Temperaturunterschieden auftretende Vergrößerung des Volumens der Gummireaktionsscheibe 30, 30' dadurch kompensiert wird, daß der Werkstoff in den Spalt zwischen der Scheibe 6 und der Gummireaktionsscheibe 30, 30" fließt, da die große hauptzylinderseitige Stirnfläche der Gummireaktionsscheibe 30, 30' fest an der von einer Feder vorgespannten Druckstange 29 des Hauptzylinderkolbens anliegt. Eine Verringerung des Spaltes zwischen der Scheibe 6 bzw. dem Ventilkolben 16 und der Gummireaktionsscheibe 30, 30' hat den überaus günstigen Effekt, daß sich der Ansprech- oder Leerweg des Bremskraftverstärkers verringert.

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Auflistung der Einzelteile

1	Tellerventil
2	Steuergehäuseteil
.3	Anschlag
4	Steuergehäuseteil
5	Dichtring
6	Scheibe
7	Verstarkergehäuse
8	Anschlag
9	Dichtsitz
10	Kolbenrückholfeder
11	Dichtfläche
12	Dichtsitz
13	trichterförmiger Abschnitt
14	Kolbenstange
15	Feder
16	Ventilkolben
17	Federring
13	Rollmembrane
19	Membranteller
20	- Kammer
21	Stirnfläche
23	Kammer
24	Ausnehmung
25	Gerätefeder
27	Anschlag
28	Kragen
29	Druckstange
30	Gummireaktionsscheibe

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(Auflistung Einzelteile)

31 Kanal

32 Kanal

33 Druckscheibe 36 Hülse

40 Dichtkante

41 Feder

42 Stirnfläche

43 Bund

44 Nase

45 Nase

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Claims

ALFRED TEVES GMBH 07.05.1985

Frankfurt (M) ZL/Tu/k

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Patentansprüche

1. Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker mit mindestens einem gegenüber dem Verstärkergehäuse (7) abgedichteten Verstärkerkolben (.18, 19) und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolbenstange (14) zum Betätigen eines Doppelventils (11, 9 bzw. 11, 12), durch welches eine Arbeitskammer (20) des Bremskraftverstärkers wahlweise mit Unterdruck oder höherem Differenzdruck verbindbar ist, in dem ein erstes Ventil (11, 12) durch einen Ventilsitz (12) am Verstärkerkolben (18, 19) und ein in Richtung des Ventilsitzes (12) vorgespanntes Ventilglied (1) und ein zweites Ventil (9, 11) durch dasselbe Ventilglied (1) und einem mit der Kolbenstange (14) verbundenen Ventilkolben (16, 9) gebildet ist, wobei der Verstärkerkolben (18, 19) mit einem Steuergehäuse (2, 4) in Wirkverbindung steht, in dem der Ventilkolben (16) verschiebbar gelagert ist und wobei im Steuergehäuse (2, 4) eine Gummireaktionsscheibe (30, 30') gehalten ist, auf die einerseits der Steuerkolben (16) einwirkt und andererseits eine mit dem Kolben des Hauptzylinders verbundene Druckstange (29), dadurch gekennzeichnet , daß die Gummireaktionsscheibe (30, 30') einen kreisscheibenformig aus-

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geformten, sich flanschartig radial nach außen zu erstreckenden ersten Abschnitt (a,'a'J aufweist, dessen eines Ende an der den Kolben des Hauptzylinders verschiebenden Druckstange (2.9) anliegt, und einen zweiten Abschnitt (d, d¹) aufweist, der sich an den ersten Abschnitt (a, a¹) anschließt und als Kugelabschnitt oder als Kreiskegelstumpf ausgebildet ist, wobei die den zweiten Abschnitt (d, d¹) ventilkolbenseitig begrenzende kreisscheibenförmige Stirnfläche (21, 21') kleiner bemessen ist, als die an den ersten Abschnitt (a, a·) angrenzende Querschnittsfläche.

Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummireaktionsscheibe (30, 30·) einen ersten Abschnitt (a, a¹, a") aufweist, der die Konfiguration eines Kreiszylinders hat, an den sich der zweite als Kegelstumpf ausgebildete Abschnitt (d, d¹) anschließt, wobei die kleinere, eine Kreisscheibe bildende Stirnfläche (21, 21") des zweiten Abschnitts (d, d¹) dem Ventilkolben (16) zugekehrt ist und wobei der erste Abschnitt (a, a¹) radial nach außen zu über die Mantelfläche des zweiten Abschnitts mit einem flanschartigen umlaufenden Rand hervorsteht, der in eine ringförmige Nut im Steuerventilgehäuse (2) eingreift oder an einer stufe der Längsbohrung des Steuerventilgehäuses (2) anliegt.

Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummireaktionsscheibe (30¹) einen ersten Abschnitt (a¹) aufweist, der die Form eines

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Kreiszylinders hat, an den sich ein zweiter Abschnitt (d¹) in Form eines Kegelstuwpfes anschließt, wobei · der zweite Abschnitt (d¹) in einen dritten Abschnitt (e) übergeht, der die Form eines Kreiszylinders kleineren Durchmessers hat.

4. Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sich an den ersten Abschnitt (a' ) der Gummireaktionsscheibe (30¹) in Form eines Kreiszylinders anschließende zweite kegelstumpfförmige Abschnitt (d¹) eine kreisscheibenforraige Stirnfläche (21¹) aufweist, deren Durchmesser dem Durchmesser des Ventilkolbens (16) und/oder der Scheibe (6) entspricht.

5. ' Vakuunibetriebener Bremskraftverstärker nach einem

oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausnehmung (24) im hauptzylinderseitigen Ende des Steuergehäuses (2, 4) für die Halterung und Führung der Gummireaktionsscheibe (30, 30') eine sich quer zur Längsachse des Steuerventilgehäuses (2) erstreckende Fläche für die Abstützung des flanschartig ausgebildeten ersten Abschnitt (a, a¹) aufweist, wobei sich, in Richtung auf den Ventilkolben (16) zu, ein trichterförmiger Teil (13, 13") zur Aufnahme des kegeligen zweiten Abschnitts (d, d¹) der Gummireaktionsscheibe (30, 30') an diese Fläche anschließt.

6. Vakuumbetriebener Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

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gekennzeichnet, daß der dritte Abschnitt (e) der Gummireaktionsscheibe (30^f) einen Durchmesser aufweist, der demjenigen des Ventilkolbens (16) und/oder der Scheibe (6) entspricht.