DE102016224939A1

DE102016224939A1 - Bremskraftverstärker mit einer spannungsoptimierten Befestigungsstelle

Info

Publication number: DE102016224939A1
Application number: DE102016224939.8A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Faller; Stepan Lendel; Jan Novotny
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker (1) umfassend ein Verstärkergehäuse (2) mit wenigstens einer Gehäuseschale (3), wobei die Gehäuseschale (3) einen im Wesentlichen eben ausgebildeten Anlageflansch (4) zur Anlage an einem weiteren Bauteil (8) außerhalb des Verstärkergehäuses (2) aufweist, wobei wenigstens eine Befestigungsstelle (5) zur Miteinanderfixierung des Bremskraftverstärkers (1) mit dem weiteren Bauteil(8) vorhanden ist und in einer gemeinsamen Fläche (10) mit dem Anlageflansch (4) angeordnet ist. Um einen verbesserten Bremskraftverstärker (1) anzubieten, bei dem die Schadensgefahr im Bereich der Befestigungsstellen reduziert und die Dauerhaltbarkeit verbessert ist. wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Oberfläche der Gehäuseschale (3) innerhalb eines durch eine geschlossenen Kontur (15) begrenzten Flächenareals lokal vergrößert ist, wobei das Flächenareal mit der vergrößerten Oberfläche in Bezug auf die Befestigungsstelle (5) radial außen sowie der Befestigungsstelle (5) benachbart angeordnet ist und sowohl die Befestigungsstelle (5) als auch die Kontur (15) innerhalb eines imaginären Kreissektors (14) mit einer Mitte an der Zentralachse (Z) und einem Kreiswinkel (µ) von höchstens 45° angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker insbesondere für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Bremskraftverstärker sind weit verbreitet und bekannt. Das Verstärkergehäuse von einem derartigen Bremskraftverstärker ist meist dünnwandig aus Blech umformtechnisch ausgebildet. An einer oder mehreren Gehäuseschalen eines derartigen Gehäuses ist üblicherweise ein planer Anlageflansch ausgeformt. Im zusammengebauten Zustand liegt an dem Anlageflansch je nach Verwendungszweck beispielsweise ein am Bremskraftverstärker befestigter Hauptbremszylinder oder ein Karosserieteil, an dem der Bremskraftverstärker selbst befestigt ist. In der Fläche des Anlageflansches sind Befestigungsstellen angeordnet, mit denen der Bremskraftverstärker an der Karosserie beziehungsweise ein Hauptbremszylinder an dem Bremskraftverstärker befestigt ist.
Das Verstärkergehäuse muss konstruktionsbeding erhebliche Kräfte aufnehmen, wofür massive Wandstärken vom Vorteil wären. Zugleich besteht jedoch stets eine Forderung nach Gewichtseinsparung, welche durch immer dünnere Wandstärken erreicht werden könnte. Es eine unerwünschte Verformung des Verstärkergehäuses zu vermeiden ist es daher bekannt, dünnwandige Gehäuseschalen durch Sicken und Einprägungen zu versteifen.
Beispielsweise aus DE 10 2015 209 785 A1 ist es bekannt, zur Versteifung des Anlageflansches diesen mit langen, quergezogenen, radial zwischen den Befestigungsstellen angeordneten Sicken zu versehen.
Aus DE 10 2015 209 788 A1 ist ein weiterer Bremskraftverstärker bekannt, dessen hintere Gehäuseschale in ihrem kegeligen Abschnitt zwecks Reduzierung des Totvolumens mit konzentrisch zur Zentralachse verlaufenden, besonders tiefen Einprägungen versehen ist, welche ebenfalls eine versteifende Wirkung auf das Verstärkergehäuse ausüben.
Über die Befestigungsstellen werden beim Betrieb erhebliche statische und dynamische Kräfte in das Verstärkergehäuse eingeleitet. Insbesondere um die Befestigungsstellen herum entstehen in der Gehäusewand besonders hohe Spannungen, welche auf Dauer im Extremfall zu Materialermüdung, Risse und Funktionsbeeinträchtigung des Bremskraftverstärkers verursachen können. Die vorstehend erwähnten Gestaltungen lösen dieses spezielle Problem nicht, und können, da sie besonders steifen und dünnwandigen Verstärkergehäusen ermöglichen, dieses sogar verschärfen.
Es stellt sich somit die Aufgabe einen verbesserten Bremskraftverstärker anzubieten, bei dem die Schadensgefahr im Bereich der Befestigungsstellen reduziert und die Dauerhaltbarkeit verbessert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Bremskraftverstärker mit der Merkmalskombination nach dem Anspruch 1 gelöst. Unteransprüche zusammen mit Figuren und Beschreibungen geben weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen an.
Durch eine lokal abgegrenzte Vergrößerung der Oberfläche der Gehäuseschale in einem besonders spannungsbelasteten, der Befestigungsstelle radial außen benachbarten Bereich werden die aus der Befestigungsstelle in die Gehäuseschale eingeleiteten Kräfte über eine größere Fläche verteilt und Anteil der Zugspannungen reduziert, dadurch die Spannungsspitzen geschwächt oder vermieden. Die Steifigkeit der Gehäuseschale wird nicht beeinträchtigt und kann sogar erhöht werden, so dass dünneres Blech verwendet und Gewicht sowie Herstellkosten eingespart werden können.
Im Folgenden werden die Einzelheiten und Vorteile der Erfindung anhand Figurenbeschreibungen näher erläutert. Dabei wird auf die Beschreibung von allgemein bekannten Aspekten und Funktionen eines gattungsgemäßen Bremskraftverstärkers weitestgehend verzichtet und lediglich auf die erfindungsrelevanten Details eingegangen.
Im Einzelnen zeigt die

