DE3537237A1 - Vakuumbremskraftverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vakuumbremskraftverstärker mit einer gegenüber dem Unterdruckgehäuse abgedichteten beweglichen Wand, die durch einen Membranteller und eine am Membranteller teilweise anliegende Rollmembran gebildet ist, und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolben­ stange zum Betätigen eines Steuerventils, das eine Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers wahlweise mit Unterdruck oder höherem Differenzdruck verbindet und einen in einem Steuerventilgehäuse axial verschiebbaren Steuer­ ventilkolben aufweist, der unter Zwischenschaltung eines Reaktionselementes auf das Ende einer Druckstange ein­ wirkt, wobei die Rollmembran das Steuerventilgehäuse dichtend umgreift und mittels eines Randwulstes in einer Umfangsnut des Steuerventilgehäuses eingespannt ist.

Bei derartigen bekannten Bremskraftverstärkern besteht jedoch unter bestimmten Bedingungen die Gefahr des Aus­ knöpfens der Rollmembran, die die Funktionsicherheit solcher Bremsgeräte erheblich beeinträchtigt. Diese Gefahr tritt insbesondere infolge von Staudruck im Bremsgerät durch dessen Betätigung ohne Unterdruck bzw. mit ver­ schlossenen Rückschlagventilabgängen sowie durch Ein­ leitung eines Überdrucks bei Fehlzündungen im Motor auf, da aufgrund des im Bremskraftverstärkergehäuse herrschen­ den Druckes eine in radialer Richtung wirkende Kraft­ komponente entsteht, die es versucht, den Ringwulst der Rollmembran aus der Umfangsnut des Steuerventilgehäuses herauszuziehen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den vorstehenden Nachteil zu vermeiden, und einen Vakuumbrems­ kraftverstärker mit den gattungsgemäßen Merkmalen so aus­ zugestalten, daß unter Beibehaltung der Bauart und der Geräte-Kenndaten die Betriebssicherheit des Vakuumbrems­ kraftverstärkers bei Verwendung der ohnehin vorhandenen Teile gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Patentantspruches 1 angegebenen Merk­ male gelöst.

Vorzusgweise ist dabei das Halteelement unverschiebbar auf dem Steuerventilgehäuse angeordnet, wobei es sich bei Bremsbetätigung zusammen mit der beweglichen Wand in Längsrichtung des Vakuumbremskraftverstärkers bewegt. Um dem Randwulst der Rollmembran sicheren Halt in radialer Richtung des Vakuumbremskraftverstärkers zu bieten, ist das Haltelement durch einen ersten Ring und einen zweiten Ring gebildet, die in Abstand voneinander koaxial ange­ ordnet und durch axial verlaufende Stege miteinander ver­ bunden sind, wobei die radial innenliegende Fläche des ersten Ringes an der radial außenliegenden Oberfläche des Randwulstes anliegt bzw. im Abstand von der radial außen­ liegenden Oberfläche des Randwulstes angeordnet ist. Die zwischen den Stegen gebildeten Schlitze gewährleisten eine funktionsgerechte Belüftung des Gerätes.

Um einen festen Sitz des Haltelementes auf dem Steuer­ ventilgehäuse zu gewährleisten, weist der zweite Ring wengistens zwei gegenüberliegende, sich radial nach innen erstreckende kreissegmentförmige Vorsprünge auf, wobei das Halteelement in einer senkrecht zur Gehäuse­ längsrichtung stehenden Ebene auf dem Steuerventilgehäuse angeordnet ist, die durch sich radial erstreckende Luft­ führungskanäle verläuft, in die die Vorsprünge einrasten und das Haltelement gegen axiales Verschieben sichern.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß am Haltelement ein Luftfilter- bzw. Dämpfungselement, vorzugsweise ein Polyurethan-Schaumring, vorgesehen ist, wobei die axial verlaufenden Stege eine im wesentlichen ringförmige Ringfläche bilden, die als An­ lagefläche für das Luftfilter- bzw. Dämpfungselement dient.

Die Erfindung ist im nachfolgenden Text anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei einander ent­ sprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen mit dem erfindungsgemäßen Haltelement ausge­ statteten Vakuumbremskraftverstärker,

Fig. 2 eine Teildarstellung einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gegenstandes,

Fig. 3 ein Haltelement zur radialen Sicherung des Randwulstes der Rollmembran im Teilschnitt, und

Fig. 4 eine Einbaustudie des Haltelementes nach der Erfindung.

