PNEUMATIC POWER BOOSTER, PARTICULARLY FOR BRAKE INSTALLATIONS OF MOTOR VEHICLES

Abstract: The casing (10) of a servo-brake has a casing collar (30) from which a tubular extension (80) projects axially towards the outside. Inside the casing (10) and its tubular extension (80) are arranged in an axially movable manner in relation to one another two control units (40, 50), each comprising a valve seat (42, 52) and connected to the mobile partition wall (12) and to a force delivery unit (54) or actuating unit (64). A valve closure unit (70) is pressed by means of at least one spring (72) against the actuating unit (64) and, depending on the position of the valve seats (42, 52), is located against one or other of the seats, or against both, which enables regulation of the pressures in the two chambers (14, 16). A stop (68) on the actuating unit (64) is kept, when the force amplifier is at rest, by the spring (72) against a stop (90) on the end of the tubular extension (80) at a distance from the casing (10). The tubular extension (80) is surrounded by the collar of the casing (30); from an end position which it assumes when at rest it can be inserted in a telescopic manner into the casing (10) and is made leakproof against the collar of the casing (30).

Description: Pneumatischer Kraftverstärker, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Kraftverstärker, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit - einem Gehäuse, das einen Gehäusehals aufweist, von dem eine rohrförmige Verlängerung axial nach aussen ragt, - mindestens einer beweglichen Trennwand, die im Gehäuse zwei Kammern voneinander trennt, welche mit Quellen unterschiedlichen Druckes verbindbar sind, - zwei Steuerkörpern, die innerhalb des Gehäuses und seiner rohrförmigen Verlängerung in bezug zueinander axial verstellbar angeordnet sind, je einen Ventilsitz aufweisen und mit der beweglichen Trennwand und einem Kraftabgabeglied bzw. mit einem Betätigungsglied verbunden sind, - einem Ventilschliesskörper, der über mindestens eine Feder am Betätigungsglied abgestützt ist und, abhängig von den Stellungen der Ventilsitze, an dem einen oder anderen von ihnen oder an beiden anliegt, wodurch die Drücke in den beiden Kammern gesteuert werden, und - einem Anschlag am Betätigungsglied, der im Ruhezustand des Kraftverstärkers von der genannten Feder an einem Anschlag am vom Gehäuse entfernten Ende der rohrförmigen Verlängerung anliegend gehalten ist. Bei einem bekannten Kraftverstärker dieser Gattung (US-A 4 227 371) ist die rohrförmige Verlängerung an einer hinteren Gehäusehälfte derart einstückig ausgebildet oder befestigt, dass der am hinteren Ende der rohrförmigen Verlängerung ausgebildete Anschlag einen vorbestimmten Abstand vom Gehäusehals hat. Das Betätigungsglied hat einen nach hinten aus der rohrförmigen Verlängerung axial herausragenden Abschnitt, der beim Betätigen des Kraftverstärkers in die rohrförmige Verlängerung hineinverschoben wird und deshalb eine Länge hat, die mindestens ebenso gross ist wie der grösstmögliche Weg des Betätigungsgliedes. Erst hinter diesem verhältnismässig langen im Ruhezustand aus der rohrförmigen Verlängerung herausragenden Abschnitt kann ein Bremspedal od.dgl. am Betätigungsglied angelenkt sein. Die gesamte Baulänge des Kraftverstärkers einschliesslich Betätigungsglied ist deshalb gross. Bei einem anderen bekannten pneumatischen Kraftverstärker, der weitgehend der eingangs beschriebenen Gattung entspricht (DE-A 3 232 664) ist am Gehäusehals anstelle einer rohrförmigen Verlängerung ein Faltenbalg befestigt, der sich nach hinten erstreckt und