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Die
Erfindung betrifft einen pneumatischer Bremskraftverstärker mit
einem Verstärkergehäuse, welches
durch mindestens eine mit einem pneumatischen Differenzdruck beaufschlagbare
axial bewegliche Wand in mindestens eine Arbeitskammer und mindestens
eine Unterdruckkammer unterteilt ist, einem betätigbaren Eingangsglied umfassend
einen Ventilkolben, einem Ausgangsglied zur Beaufschlagung eines
Hauptbremszylinders mit einer Ausgangskraft, einem in einem Steuergehäuse angeordneten,
durch den Ventilkolben betätigbaren
Steuerventil, welches den Differenzdruck steuert und eine Eingangskraft
einsteuert, und einem elastischen Reaktionselement, an welchem das
Ausgangsglied anliegt, wobei das Verhältnis Ausgangskraft zu Eingangskraft
das Kraftübersetzungsverhältnis des Bremskraftverstärkers bestimmt
und Mittel zur variablen Einstellung der Vorspannkraft einer dem
Eingangsglied zugeordneten Rückholfeder
bei zusammengebautem Bremskraftverstärker vorgesehen sind.
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Ein
gattungsgemäßer Bremskraftverstärker ist
beispielsweise aus der
DE
44 21 628 A1 bekannt, bei welchem das Einstellen der Vorspannkraft
der Rückholfeder
mittels einer Abstützhülse und
einem mit der Abstützhülse zusammenwirkenden
Verstellelement erfolgt. Als nachteilig angesehen, dass die bekannte
Einstellung mit zusätzlichen
Bauteilen einhergeht, wodurch sich die Montage- und die Herstellungskosten
des Bremskraftverstärkers
erhöhen.
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Von
der Automobilindustrie werden hohe Anforderungen bezüglich der
Bremskraftverstärkerkennlinie
gestellt, d. h. die Toleranzen des Kraftübersetzungsverhältnisses,
die sich durch die Toleranzen der Bauteile und der Federn sowie
durch die Shorehärte
des Reaktionselementes und durch Reibungen ergeben, sollen möglichst
gering sein. Gleichzeitig soll der Bremskraftverstärker kostengünstig und
bauraumoptimiert sein.
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Demgemäß ist es
Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Bremskraftverstärker mit
sehr geringen bzw. genauen Toleranzen des Übersetzungsverhältnisses
bereitzustellen, welcher einen optimierten Bauraum aufweist und
kostengünstig herstellbar
ist.
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Die
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Mittel zur Einstellung der Vorspannkraft der Rückholfeder
die Einstellung der Eingangskraft mittels einer Gewindeverbindung
zwischen dem Eingangsglied und einer das Eingangsglied umgebende
Einstellhülse
ermöglichen,
wobei sich die Rückholfeder
mittelbar oder unmittelbar an der Einstellhülse abstützt. Die Einstellung der Vorspannkraft
der Rückholfeder kann
in einfacher Weise im Bereich des Steuergehäuses erfolgen, wodurch kein
zusätzlicher
Bauraum für
die Einstellhülse
notwendig ist. Gleichzeitig ist der Bremskraftverstärker kostengünstig herstellbar,
da im Vergleich zu Bremskraftverstärkern ohne Einstellmitteln
keine zusätzlichen
Bauteile benötigt
werden. Die Einstellung der Eingangskraft bzw. des Kraftübersetzungsverhältnisses
des Bremskraftverstärkers kann
dadurch in einfacher Weise genau und kostengünstig realisiert werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung hervor. Es zeigt jeweils stark schematisiert
sowie im Schnitt:
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1 eine
Teilansicht eines bekannten Bremskraftverstärkers im Längsschnitt;
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2 einen
Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers im
Längsschnitt;
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3 einen
Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers im
Längsschnitt;
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4 einen
Ausschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers im
Längsschnitt;
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5 einen
Ausschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers im
Längsschnitt;
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6 einen
Ausschnitt eines fünften
Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers im
Längsschnitt
und
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7 einen
Ausschnitt des fünften
Ausführungsbeispiels
gemäß 6 im
Querschnitt.