Der Bremskraftverstärker gemäß Fig. 1 und 2 weist ein Unterdruckgehäuse 1 auf, das durch eine axial bewegliche Wand 2 in eine Arbeitskammer 3 und eine Unterdruckkammer 4 unterteilt ist. Die axial bewegliche Wand 2 besteht aus einem aus Blech tiefegezogenen Membranteller 5 und einer daran anliegenden flexiblen Membran 6, die nicht näher dargestellt zwischen dem äußeren Umfang des Membrantellers 5 und dem Unterdruckgehäuse 1 eine Rollmembran als Ab­ dichtung bildet.

Ein durch eine Kolbenstange 8 betätigbares Steuerventil 9 weist einen mit der Kolbenstange 8 verbundenen Steuer­ ventilkolben 10 auf, der in einem Steuerventilgehäuse 11 Ventilöffnungen in der Weise freigibt, daß die Arbeits­ kammer 3 in der dargestellten, nicht betätigten Stellung mit der Unterdruckkammer 4 über seitlich im Steuerventil­ gehäuse 11 verlaufende Luftführungskanäle 12 verbunden ist, die stirnseitig am Umfang des Steuerventilgehäuses 11 ausmünden. Bei einer Betätigung des Steuerventils 9, d.h., bei einer axialen Verschiebung der Kolbenstange 8, wird die Verbindung von der Unterdruckkammer 4 zur Arbeits­ kammer 3 unterbrochen; die Arbeitskammer 3 wird mit der Atmosphäre verbunden, so daß sich die bewegliche Wand 2 zur Unterdruckkammer 4 hin bewegt.

Die Bremskraft wird über eine in einer stirnseitigen Vertiefung des Steuerventilgehäuses 11 aufgenommene, gummielastische Reaktionsscheibe 13 und über eine Druck­ stange 14, die einen Kopfflansch 15 aufweist, auf einen Betätigungskolben eines (nicht dargestellten) Haupt­ zylinder der Bremsanlage übertragen, der am unterdruck­ seitigen Ende des Bremskraftverstärkers angebracht ist.

Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Druckfeder, die sich an der vakuumseitigen Stirnwand des Unterdruck­ gehäuses 1 und an einem Flansch abstützt, hält die be­ wegliche Wand 2 in der gezeigten Ausgangsstellung.

Bei Betätigung des Bremspedals wird die Kolbenstange 8 mit dem Ventilkolben 10 entgegen der Kraft einer Feder 24 nach links verschoben. Dabei drückt die Feder 24 des Teller­ ventils 23 dieses nach links auf den Sitz 22 im Steuer­ ventilgehäuse 11 und der Luftführungskanal 12 wird ver­ schlossen. Im weiteren Verlauf der Bewegung wandert der Sitz 18 am Ventilkolben 10 vom Tellerventil 23 weg, der Außenluftdurchlaß 26 wird geöffnet. Jetzt ist für die atmosphärische Luft der Weg durch den Außenluftdurchlaß 26 im Steuerventilgehäuse 11 zur rechten Seite des Ventil­ kolbens 10 frei, wodurch das Vakuum in der Arbeitskammer 3 abgebaut wird. Die infolge der nun rechts und links der beweglichen Wand 2 herrschenden Druckdifferenz entstehende Kraft verschiebt diese entgegen der Kraft der Druckfeder nach links, ebenso die Druckstange 14 und den Kolben im Hauptzylinder. Der sich nach Überfahren der Ausgleichs­ bohrung durch die Primärmanschette im Hauptzylinder auf­ bauende Druck übt über den Kolben und die Druckstange 14 eine Reaktionskraft auf die Reaktionsscheibe 13 ent­ sprechend dem Übersetzungsverhältnis aus. Der Reaktions­ druck wird ebenfalls auf den Ventilkolben 10 übertragen, wodurch dieser nach rechts verschoben wird und sich mit seinem Sitz 18 dichtend auf das Tellerventil 23 aufsetzt. Damit sind Luftführungskanal 12 und Außenluftdurchlaß 26 geschlossen. Der Ventilkolben 1 hat hiermit seine soge­ nannte Bereitschaftsstellung eingenommen.