hinter einem zylindrischen Ventilgehäuse, das zu einem der Steuerkörper gehört, dicht an dem Betätigungsglied befestigt ist. Das Betätigungsglied ragt nach hinten nur geringfügig aus dem Faltenbalg heraus und trägt unmittelbar hinter diesem eine Lasche zur Anlenkung an einem Bremspedal. Bei Betätigung dieses Kraftverstärkers wird der Faltenbalg nach vorne zusammengedrückt, so dass er dem Betätigungsglied nicht im Wege steht. Nach einer Betätigung dieses bekannten Kraftverstärkers bewegt sich das Betätigungsglied soweit zurück, dass der mit ihm verbundene Steuerkörper mit seinem Ventilsitz den Ventilschliesskörper um eine erhebliche Strecke vom Ventilsitz des anderen Steuerkörpers ab hebt. Dies hat zur Folge, dass die beiden Kammern des Gehäuses miteinander verbunden werden und ein in der vorderen dieser Kammern herrschender Unterdruck sich uneingeschränkt auch in der hinteren Kammer ausbreitet. Bei erneuter Betätigung des Kraftverstärkers muss das Betätigungsglied die genannte Strecke in umgekehrter Richtung zurücklegen, ehe das Ventilschliessglied die Verbindung zwischen den beiden Kammern unterbricht und anschliessend die hintere von ihnen mit der umgebenden Atmosphäre verbindet, um zwischen den beiden Kammern einen Druckunterschied zu erzeugen, aus dem sich die gewünschte Kraftverstärkung ergibt. Ein solcher Leerweg lässt sich bei dem zuerst beschriebenen bekannten Kraftverstärker (US-A 4 227 371) nahezu vollständig vermeiden, indem die hintere Endstellung des Betätigungsgliedes durch den an diesem befestigten Anschlag und den damit zusammenwirkenden Anschlag am vom Gehäuse entfernten Ende der rohrförmigen Verlängerung derart festgelegt wird, dass beide Ventilsitze in einer Steuerstellung verharren, in der sie das Ventilschliessglied gleichzeitig berühren. Damit wird erreicht, dass der Kraftverstärker sofort anspricht, d.h. praktisch ohne Leerhub des Betätigungsgliedes und ohne Zeitverlust. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Baulänge eines Kraftverstärkers der eingangs beschriebenen Gattung einschliesslich seines Betätigungsgliedes zu verringern, ohne das beschriebene verzögerungslose Ansprechverhalten preiszugeben. Die Aufgabe ist, ausgehend von einem pneumatischen Kraftverstärker der eingangs beschriebenen Gattung, erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die rohrförmige Verlängerung vom Gehäusehals umschlossen, aus einer Endstellung, die sie im Ruhezustand einnimmt, teleskopartig in das Ge häuse einfahrbar und gegen den Gehäusehals abgedichtet ist. Damit wird erreicht, dass die rohrförmige Verlängerung mit ihrem hinteren Anschlag zwar im Ruhezustand die Stellung des Betätigungsgliedes und somit auch der Ventilsitze genau festlegt, bei Betätigung jedoch im wesentlichen die gleiche Bewegung wie das Betätigungsglied ausführt, so dass dieses keinen aus der rohrförmigen Verlängerung herausragenden Abschnitt von erheblicher Länge aufzuweisen braucht. Beim Gegenstand der Erfindung kann ebenso wie bei dem eingangs beschriebenen bekannten Kraftverstärker der mit der beweglichen Trennwand verbundene Steuerkörper ein in die rohrförmige Verlängerung hineinragendes, gegen diese abgedichtetes zylindrisches Ventilgehäuse aufweisen. Für diesen Fall ist die Erfindung zweckmässigerweise dadurch weitergebildet, dass die rohrförmige Verlängerung auf dem Ventilgehäuse geführt und zusammen mit diesem und dem zugehörigen Steuerkörper gegenüber dem Gehäuse begrenzt kippbar ist. Dadurch wird jegliche Verspannung oder Verklemmung bei Achsfluchtungsfehlern zwischen dem Gehäuse und den ihm gegenüber axial verschiebbaren Bauteilen