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Das
lediglich angedeutete Verstärkergehäuse 1 eines
in 1 gezeigten bekannten pneumatischen Bremskraftverstärkers einer
Kraftfahrzeugbremsanlage ist durch eine axial bewegliche Wand 2 in
eine Arbeitskammer 3 und eine Unterdruckkammer 4 unterteilt.
Die axial bewegliche Wand 2 besteht aus einem aus Blech
tiefgezogenen Membranteller 8 und einer daran anliegenden flexiblen
Membran 18, die nicht näher
dargestellt zwischen dem äußeren Umfang
des Membrantellers 8 und dem Verstärkergehäuse 1 eine Membran
als Abdichtung bildet.
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Ein
durch ein Eingangsglied 7 betätigbares Steuerventil 12 ist
in einem im Verstärkergehäuse 1 abgedichtet
geführten,
die bewegliche Wand 2 tragenden Steuergehäuse 5 untergebracht
und besteht aus einem am Steuergehäuse 5 ausgebildeten
ersten Dichtsitz 15, einem an einem mit dem Eingangsglied 7 verbundenen
Ventilkolben 9 ausgebildeten zweiten Dichtsitz 16 sowie
einem mit beiden Dichtsitzen 15, 16 zusammenwirkenden
Ventilkörper 10,
der mittels einer sich an einem Haltering 21 abstützenden
Ventilfeder 22 gegen die Ventilsitze 15, 16 gedrückt wird.
Die Arbeitskammer 3 ist mit der Unterdruckkammer 4 über einen
seitlich im Steuergehäuse 5 verlaufenden
Kanal 28 verbindbar. Das Eingangsglied 7 ist mit
einem nicht dargestellten Bremspedal verbunden.
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Die
Bremskraft wird über
ein stirnseitig am Steuergehäuse 5 anliegendes
gummi-elastisches Reaktionselement 6 sowie ein einen Kopfflansch 23 aufweisendes
Ausgangsglied 14 auf einen Betätigungskolben eines nicht dargestellten
Hauptzylinders der Bremsanlage übertragen,
der am unterdruckseitigen Ende des Bremskraftverstärkers angebracht
ist. Die an dem Eingangsglied 7 eingeleitete Eingangskraft
wird auf das Reaktionselement 6 mittels des Ventilkolbens 9 übertragen.
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Das
Reaktionselement 6 ist scheibenförmig aus Kunststoff- oder Gummiwerkstoff
ausgebildet und verhält
sich unter Druckbeanspruchung nach den Gesetzen der Hydrostatik
wie ein inkompressibles Fluid. Das heißt es fungiert gewissermaßen als Summierer
zwischen den, vom Ventilkolben 9 eingeleiteten Fußkräften, den über das
Steuergehäuse 1 eingebrachten
Verstärkungskräften sowie
den Bremsreaktionskräften,
welche über
das Ausgangsglied 14 auf den Fahrzeugführer rück übertragen werden sollen. Folglich
herrscht bei jeder Bremsbetätigungsstellung
ein Kraftgleichgewicht an dem Reaktionselement 6.
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Eine
in der Zeichnung schematisch dargestellte Rückstellfeder 26, die
sich an der unterdruckseitigen Stirnwand des Verstärkergehäuses 1 an
einem nicht gezeigten Flansch abstützt, hält die bewegliche Wand 2 in
der gezeigten Ausgangsstellung. Ferner stützt sich die Rückstellfeder 26 an
einem Führungsteller 46 ab,
welcher am Steuergehäuse 5 anliegt
bzw. an diesem befestigt ist und welcher zum einen der Abstützung der
Rückstellfeder 26 und
zum anderen der Führung
des Ausgangsgliedes 14 dient. Um eine präzise Führung des
Ausgangsgliedes 14 zu erzielen, weist der Führungsteller 46 eine
Führungshülse 30 auf.