1 einen bekannten gattungsgemäßen Bremskraftverstärker in Axialschnitt (a) und räumlicher Darstellung (b).
2 räumliche Innenansicht (a) sowie Detailschnitt (b) einer Gehäuseschale gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung.
3 räumliche Außenansicht (a) sowie Detailschnitt (b) einer Gehäuseschale gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung.
4 räumliche Außenansicht einer Gehäuseschale gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung.
5 räumliche Außenansicht einer Gehäuseschale gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung.

1
Ein pneumatischer Bremskraftverstärker 1 ist meistens im Wesentlichen zumindest achssymmetrisch und üblicherweise wie im gezeigten Ausführungsbeispiel rotationssymmetrisch um die Zentralachse Z aufgebaut. Er verfügt über ein dünnwandiges Verstärkergehäuse 2 mit in einem Verstärkergehäuseinnenraum 7 angeordneten Unterdruck- und Arbeitskammern. Eine Gehäuseschale 3, 3' des Verstärkergehäuses 2 ist aus einem Blech meist umformtechnisch durch Tiefziehverfahren hergestellt und weist neben einem kegeligen Schalenabschnitt 13, 13' einen im Wesentlichen eben ausgebildeten Anlageflansch 4, 4' auf. Der ebene Anlageflansch 4, 4' ist durch eine Außenkontur 9 von dem ihn radial außen umgebenden nichtebenen Bereich der Gehäuseschale 3,3' abgegrenzt und dient zur Anlage des Bremskraftverstärkers 1 an einem weiteren Bauteil 8, 8' um diese miteinander zu fixieren. Dies können beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie oder ein Hauptbremszylinder sein.
Die in der Ansicht b gezeigten vier Befestigungsstellen 5,5',5'',5''' dienen zur Anbindung des Bremskraftverstärkers 1 am Bauteil 8 und sind, zu der Zentralachse Z beabstandet, in einer mit dem Anlageflansch 4 gemeinsamen Fläche 10, angeordnet. Eine Befestigungsstelle 5 verfügt über einen Durchbruch 11 durch die Gehäuseschale 3 sowie ein durch den Durchbruch 11 nach außen ragendes Befestigungselement 12 und ist rundherum von der Fläche 10 umgeben. Das Befestigungselement 12 ist meist ein gesonderter Bolzen mit einem Gewinde oder eine Schraube und ist im Zusammenbau von Innen gegen die Gehäuseschale 3 gepresst oder mit dieser Form-oder Stoffschlüssig verbunden.
Die Gehäuseschale 3 ist zudem derart geformt, dass die Fläche 10 des Anlageflansches 4 über einen Radius R1 unmittelbar in den kegeligen Schalenabschnitt 13 der Gehäuseschale 3 übergeht. Ein Anteil der Betriebskräfte wird aus dem Bereich der Befestigungsstelle 5 über den Radius R1 in den Schalenabschnitt 13 eingeleitet, in diesem Bereich entstehen um Fahrzeugbetrieb besonders hohe lokale Spannungen.
2
Die 2 zeigt eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer verbesserten Gehäuseschale 3.
Der Anlageflansch 4 ist wie in der vorstehend beschriebenen bekannten Ausführung im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, und durch die Außenkontur 9 von dem kegeligen Schalenabschnitt 13 begrenzt und die vier Befestigungsstellen 5, 5', 5'', 5''' sind ebenso Paarweise achssymmetrisch zur Zentralachse Z angeordnet. Im Unterschied zu der bekannten Ausführung ist die Oberfläche der Gehäuseschale 3 in der Nähe der Befestigungsstelle 5 (für weitere Befestigungsstellen 5', 5'',5''' gilt analog) lokal vergrößert. Das Vergrößerte Flächenareal ist durch eine geschlossen Kontur 15 begrenzt und