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Ventil mit Antriebsmembran Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil
mit einer durch ein Druckmittel verstellbaren Antriebsmembran aus elastischem Werkstoff,
die mit einem sie durchdringenden Rohr verbunden ist, dessen Endteil mit dem Verschlußstück
eines in Schließrichtung federbelasteten Ventils zu dessen Öffnung zusammenarbeitet.
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Bei einem derartigen Ventil ist die Membran an einem dem einen Ende
des Rohres vorgesehenen Flansch befestigt, während das andere Ende des Rohres mit
dem Verschlußstück zusammenwirkt, das aus einer Scheibe eines elastischen Materials
gebildet ist. Dieses bekannte Ventil besitzt den Nachteil, daß getrennte Befestigungen
der Membran an dem Rohr und des elastischen Verschlußstückes an einem weiteren,
mit diesem Rohr zusammenwirkenden Ventilelement notwendig sind. Ein weiterer Nachteil
ist darin zu sehen, daß sich das dünnwandige Rohr immer an derselben Stelle in das
elastische Verschlußstück eingräbt, wodurch nach einer gewissen Betriebszeit auf
der Dichtungsfläche der elastischen Scheibe Ungleichmäßigkeiten auftreten, die dazu
führen, daß eine einwandfreie Abdichtung zwischen dem Rohr und dem Verschlußstück
nicht mehr gewährleistet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil zu schaffen, mit dem die
dem bekannten Ventil anhaftenden Nachteile vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Membran
an der Verbindungsstelle mit dem Rohr ein Nabenteil aus demselben elastischen Werkstoff
besitzt, welches das mit dem Verschlußstück des zu öffnenden Ventils zusammenarbeitende
Endteil des Rohres rohrförmig umgibt und sich dabei ein kurzes Stück über das Endteil
hinaus erstreckt.
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Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß das Verschlußstück
als starre Scheibe ausgeführt werden kann und daß das Nabenteil bei Anlage am Verschlußstück
sich infolge seiner Elastizität verformt, wodurch eine einwandfreie Abdichtung erzielt
wird. Da das Nabenteil leicht an dem Rohr befestigt werden kann, bedarf es keiner
Befestigung mehr für die Membran an dem Rohr.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Im folgenden wird in Verbindung mit der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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Der in der Zeichnung gezeigte Druckverstärker, bei dem ein Ventil
nach der Erfindung Verwendung findet, besteht aus einem druckverstärkenden Zylinder
A mit einem darin angeordneten Verdrängerkolben B, der von einer Membran C des Druckmittelmotors
D betätigt wird. Dieser Motor ist an dem einen Ende des Verstärkungszylinders A
befestigt.
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Der Verdrängerkolben B hat die Gestalt eines Bechers 10 mit einer
Dichtung 12. Der Becher 10 kann in der Bohrung 14 durch eine Schubstange 16 berührt
werden, deren eines Ende an der Membran C befestigt ist. Das andere Ende der Schubstange
16 ist im Becher 10 mittels eines Bolzens 18 lose befestigt. Die Enden des Bolzens
18 werden lose in einer Querbohrung 20 aufgenommen, die sich durch die Seitenwände
des Bechers 10 hindurcherstreckt.
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Der Verdrängerkolben B wird normalerweise durch eine Rückholfeder
22 in seiner zurückgezogenen Stellung gehalten. Sie läßt den Bolzen 18 gegen die
Rückseite der Querbohrung 20 anstoßen. Die Rückwärtsbewegung des Verdrängerkolbens
wird durch einen ringförmigen Anschlag 24 begrenzt; welcher gegen eine Schulter
26 anliegt, die an dem Ende der Bohrung 14 im Bereiche des Motors D mittels
einer Gegenbohrung 28 gebildet ist. Der ringförmige Anschlag 24 wird mittels
einer ringförmigen Zwischenlegscheibe 30 in Form einer Führung und einer durchlöcherten
Hülse 32 in seiner Stellung in der Anlage gegen die Schulter 26 gehalten. Die durchlöcherte
Hülse 32 wird an einem Zurückziehen der Gegenbohrung 28 durch einen Schnappring
34 gehindert. Zwischen der Schubstange 16 und den Seitenwänden der Gegenbohrung
28 ist durch eine Becherdichtung 36, die mittels eines ringförmigen Lippenspreizers
von dem Schnappring 34 auf Abstand
gehalten wird, eine Dichtung
vorgesehen. Die Becherdichtung 36 wird durch eine Stütz-Zwischenlegscheibe
40, die die Zwischenlegscheibe 42 und einen Schnappring 44 zurückhält,
in der Gegenbohrung gehalten.