Bei Vollbremsung erfolgt die ständige Öffnung des Außen­ luftdurchlasses, wodurch sich die maximal erreichbare Druckdifferenz an der beweglichen Wand 2 und damit der maximale Unterstützungsdruck einstellt. Der Aussteuerdruck des Gerätes ist hiermit erreicht. Ein noch größerer Druck im Hauptzylinder kann jetzt nur noch durch zusätzliche Kraft auf die Kolbenstange 8 durch die Fahrerfußkraft er­ zielt werden. Bei vollkommener Zurücknahme des Bremspedals kehrt der Ventilkolben 10 in seine Ausgangsstellung zurück, wobei der Außenluftdurchlaß 26 geschlossen und der Vakuumdurchgang 1, 27, 28 ständig geöffnet ist. Infolge des sich zwangsläufig damit ergebenden Vakuumausgleichs an der beweglichen Wand 2 wird auf diese keine Kraft mehr aus­ geübt und die Rückstellkraft der im Bremsverstärkergehäuse 1 angeordneten Feder reicht aus, die bewegliche Wand 2 in ihre Lösestellung zurückzubringen. Damit fährt auch der Kolben des Hauptzylinders in seine Lösestellung zurück.

Baut sich nun, z.B. bei Betätigung des Bremsgerätes ohne Unterdruck oder mit verschlossenen Vakuumdurchgängen 12, 27, 28, in der Unterdruckkammer 4 Staudruck auf, so ent­ steht eine in radialer Richtung des Bremskraftverstärkers gerichtete Kraftkomponente. Unter der Wirkung dieser Radialkraft kann die Rollmembran 6, die mittels ihres Randwulstes 38 in einer Umfangsnut des Steuerventil­ gehäuses 11 eingespannt ist, aus der Nut geknöpft werden, wodurch der Bremskraftverstärker außer Betrieb gesetzt wird.

Um das Ausknöpfen oder Herausrutschen der Rollmembran 6 aus der Umfangsnut des Steuerventilgehäuses 11 zu ver­ hindern, ist ein Haltelement 35 vorgesehen, das in einem durch die Oberfläche des Steuerventilgehäuses 11 und einem Halsteil 31 der hinteren Unterdruckgehäuseschale 29 ge­ bildeten Ringraum b angeordnet ist und den Randwulst 38 der Rollmembran 6 gegen die Wirkung der Radialkraft sichert.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß das Steuer­ ventilgehäuse 11 einen quer zur Gerätelängsachse ver­ laufenden Luftführungskanal 27 aufweist, der den Ventil­ raum 28 hinter dem Steuerventil 9 mit der Arbeitskammer 3 verbindet und durch den bei Betätigung des Bremspedals die Außenluft strömt. In diesem Luftführungskanal 27 ist das Haltelement 35 auf dem Steuerventilgehäuse 11 axial un­ verschiebbar gehalten.

Wie die Fig. 2 zeigt, kann das Haltelement 35 gleichzeitig vorzugsweise als Halter eines Luftfilter- bzw. Dämpfungs­ elementes 36 dienen, dessen Aufgabe vor allem darin be­ steht, die bei schnellem Einströmen der Außenluft in die Arbeitskammer 3 durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten be­ dingten Geräusche zu reduzieren. Das Dämpfungslement 36 kann dabei mit Vorteil durch einen Polyurethan-Schaumring gebildet sein, der auf die in die Arbeitskammer 3 mit hoher Geschwindigkeit einströmende Außenluft dämpfend wirkt, so daß die Luft gezwungen wird, sich vor dem Polyurethan-Schaumring zu verteilen, und ihn mit niedrigerer Geschwindigkeit zu durchströmen.

Das in Fig. 3 im Teilschnitt gezeigte Haltelement 35 ist dabei durch einen ersten Ring 41 sowie einen zweiten Ring 42 gebildet, wobei die beiden Ringe 41, 42 in axialem Ab­ stand voneinander koaxial angeordnet und mittels einer Vielzahl von sich axial zwischen den beiden Ringen 41, 42 erstreckenden Stegen 43 miteinander verbunden sind. Die zwischen den einzelnen Stegen 43 entstehenden Schlitze 44 ermöglichen dabei eine für einwandfreie Funktion des Bremsgerätes erforderliche Belüftung desselben.