als eine in Richtung Verstärkergehäuseinnenraum getriebene Sicke 6 ausgebildet. Die Sicke 6 ist im Wesentlichen bogenförmig die um die Zentralachse Z gekrümmt und die Befestigungsstelle 5 radial außen umlaufend ausgebildet. Dadurch werden die aus dem Bereich der Befestigungsstelle 5 in den kegeligen Schalenabschnitt 13 eingeleiteten Kräfte über eine größere Fläche verteilt, wodurch die lokalen Spannungen verringert und der Kraftfluß optimiert wird. Um die Spannungen optimal zu senken ohne die Steifigkeit der Gehäuseschale 3 zu beeinträchtigen wird die Sicke in Umfangsrichtung begrenzt. Sowohl die Befestigungsstelle 5 als auch die Kontur 15 sind so innerhalb eines Kreiswinkels µ von einem imaginären, aus der Zentralachse Z orthogonal nach außen ausgedehnten Kreissektors 14 angeordnet. Der Kreiswinkel µ liegt beim gezeigten Ausführungsbeispiel in der Größenordnung von etwa 30°, wobei je nach Ausführung auch andere Werte innerhalb der Erfindung möglich sind. Für eine optimale Funktion sollte der Kreiswinkel µ jedoch 45° vorzugsweise nicht überschreiten.
Im zugehörigen Querschnittsprofil in der Ansicht b wird zudem verdeutlicht, dass die Fläche 10, in der die Befestigungsstelle 5 und der Anlageflansch 4liegen, über eine Abfolge zweier unmittelbar ineinander übergehenden Radien R1, R2 in die Sicke 6 übergeht. Ein Übersteigen der Streckgrenze des verwendeten Blechwerkstoffs wird so durch Einführung von elastischen Biegeanteilen in den Radien R1, R2 vermieden.
3
Die 3 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer verbesserten Gehäuseschale 3. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach 2 sind die die Befestigungsstellen 5,... in Bezug auf die radiale Außenkontur 9 des Anlageflansches bereichsweise nach außen versetzt gestaltet und die Fläche 10 ist von dem kegeligen Schalenbereich 13 axial abgesetzt angeordnet, wodurch sie im Querschnitt über eine Abfolge von drei unmittelbar ineinander übergehenden Radien R1, R2, R3 in die Sicke 6 übergeht.
4
Die 4 zeigt dritte erfindungsgemäße Ausführungsform der Gehäuseschale 3. Der Anlageflansch (4) ist hier im Wesentlichen rautenförmig gestaltet, wobei innerhalb der Erfindung auch andere eckige und insbesondere viereckige Konturen zulässig sind. Die Gehäuseschale 3 verfügt über zwei Befestigungsstellen (5, 5') an jeweils gegenüberliegenden Rautenecken. Die bogenförmigen Sicken (6 und 6' sind hier jeweils um die Mittelachsen (M, M') der jeweiligen Befestigungsstellen (5, 5'gekrümmt) gekrümmt.
5
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Gehäuseschale 3 in der 5 stellt eine Art Kombination aus den Ausführungen nach 3 und 4 dar. Der Anlageflansch 4 ist wie in der 3 im Wesentlichen ringförmig mit achssymmetrisch zur Zentralachse Z sowie bereichsweise nach außen versetzt angeordneten Befestigungsstellen 5 und 5' vorgesehen. Wie bei der Ausführungsform nach 4 sind lediglich zwei Befestigungsstellen 5 und 5' vorhanden und die beiden bogenförmigen Sicken 6 und 6' sind jeweils um die Mittelachsen M, M' gekrümmt. Im Unterschied zu der Ausführung nach 4 sind die Sicken 6 und 6' jedoch zusätzlich um die Mittelachsen M, M' verdreht und somit in Bezug auf die Zentralachse Z asymmetrisch angeordnet. Eine derartige Gestaltung kann insbesondere bei asymmetrischen Belastungsprofilen vorteilhaft sein.
Bezugszeichenliste