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Der von einer ersten Strömungsmitteldruckerzeugungsvorrichtung oder
einem Hauptzylinder (nicht gezeigt) kommende Strömungsmitteldruck wird durch die
Druckeinlaßverbindung oder die Öffnung 46 in den Bereich hinter dem Verdrängerkolben
B eingeführt, so daß der von der Öffnung 46 kommende Flüssigkeitsdruck bei der Bewegung
des Verdrängerkolbens B in seiner Bohrung nach unten mithilft, und das von dem Kolben
B verdrängte Strömungsmittel wird durch eine nicht gezeigte Auslaßverbindung an
die angetriebene Bremsanlage herangeführt (nicht gezeigt). Um die Anlage, die an
die Auslaßöffnung angeschlossen ist, auch beim Auftreten von Leckagen usw. mit dem
Strömungsmittel gefüllt zu halten, ist der Becher 10 mit einer Ausgleichleitung
50 versehen, um die Einlaßöffnung 46 mit der Auslaßöffnung zu verbinden,
wenn der Kolben B sich in seiner in der Zeichnung gezeigten zurückgezogenen Lage
befindet. Die Ausgleichleitung 50 wird durch eine kleine axiale Bohrung 52 im vorderen
Ende des Bechers 10 und eine seitliche Bohrung 54 gebildet. Das Ende der Schubstange
16 ist mit einer Kugel 56 versehen, welche bei Betätigung der Schubstange 16 das
Ende der kleinen Axialbohrung 52 abschließt und verhindert, daß der Druck, der in
der Längsbohrung 14 gebildet wird, zur Öffnung 46 hingeleitet wird. Diese Merkmale
sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Die so beschriebene Einrichtung wird durch ein Ventil E gesteuert.
Der Druckmittelmotor D ist ein Unterdruckmotor, dem zur Betätigung atmosphärischer
Druck in die Kammer 58 zugeführt wird. An die vordere Kammer 60 wird durch eine
Vakuumverbindung 62 ständig ein Unterdruck geführt, wobei diese Verbindung 62 normalerweise
an einen Stutzen der Maschine des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist. Das Steuerventil
E weist eine Unterdruckkammer 64 auf, die ständig durch einen Kanal 66 mit der vorderen
Kraftkammer 60 verbunden ist, sowie eine Druckkammer 68, die ständig mittels einer
Leitung 70 mit der hinteren Kammer 58 verbunden ist. Ferner ist eine atmosphärische
Kammer 72 vorgesehen, die durch eine Leitung 74 mit der Atmosphäre in Verbindung
steht. Die Unterdruckkammer 64 ist durch eine Membran 76 von der Druckkammer 68
getrennt. Die Druckkammer 68 wird durch eine starre innere Trennwand 78 von der
atmosphärischen Kammer 72 getrennt. Die Abdekkung 80 ist auf dem Rand der
Membran 76 mittels Schrauben gehalten. Die Trennwand 78 besitzt eine Öffnung 82,
und die Membran 76 weist ein Rohr 84 auf, das auf die Öffnung 82 ausgerichtet ist,
um die Unterdruckkammer 64 und die Druckkammer 68 zu verbinden. Es
ist ein Ventil 86 vorgesehen, dessen Mittelabschnitt mit dem kleineren Durchmesser
88
sich durch die Öffnung 82 hindurcherstreckt, so daß der Flansch
90 des Ventils 86 gegen die Außenfläche der Trennwand 78 anstößt,
um die Verbindung durch diese hindurch zu steuern, während die Platte
92 des Ventils 86 gegen den Nabenteil 94 der Membran 76 anstößt,
der das Rohr 84 umgibt. Der Flansch 90 ist normalerweise mittels der Schraubenfeder
96 in Richtung auf die Trennwand 78 vorgespannt; um die Öffnung 82 abzu'schließeri,
und die Membran 76 wird normalerweise mittels einer Schraubenfeder 98 in Richtung
von der Platte 92 weggedrückt.
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Die Membran 76 wird mittels einer Scheibe 100, die über das Ende des
Rohres 84 gestreift tvird und gegen eine Schulter 102 im Außenumfang
des Rohres 84 anstößt, auf dem Ende des Rohres 84 gehalten. Die Schraubenfeder
98 drückt gegen eine Scheibe 104.
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Das Nabenteil 94 ist mit der Membran 76 aus einem Stück
gegossen und steht um ein kurzes Stück nach außen über das Endteil des Rohres 84
vor. Das vorstehende Stück muß derart bemessen werden, daß die Kraft zu seinem seitlichen
Wegdrücken des Rohres einer gewünschten Druckkraft entspricht, worauf das Endteil
des Rohres 84 die Platte 92 berührt. Das Sitzende des Nabenteils 94 ist mindestens
an seinem inneren Rand abgerundet, so daß seine Deformierung gegen die Platte
92 keinen Fluß des Nabenmaterials 94
nach innen um den Endteil des
Rohres 84 verursacht. Um das Festhalten der Membran 76 auf dem Rohr 84 zu unterstützen,
ist das Rohr 84 mit einer Umfangsnut 106 versehen, in die sich ein radial
nach innen gerichteter Vorsprung der Membran 76 hineinerstreckt. Die Scheibe
104 kann auch einen überlappenden Flansch 108 aufweisen, um die Membran 76
noch besser in der Umfangsnut 106 zu halten.