Fig. 4 zeigt schließlich eine Einbaustudie des Halte­ elementes 35 im Unterdruckgehäuse 1 des Vakuumbremskraft­ verstärkers nach der Erfindung. Der Figur sind auch zwei gegenüberliegende, kreissegmentförmige Vorsprünge 45 zu entnehmen, die an der radial innenliegenden Fläche des zweiten Ringes 42 vorgesehen sind. Die Vorsprünge 45 rasten im eingebauten Zustand des Haltelementes 35 in die sich im Steuerventilgehäuse 11 radial erstreckenden Luft­ führungskanäle 27 ein und stützen sich an der Wandung der Luftführungskanäle 27 ab. Obwohl die in der Zeichnung dar­ gestellte Anordnung einen geringen Abstand zwischen der Oberfläche des Randwulstes 38 und der radial innen­ liegenden Fläche 46 des ersten Ringes 41 aufweist, ist es auch denkbar, daß der erste Ring 41 mit seiner radial innenliegenden Fläche 46 unmittelbar am Randwulst 38 der Rollmembran 6 anliegt.

Claims (9)

1. Vakuumbremskraftverstärker mit einer gegenüber dem Unterdruckgehäuse abgedichteten beweglichen Wand, die durch einen Membranteller und eine am Membranteller teilweise anliegende Rollmembran gebildet ist, und einer mit einem Bremspedal gekoppelten Kolbenstange zum Betätigen eines Steuerventils, das eine Arbeits­ kammer des Bremskraftverstärkers wahlweise mit Unter­ druck oder höherem Differenzdruck verbindet und einen in einem Steuerventilgehäuse axial verschiebbaren Steuerventilkolben aufweist, der unter Zwischen­ schaltung eines Reaktionselementes auf das Ende einer Druckstange einwirkt, wobei die Rollmembran das Steuerventilgehäuse dichtend umgreift und mittels eines Randwulstes in einer Umfangsnut des Steuer­ ventilgehäuses eingespannt ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einem durch die zylindrische Oberfläche des Steuerventilgehäuses (11) und einem Halsteil (31) des Unterdruckgehäuses (1) gebildeten Ringraum (b) ein Haltelement (35) ange­ ordnet ist, durch welches der Randwulst (38) der Rollmembran (6) gegen die Wirkung von Radialkräften gesichert wird.

2. Vakuumbremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltelement (35) unverschiebbar auf dem Steuerventilgehäuse (11) ge­ halten ist.

3. Vakuumbremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halte­ element (35) durch einen ersten Ring (41) und einen zweiten Ring (42) gebildet ist, die in Abstand von­ einander koaxial angeordnet und durch axial ver­ laufende Stege (43) miteinander verbunden sind.

4. Vakuumbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die radial innenliegende Fläche (46) des ersten Ringes (41) an der radial außen­ liegenden Oberfläche des Randwulstes (38) anliegt.

5. Vakuumbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die radial innenliegende Fläche (46) des ersten Ringes (41) im Abstand von der radial außen­ liegenden Oberfläche des Randwulstes (38) angeordnet ist.

6. Vakuumbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der zweite Ring (42) wenigstens zwei ge­ genüberliegende, sich radial nach innen erstreckende kreissegmentförmige Vorsprünge (45) aufweist.

7. Vakuumbremskraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltelement (35) in einer senkrecht zur Gehäuselängsrichtung stehenden Ebene auf dem Steuerventilgehäuse (11) angeordnet ist, die durch sich radial erstreckende Luftführungs­ kanäle (27) verläuft, in die die Vorsprünge (45) ein­ rasten und das Haltelement (35) gegen axiales Ver­ schieben sichern.

8. Vakuumbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß am Halteelement (35) ein Luftfilter- bzw. Dämpfungselement (36), vorzugsweise ein Polyurethan- Schaumring, vorgesehen ist.

9. Vakuumbremskraftverstärker nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die axial verlaufenden Stege (43) eine im wesentlichen ringförmige Fläche bilden, die als An­ lagefläche für das Luftfilter- bzw. Dämpfungselement (36) dient.