1: Bremskraftverstärker
2: Verstärkergehäuse
3: Gehäuseschale
4: Anlageflansch
5: Befestigungsstelle
6: Sicke
7: Verstärkergehäuseinnenraum
8: Bauteil
9: Außenkontur
10: Fläche
11: Durchbruch
12: Befestigungselement
13: Schalenabschnitt
14: Kreissektor
15: Kontur
µ: Kreiswinkel
R: Radius
M: Mittelachse
Z: Zentralachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015209785 A1 [0004]
DE 102015209788 A1 [0005]

Claims

Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) umfassend ein Verstärkergehäuse (2) mit einem Verstärkergehäuseinnenraum (7) und mit wenigstens einer Gehäuseschale (3), wobei die Gehäuseschale (3) im Wesentlichen achssymmetrisch um eine Zentralachse (Z) aus einem Blech ausgebildet ist und einen im Wesentlichen eben ausgebildeten Anlageflansch (4) zur Anlage an einem weiteren Bauteil (8) außerhalb des Verstärkergehäuses (2) aufweist, wobei wenigstens eine Befestigungsstelle (5) zur Miteinanderfixierung des Bremskraftverstärkers (1) mit dem weiteren Bauteil vorhanden ist und die Befestigungsstelle (5) beabstandet zu der Zentralachse (Z) in einer gemeinsamen Fläche (10) mit dem Anlageflansch (4) angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Gehäuseschale (3) innerhalb eines durch eine geschlossenen Kontur (15) begrenzten Flächenareals lokal vergrößert ist, wobei das Flächenareal mit der vergrößerten Oberfläche in Bezug auf die Befestigungsstelle (5) radial außen sowie der Befestigungsstelle (5) benachbart angeordnet ist und sowohl die Befestigungsstelle (5) als auch die Kontur (15) innerhalb eines imaginären Kreissektors (14) mit einer Mitte an der Zentralachse (Z) und einem Kreiswinkel (µ) von höchstens 45° angeordnet sind.
Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenareal mit der vergrößerten Oberfläche als eine Sicke (6) ausgebildet ist, welche axial in Richtung Verstärkergehäuseinnenraum (7) getrieben.
Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (6) im Wesentlichen bogenförmig und die Befestigungsstelle (5) radial außen umlaufend ausgebildet ist.
Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (6) um eine Mittelachse (M) der Befestigungsstelle (5) gekrümmt ausgebildet ist.
Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (6) um die Zentralachse (Z) gekrümmt ausgebildet ist.
Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageflansch (4) im Wesentlichen Ringförmig ausgebildet ist, wobei wenigstens zwei Befestigungsstellen (5, 5') achssymmetrisch zur Zentralachse (Z) vorgesehen sind.
Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageflansch (4) im Wesentlichen viereckig, insbesondere rautenförmig ausgebildet ist und wenigstens zwei Befestigungsstellen (5, 5') an jeweils gegenüberliegenden Ecken vorgesehen sind.
Bremskraftverstärker (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstellen (5, 5') in Bezug auf eine radiale Außenkontur (9) des Anlageflansches bereichsweise nach außen versetzt angeordnet sind.
Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Fläche (10) der Befestigungsstelle (5) und des Anlageflansches (4) in einem Querschnittsprofil über eine Abfolge unmittelbar ineinander übergehenden Radien (R1, R2,...) in die Sicke (6) übergeht.
Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstelle (5) einen Durchbruch (11) und/oder ein nach außen ragendes Befestigungselement (12) umfasst, der rundherum von der Fläche (10) umgeben ist.