vermieden. Ferner kann bei dem Erfindungsgegenstand auch das Merkmal des eingangs beschriebenen bekannten Kraftverstärkers verwendet werden, dass der mit der beweglichen Trennwand verbundene Steuerkörper zwischen seinem Ventilsitz und einer der beiden Kammern einen radialen Kanal aufweist. In diesem Fall ist der erfindungsgemässe Kraftverstärker zweckmässigerweise dadurch weitergebildet, dass die rohrförmige Verlängerung nahe ihrem gehäuseseitigen Ende einen Vorsprung aufweist, der in den radialen Kanal hi delrandes 28 zwischen den Gehäuseteilen 20 und 24 dicht eingespannt ist, sowie einen inneren Randwulst 38, der zusammen mit der Stützplatte 34 an einem mittig angeordneten, äusseren Steuerkörper 40, befestigt ist und gegen diesen ebenfalls abdichtet. Am äusseren Steuerkörper 40 ist ein nach hinten weisender ringförmiger äusserer Ventilsitz 42 sowie ein diesen umschliessendes, nach hinten offenes Ventilgehäuse 44 ausgebildet. Der Ringraum zwischen äusserem Ventilsitz 42 und Ventilgehäuse 44 ist durch mindestens einen achsparallelen Kanal 46 mit der vorderen Kammer 14 verbunden. Der Raum unmittelbar innerhalb des ringförmigen äusseren Ventilsitzes 42 ist durch mindestens einen zunächst ebenfalls achsparallel nach hinten führenden und dann radialen Kanal 48 mit der hinteren Kammer 16 verbunden. Innerhalb des äusseren Steuerkörpers 40, gleichachsig mit diesem, ist ein innerer Steuerkörper 50 angeordnet, der einen ebenfalls nach hinten weisenden ringförmigen inneren Ventilsitz 52 aufweist. Beide Steuerkörper 40 und 50 sind in bezug zueinander und zum Gehäuse 10 axial verschiebbar. Dem äusseren Steuerkörper 40 ist ein axial angeordnetes, stangenförmiges Kraftabgabeglied 54 zugeordnet, das sich mit einer an ihm ausgebildeten Fussplatte 56 an einem Elastomerkörper 58 abstützt. Der Elastomerkörper 58 ist im äusseren Steuerkörper 40 zwischen der Fussplatte 56 und dem inneren Steuerkörper 50 hohlraumfrei aufgenommen und ist im Durchmesser ebenso gross wie die Fussplatte 56 und erheblich grösser als der innere Steuerkörper 50. Der Elastomerkörper 58 bildet somit einen quasihydraulischen Kraftübersetzer zwischen dem inneren Steuerkörper 50 und der Fussplatte 56 des Kraftabgabegliedes 54. Das Kraftabgabeglied 54 wirkt mit dem erwähnten, nicht dargestellten Hauptbremszylinder zusammen, der durch eine Aussparung 60 des vorderen Gehäuseteils 20 hineinragt. Vor dem Einbau des Hauptbremszylinders ist das Kraftabgabeglied 54 durch eine am äusseren Steuerkörper 40 befestigte Sicherungskappe 62 gegen Herausfallen gesichert. Am inneren Steuerkörper 50 ist ein stangenförmiges Betätigungsglied 64 gelenkig befestigt. Das Betätigungsglied 64 erstreckt sich axial nach hinten und hat einen Gewindeabschnitt 66, auf den ein mutterartiger Anschlag 68 von radial nach aussen offenem, annähernd U-förmigem Querschnitt aufgeschraubt ist. Den beiden ringförmigen Ventilsitzen 42 und 52 ist ein gemeinsamer, ebenfalls ringförmiger Ventilschliesskörper 70 zugeordnet, der rings um das Betätigungsglied 64 angeordnet und an diesem durch eine vordere Feder 72 in Form einer Kegelschraubenfeder derart abgestützt ist, dass er stets an mindestens einem der beiden Ventilsitze 42 und 52 anliegt. Der Ventilschliesskörper 70 ist als Elastomerkörper mit Metalleinlage einstückig mit einer Schlauchmembran 74 ausgebildet, die einen Randwulst 76 aufweist und mit diesem über den hinteren Rand des Ventilgehäuses 44 greift. Zwischen dem Randwulst 76 und dem mutterartigen Anschlag 68 ist eine hintere Feder 78 eingespannt, die ebenfalls die Form einer Kegelschraubenfeder hat und für eine dichte Anlage des Randwulstes