Ein radialer Flansch 31 des Führungsteller 46 stützt sich
am Steuergehäuse 5 ab
und geht in eine zylindrische Führungsfläche 32 über, die mit
einem am Steuergehäuse 5 ausgebildeten
zylindrischen Abschnitt 33 zusammenwirkt, so dass die auf
das Ausgangsglied 14 einwirkenden Biegekräfte wirksam
aufgenommen werden. Der im Bereich der Mündung des Luftführungskanals 28 mit
mehreren Öffnungen
versehene radiale Flansch 31 wird gegen Herausfallen durch
die Rückstellfeder 26 gesichert, die
sich an einem an die zylindrische Führungsfläche 32 anschließenden radialen,
näher nicht
bezeichneten Kragen abstützt.
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Die
Steuerbaugruppe des Bremskraftverstärkers ist in der Bereitschaftsstellung
dargestellt, d. h. in einer Stellung, in der die beiden Kammern 3, 4 voneinander
getrennt sind. In dieser Stellung liegen nämlich beide Dichtsitze 15, 16 des
Steuerventils 12 an der Dichtfläche 42 Ventilkörpers 10 an.
Der am Ventilkolben 9 ausgebildete Dichtsitz 16 wird
von einer Rückholfeder 27 gegen
den Ventilkörper 10 gedrückt wird.
Die Kraft der Rückholfeder 27 gewährleistet
somit für
eine Vorspannung des Ventilkolbens 9 bzw. seines Ventilsitzes 16 gegenüber dem
Ventilkörper 10.
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Die
Rückholfeder 27 stützt sich
mit einem Ende an dem Haltering 21 ab, an dem gleichzeitig
die Ventilfeder 22 abgestützt ist. Mit ihrem anderen
Ende stützt
sich die Rückholfeder 27 an
der Stirnfläche
einer auf dem Eingangsglied 7 axial verschiebbar angeordneten
zylindrischen Abstützhülse 19 ab,
die mit einem auf einen Gewindeabschnitt 20 des Eingangsliedes 7 außerhalb
des Steuergehäuses 5 aufgeschraubten
Verstellelement 17 zusammenwirkt. Durch Drehen des beispielsweise
als eine selbsthemmende Sechskantmutter ausgebildeten Verstellelementes 17 wird
die daran anliegende Abstützhülse 19 auf
dem Eingangsglied 7 verschoben, so dass die axiale Länge und
dadurch die Vorspannung der Rückholfeder 27 geändert bzw.
eingestellt wird. Der Einstellbereich wird dabei durch zwei Anschläge 34, 35 begrenzt.
Der an dem Eingangsglied 7 ausgebildete erste Anschlag 33 begrenzt
die Bewegung der Abstützhülse 19 in
der Zeichnung nach rechts und entspricht der maximalen Einbaulänge und
somit der minimalen Vorspannkraft (Ansprechkraft des Bremskraftverstärkers) der
Rückholfeder 27.
Der beispielsweise durch einen Sprengring gebildete zweite Anschlag 34 begrenzt
den Verstellbereich des Verstellelementes 17 in der Zeichnung
nach links und entspricht der minimalen Einbaulänge und somit der maximalen
Vorspannkraft der Rückholfeder 27.
Auf der Abstützhülse 19 ist
weiter ein ringförmiges
Luftfilterelement 36 angeordnet.
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Um
das Eingangsglied bei der Verstellung des Verstellelementes 17 festhalten
zu können
sind zwei radial gegenüberliegend
ausgebildete Flächen 24 vorgesehen,
während
die selbsthemmende Wirkung des Verstellelementes 17 durch
einen Klemmring 25 erreicht wird.
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Um
die Arbeitskammer 3 bei der Betätigung des Steuerventils 12 mit
der Atmosphäre
verbinden zu können,
ist schließlich
im Steuergehäuse 5 ein
annähernd
radial verlaufender Kanal 29 ausgebildet. Die Rückkehrbewegung
des Ventilkolbens 9 am Ende eines Bremsvorganges wird dabei
durch ein Querglied 11 begrenzt, das in der in der Zeichnung gezeigten
Lösestellung
des Unterdruckbremskraftverstärkers
an einem das Steuergehäuse 5 im
Verstärkergehäuse 1 abgedichtet
führenden
Gleitdichtring 13 anliegt.