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Das innere Ende des Rohres 84 ist massiv mit darauf gebildeten Dichtungen,
die in der Bohrung 110
aufgenommen werden. In dem normalen Zustand dieser
Vorrichtung befinden sich ihre Teile in der in der Zeichnung dargestellten Lage,
und es wird ein Unterdruck an die vordere Kammer 60 herangeführt. Der Betrieb
der Einheit wird durch den vom Hauptzylinder (nicht gezeigt) kommenden Druck eingeleitet,
der in die öffnung 46 eintritt, woraufhin das Rohr 84 genügend bewegt
wird, um das Ende des Nabenteils 94 mit der Platte 92 des Ventils 86 in Verbindung
zu bringen. Der Anschlag des Nabenteils 94 gegen die Platte 92 unterbricht
eine weitere Vakuumverbindung mit der hinteren Kammer 58. Eine fortgesetzte Bewegung
des Rohres 84 hebt den Flansch 90 des Ventils 86 aus seinem Eingriff
mit der Trennwand 78 heraus, um dem Luftdruck aus der Kammer 72 einen Eintritt
in die Druckkammer 68 zu gestatten, der sich dann von dort in die hintere Kammer
58 weiterbewegen kann. Sowie sich in der Druckkammer 68 ein Luftdruck aufbaut, verursacht
er eine Beaufschlagung des Endes des Nabenteils 94
radial nach innen, so daß
er mit dem Ende des Rohres 84 in dichten Eingriff kommt, jedoch verhindert wird,
daß er durch den dichten Eingriff des Rohres 84 mit Bezug auf die Oberfläche
der Platte 92 darüber hinweggedrückt wird. Ein Druckaufbau in der hinteren Kammer
58 und die entstehende Bewegung der Membran C veranlaßt das Kugelende der Schubstange
16, die Ausgleichsöffnung 50 abzuschließen und danach den Verdrängerkolben B nach
vorn in der Bohrung 14 des Verstärkungszylinders A nach unten zu bewegen. Das aus
der Bohrung 14 verdrängte Druckmittel strömt durch die Druckauslaßverbindung
nach außen, um die Bremsanlage, an die es angeschlossen ist, zu betätigen. Während
der Zeit, in der der Flansch 90 aus dem Eingriff mit der Trennwand
78 gelöst ist, steigt der Druck in der Druckkammer 68 weiter an und
übt dadurch eine ständig anwachsende Kraft auf die Membran 76 aus, die von dieser
Kraft in der Richtung von der Trennwand
78 fort beaufschlagt wird.
Die Platte 92 des Ventils 86 verbleibt in dichtender Anlage mit dem Nabenteil 94,
bis der äußere Flansch 90 die Öffnung 82 durch die Trennwand 78 zur Atmosphäre abdichtet
und .dadurch einen weiteren Druckaufbau in der hinteren Kammer 58 verhindert.
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Wenn es erwünscht ist, die Bremskraft aufzuheben, dann wird der an
die Öffnung 46 herangeführte Druck vermindert, wodurch die auf die Membran 76 wirksamen
Kräften das Rohr 84 nach innen und damit den Nabenteil 94 aus dem Dichtungseingriff
mit der Platte 92 des Ventils 86 herausbewegen. Dadurch wird auf die hintere Kammer
58 ein Unterdruck übertragen, wodurch der Druckunterschied an der Membran C vermindert
und durch den hydraulischen Druck in der Bohrung 14 und die Kraft der Rückholfeder
22 eine Bewegung des Verdrängerkolbens B nach hinten ermöglicht wird. Wenn die erwünschte
Verminderung in der Bremskraft erreicht worden ist, dann wird eine weitere Verminderung
des Druckes. in der Öffnung 46 verhindert, wodurch infolge des leichten weiteren
Flusses des Unterdruckes in die hintere Kammer 58 eine Rückwärtsbewegung des Verdrängerkolbens
B um so viel ermöglicht wird, daß Druckmittel gegen das Rohr 84 verdrängt wird,
das sich wiederum nach außen bewegt, um den Nabenteil94 wieder an der Platte 92
in Dichtungseingriff zu bringen. Danach wird eine weitere Druckverminderung in der
hinteren Kammer 58 verhindert, und der Kolben B steht still. Eine vollkommene Fortnahme
des an die Öffnung 46 herangeführten Druckes gestattet dem Rohr 84 eine Bewegung
nach innen, bis seine Schulter 112 gegen die entsprechende Schulter am Gehäuse zur
Anlage kommt. In dieser Stellung bleibt der Nabenteil 94 außer Eingriff mit der
Platte 92. Dadurch wird der Druckunterschied an der Membran C aufgehoben, und die
Rückholfeder 22 kann den Kolben Bin seine zurückgezogene Lage ziehen. Wenn, der
Becher 10 gegen denAnschlag 25 anstößt, dann bewegt sich das kugelförmige Ende der
Schubstange 16 aus seinem Eingriff mit dem Ende des die Ausgleichsöffnung 50 umgebenden
Bechers heraus, und danach wird die Öffnung 46 an die Auslaßverbindung abgeschlossen,
so daß über den Kolben B ein Druckausgleich möglich ist.