am Ventilgehäuse 44 sorgt. Im Gehäusehals 30 ist teleskopartig verschiebbar eine rohrförmige Verlängerung 80 geführt, die sich axial nach hinten erstreckt und an ihrem vorderen Ende einen Flansch 82 aufweist, der in der abgebildeten Ruhestellung des Bremskraftverstärkers an einer Schulter 84 am Übergang zwischen Gehäusehals 30 und hinterem Gehäuseteil 24 anliegt. Unmittelbar hinter dem Flansch 82 ist an der rohrförmigen Verlängerung 80 ein radial nach innen ragender Vorsprung 86 ausgebildet, der in den radialen Kanal 48 des äusseren Steuerkörpers 40 eingreift und diesem eine begrenzte axiale Relativverschiebung in beiden Richtungen ermöglicht. Der Hauptteil der rohrförmigen Verlängerung 80 ist ein innen und aussen glatter Zylinder, der aussen durch eine handelsübliche Lippendichtung 88 gegen den Gehäusehals 30 und innen durch den Randwulst 76 gegen das Ventilgehäuse 44 abgedichtet ist. Am hinteren Ende der rohrförmigen Verlängerung 80 ist ein Anschlag 90 in Form eines ungefähr radial nach innen ragenden Kragens ausgebildet, an dem der Anschlag 68 in der abgebildeten Ruhestellung des Kraftverstärkers anliegt. Innerhalb des von den Anschlägen 68 und 90 umschlossenen Raumes ist ein Staubfilter 92 angeordnet, durch den Umgebungsluft jedenfalls bis zum Ventilschliesskörper 70 strömen kann. Die abgebildete Ruhestellung der beschriebenen beweglichen Bauteile wird von einer Rückstellfeder 94 aufrechterhalten, die zwischen dem vorderen Gehäuseteil 20 und dem äusseren Steuerkörper 40 mit einer axialen Vorspannkraft eingebaut ist, die erheblich grösser ist als die Summe der Kräfte der beiden Federn 72 und 78. Wenn der Motor des Fahrzeugs, in das der dargestellte Kraftverstärker eingebaut ist, nach längerem Stillstand in Betrieb gesetzt wird, entsteht in der vorderen Kammer 14 ein Unterdruck, während in der hinteren Kammer 16 zunächst noch Atmosphärendruck herrscht. Infolge dieses Druckunterschiedes wird die bewegliche Trennwand 12, und mit ihr der äussere Steuerkörper 40, um eine kaum wahrnehmbare Strecke nach vorne verschoben, so dass die hintere Kammer 16 über den radialen Kanal 48, den sich öffnenden Spalt zwischen dem äusseren Ventilsitz 42 und dem Ventilschliesskörper 70 und schliesslich über den achsparallelen Kanal 46 in die vordere Kammer 14 entlüftet wird, bis der Druckunterschied zwischen den beiden Kammern soweit vermindert- ist, dass die Rückstellfeder 94 imstande ist, wieder den Ausgangszustand herzustellen, in dem beide Ventilsitze 42 und 52 am Ventilschliesskörper 70 anliegen. Wenn nun zur Betätigung der Bremsen des Fahrzeugs das Bettigungsglied 64 nach vorne verschoben wird, löst sich der innere Ventilsitz 52 sofort vom Ventilschliesskörper 70, der daraufhin mit der gesamten Kraft der Feder 72 nur noch gegen den äusseren Ventilsitz 42 gedrückt wird. Deshalb strömt ohne merkliche Verzögerung Umgebungsluft am Ventilschliesskörper 70 vorbei durch den radialen Kanal 48 in die hintere Kammer 16, während die vordere Kammer 14 entlüftet bleibt, so dass der zur Verstärkung der Bremsbe tätigungskraft erforderliche Druckunterschied zwischen den beiden Kammern schon von Beginn der axialen Vorwärtsbewegung des Betätigungsgliedes 64 an aufgebaut wird. Bei grosser Hubbewegung des Betätigungsgliedes 64 bewegt sich die rohrförmige Verlängerung 80 ebenfalls nach vorne, so dass die Vorwärtsbewegung des Betätigungsgliedes 64 nicht behindert wird. Im Gehäuse 10 wird der zur Aufnahme eines grösseren Teils der rohrförmigen Verlängerung 80 erforderliche Raum durch die Vorwärtsbewegung der beweglichen Trennwand 12 und des äusseren Steuerkörpers 40 freigegeben.