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Die
mit den beiden Dichtsitzen 15, 16 zusammenwirkende
ringförmige
Dichtfläche 42 des
Ventilkörpers 10 ist
mittels einer metallischen Versteifungsscheibe 41 versteift
und kann mit mehreren axialen, nicht gezeigten Durchlässen versehen
sein.
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Im
Steuergehäuse 5 kann
ein pneumatischer Raum begrenzt sein. Die durch die Durchlässe des Ventilkörpers gebildeten,
nicht dargestellten Strömungskanäle verbinden
den pneumatischen Raum mit einem durch die Dichtsitze 15, 16 begrenzten
Ringraum 36, in dem der oben erwähnte pneumatische Kanal 29 mündet, so
dass der auf der der Dichtfläche 42 abgewandten
Seite des Ventilkörpers 10 ausgebildete
pneumatische Raum ständig
mit der Arbeitskammer 3 in Verbindung steht und am Ventilkörper 10 ein
Druckausgleich stattfindet.
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Das
Kraftübersetzungsverhältnis des
Bremskraftverstärkers
ergibt sich aus dem Verhältnis
Ausgangskraft FA zur Eingangskraft FE, wobei die Kraft der Rückholfeder
FR die Eingangskraft FE in bekannter Weise beeinflusst.
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Die
Funktionsweise und der grundsätzliche Aufbau
der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung
unterscheiden sich nicht wesentlich von der Funktionsweise und von dem
grundsätzlichen
Aufbau dem gemäß 1 beschriebenen
bekannten Bremskraftverstärkers,
so dass lediglich die für
die Erfindung wesentlichen Teile im Folgenden dargestellt und beschrieben
werden. Gleiche Bauteile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen
und werden nachstehend nicht mehr beschrieben. Ferner kann die beschriebene
Erfindung in Bremskraftverstärkern
in Single- sowie Tandem-Ausführung
Verwendung finden.
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2 zeigt
einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers im
Längsschnitt.
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Wie
ersichtlich ist, weist der Bremskraftverstärker zur Einstellen der Vorspannkraft
der Rückholfeder 27 eine
Einstellhülse 38 auf,
welche das Eingangsglied 7 umgibt. Im Bereich eines Abschnitts 39 mittleren
Durchmessers des Eingangsgliedes 7 ist die Einstellhülse 38 mittels
einer Gewindeverbindung 40 auf dem Eingangsglied 7 axial
verstellbar vorgesehen, wobei sich die Rückholfeder 27 mittelbar über einen
Federteller 43 mittelbar an einer axialen Anlagefläche 44 der
Einstellhülse 38 abstützt. Die
axiale Anlagefläche 44 ist
wie aus 2 hervorgeht, auf einer dem
Bremskraftverstärker
zugewandten Seite der Einstellhülse 38 vorgesehen.
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Ein
aus dem Steuergehäuse 5 herausragender
Abschnitt 45 des Eingangsgliedes 7 weist einen großen Durchmesser
auf, wobei die durch die Durchmesservergrößerung entstehende Stufe 47 die
axiale Verstellung der Einstellhülse 38 in
einer Richtung begrenzt und gleichzeitig die Einstellhülse 38 von
einem Herausdrehen über
die Gewindeverbindung 40 hinaus sichert.
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Auf
einer dem Bremskraftverstärker
abgewandten Seite weist die Einstellhülse
38 einen ein- oder
mehrteilig ausgebildeten, radial nach außen gerichteten Kragen
48 auf,
in welchem zur Verstellung der Einstellhülse
38 Ausnehmungen
49 in
Form von Vertiefungen bzw. Bohrungen vorgesehen sind. Der Bauraum
des Bremskraftverstärkers
wird dadurch im Vergleich zu Bremskraftverstärkern ohne Verstellmittel der
Rückholfedervorspannkraft
nicht vergrößert und
kann im Gegensatz zum bekannten Bremskraftverstärker gemäß der
DE 44 21 628 A1 erheblich
reduziert werden. Gleichzeitig kann mittels des Kragens
48 eine
Schutzkappe
50 des Bremskraftverstärkers ohne weitere Maßnahmen
sicher fixiert werden.
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Weiter
kann das Eingangsglied 7 zur Fixierung während der
Verstellung der Einstellhülse 38 Werkzeugangriffsflächen 51 aufweisen,
wie sie beispielsweise zu den Ausführungsbeispielen gemäß den nachfolgend
beschriebenen 4 und 5 gezeigt
sind.
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Zur
Verdrehsicherung der Einstellhülse 38 ist gemäß 1 ein
elastisches Element 52 in Form eines O-Ringes vorgesehen,
welcher in einer umlaufenden Nut 53 des Eingangsgliedes 7 angeordnet
ist. Durch die aufgrund des O-Ringes 52 entstehende Reibung
zwischen dem Eingangsglied 7 und der Einstellhülse 38 wird
eine Hemmung der Einstellhülse 38 erzielt
und deren eingestellte Position kann beim Transport des Bremskraftverstärkers oder
durch auftretende Vibrationen nicht unbeabsichtigt verändert werden.
Dadurch wird eine nicht beabsichtigte Verstellung der eingestellten
Eingangskraft verhindert und gleichzeitig kann eine stufenlose Einstellung
der Vorspannkraft der Rückholfeder 27 erfolgen.
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Alternativ
kann das elastische Element 52 als Vierkantring vorgesehen
sein.
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Weiter
kann 2 entnommen werden, dass der Federteller 43 zur
Anlage des Luftfilterelementes 36 dient.
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Nachfolgend
werden weitere Ausführungsbeispiele
beschrieben, welche sich im wesentlichen in der Verdrehsicherung
der Einstellhülse 38 unterscheiden,
so dass in der nachfolgenden Beschreibung lediglich auf die Unterschiede
zum ersten Ausführungsbeispiel
gemäß 2 eingegangen
wird.
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3 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers im Längsschnitt,
wobei die Verdrehsicherung der Einstellhülse 38 bei diesem
Ausführungsbeispiel
mittels einer oder mehreren, nach radial innen gerichteten Einformungen 54 der
Einstellhülse 38 erfolgt,
wobei durch eine leichte Pressung die Hemmung der Einstellhülse 38 auf
dem Eingangsglied 7 erzielt wird. Die Einstellungen 54 ermöglichen
ebenso wie das elastische Element 52 gemäß 2 eine
stufenlose Einstellung der Vorspannkraft der Rückholfeder 27.
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Aus 3 ist
ein drittes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers im Längsschnitt
mit einer stufenlosen Einstellung der Vorspannkraft der Rückholfeder 27 zu
entnehmen. Die Einstellhülse 38 weist
an der dem Bremskraftverstärker
abgewandten Seite wenigstens zwei axial ausgerichtete Laschen 55 auf,
welche nach dem Einstellvorgang der Vorspannkraft der Rückholfeder 27 mit
einem geeigneten Profil auf einer Außenseite des Eingangsgliedes 7 verpresst
werden. Hierzu weist das Eingangsglied 7 im Bereich der
Laschen 55 ein Profil in Form eines Rändels 56 auf, in welches
die Laschen 55 mittels eines als Pfeile angedeuteten Werkzeuges 57 eingepresst
werden. Weitere, radial ausgerichtete Laschen 58 der Einstellhülse 38 fixieren
die Schutzkappe 50.
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5 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers im Längsschnitt,
wobei die Verdrehsicherung der Einstellhülse 38 eine Einstellung
der Vorspannkraft der Rückholfeder 27 in
vorgegebenen Stufen erlaubt. Hierzu weist die Einstellhülse 38 an
der dem Bremskraftverstärker
abgewandten Seite wenigstens ein federndes Element 59 aufweist,
welches in eine Ausnehmung 60 des Eingangsgliedes 70 eingreifen kann.