Claims: Patentansprüche 1. Pneumatischer Kraftverstärker, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen mit - einem Gehäuse (10), das einen Gehäusehals (30) aufweist, von dem eine rohrförmige Verlängerung (80) axial nach aussen ragt, - mindestens einer beweglichen Trennwand (12), die im Gehäuse (10) zwei Kammern (14,16) voneinander trennt, welche mit Quellen unterschiedlichen Druckes verbindbar sind, - zwei Steuerkörpern (40,50), die innerhalb des Gehäuses (10) und seiner rohrförmigen Verlängerung (80) in bezug zueinander axial verstellbar angeordnet sind, je einen Ventilsitz (42,52) aufweisen und mit der beweglichen Trennwand (12) und einem Kraftabgabeglied (54) bzw. mit einem Betätigungsglied (64) verbunden sind, - einem Ventilschliesskörper (70) der über mindestens eine Feder (72) am Betätigungsglied (64) abgestützt ist und abhängig von den Stellungen der Ventilsitze (42,52) an dem einen oder anderen von ihnen oder an beiden anliegt, wodurch die Drücke in den beiden Kammern (14,16) gesteuert werden, und - einem Anschlag (68) am Betätigungsglied (64), der im Ruhezustand des Kraftverstärkers von der genannten Feder (72) an einem Anschlag (90) am vom Gehäuse (10) entfernten Ende der rohrförmigen Verlängerung (80) anliegend gehalten ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die rohrförmige Verlängerung (80) vom Gehäusehals (30) umschlossen, aus einer Endstellung, die sie im Ruhezustand einnimmt, teleskopartig in das Gehäuse (10) einfahrbar und gegen den Gehäusehals (30) abgedichtet ist. 2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem der mit der beweglichen Trennwand (12) verbundene Steuerkörper (40) ein in die rohrförmige Verlängerung (80) hineinragendes, gegen diese abgedichtetes zylindrisches Ventilgehäuse (44) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass die rohrförmige Verlängerung (80) auf dem Ventilgehäuse (44) geführt und zusammen mit diesem und dem zugehörigen Steuerkörper (40) gegenüber dem Gehäuse (10) begrenzt kippbar ist. 3. Kraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der mit der beweglichen Trennwand (12) verbundene Steuerkörper (40) zwischen seinem Ventilsitz (42) und einer der beiden Kammern (16) einen radialen Kanal (48) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die rohrförmige Verlängerung (80) nahe ihrem gehäuseseitigen Ende einen Vorsprung (86) aufweist, der in den radialen Kanal (48) hineinragt und axiale Relativbewegungen zwischen der rohrförmigen Verlängerung (80) und dem mit der beweglichen Trennwand (12) verbundenen Steuerkörper (40) begrenzt.

Inventors: GEGALSKI, HELMUT
Applicants: LUCAS INDUSTRIES PUBLIC LIMITED COMPANY
Application year: 1985
Main classification: B60T13
IPC codes: B60T13, F15B9