Wie aus 5 zu entnehmen ist, sind mehrere Ausnehmung 60 am
Umfang des Eingangsgliedes 7 verteilt vorgesehen, so dass
die stufenweise Einstellung in Abhängigkeit vom Abstand der Ausnehmungen 60 zueinander
erfolgt.
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6 und 7 zeigen
ein fünftes
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers im
Längs-
bzw. Querschnitt. Die Einstellung der Vorspannkraft erfolgt hierbei
ebenfalls in Stufen. Hierzu weist das Eingangsglied 7 auf
seiner Außenseite
in Mehrkantprofil 61 – beispielsweise Sechskant-Profil – auf, welches
mit einem Mehrkantprofil 62 – beispielsweise Sechskant-Profil – auf einer Innenseite
der Einstellhülse 38 zusammenwirkt,
wie aus 7 deutlich hervorgeht, welche
einen Querschnitt des Bremskraftverstärkers im Bereich der Mehrkantprofile 61, 62 aus
der Ansichtsrichtung X zeigt. Die Einstellhülse 38 ist im Bereich
des Mehrkantprofils 62 elastisch, beispielsweise mit federnden Elementen,
ausgebildet.
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Der
Federteller zur Anlage der Rückholfeder 27 ist
bei diesem Ausführungsbeispiel
einstückig
mit der Einstellhülse 38 vorgesehen,
nämlich
als radial nach außen
gerichteter Kragen 63 der Einstellhülse 38. Eine separate
Montage des Federtellers kann dadurch entfallen.
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Weiter
ist es denkbar, dass gemäß einer nicht
dargestellten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers die
beschriebene Gewindeverbindung 40 zwischen der Einstellhülse 38 und
dem Eingangsglied 7 derart ausgeführt ist, dass die allein Reibung
des Gewindes durch die ständig
wirkende Federkraft der Rückholfeder 27 die Verdrehsicherung
ermöglicht.
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- 1
- Verstärkungsgehäuse
- 2
- bewegliche
Wand
- 3
- Arbeitskammer
- 4
- Unterdruckkammer
- 5
- Steuergehäuse
- 6
- Reaktionselement
- 7
- Eingangsglied
- 8
- Membranteller
- 9
- Ventilkolben
- 10
- Ventilkörper
- 11
- Querglied
- 12
- Steuerventil
- 13
- Gleitdichtring
- 14
- Ausgangsglied
- 15
- Dichtsitz
- 16
- Dichtsitz
- 17
- Verstellelement
- 18
- Membran
- 19
- Abstützhülse
- 20
- Gewindeabschnitt
- 21
- Haltering
- 22
- Ventilfeder
- 23
- Kopfflansch
- 24
- Fläche
- 25
- Klemmring
- 26
- Rückstellfeder
- 27
- Rückholfeder
- 28
- Kanal
- 29
- Kanal
- 30
- Führungshülse
- 31
- Flansch
- 32
- Führungsfläche
- 33
- Abschnitt
- 34
- Anschlag
- 35
- Anschlag
- 36
- Luftfilterelement
- 37
- Luftfilterelement
- 38
- Ringraum
- 39
- Abschnitt
- 40
- Gewindeverbindung
- 41
- Versteifungsscheibe
- 42
- Dichtfläche
- 43
- Federteller
- 44
- Anlagefläche
- 45
- Abschnitt
- 46
- Führungsteller
- 47
- Stufe
- 48
- Kragen
- 49
- Ausnehmung
- 50
- Schutzkappe
- 51
- Werkzeugangriffsfläche
- 52
- Element
- 53
- Nut
- 54
- Einformung
- 55
- Lasche
- 56
- Rändel
- 57
- Werkzeug
- 58
- Lasche
- 59
- Element
- 60
- Ausnehmung
- 61
- Mehrkantprofil
- 62
- Mehrkantprofil
- 63
- Kragen
- FA
- Ausgangskraft
- FE
- Eingangskraft
- FR
Kraft der Rückholfeder
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