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Die Erfindung betrifft einen Unterdruckbremskraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage eines Kraftfahrzeugs.
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Unterdruckbremskraftverstärker sind der Hauptbremszylindereinheit vorgeschaltet und verstärken die auf ein Bremspedal aufgewendete Kraft. Die verstärkte Kraft wird dann auf die Hauptbremszylindereinheit übertragen.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Unterdruckbremskraftverstärker weisen üblicherweise ein Gehäuse auf, innerhalb dessen eine bewegliche Wand angeordnet ist. Die bewegliche Wand teilt das Gehäuse in eine Arbeitskammer und eine Unterdruckkammer.
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Dabei gibt es Anforderungen an den minimalen Hub des Hauptbremszylinders der Hauptbremszylindereinheit und entsprechend muss sich auch die bewegliche Wand innerhalb des Gehäuses des Unterdruckbremskraftverstärkers über eine bestimmte Strecke bewegen lassen.
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Allerdings ist der Platz für die Fahrzeugbremsanlage innerhalb des Kraftfahrzeugs, beispielsweise innerhalb des Motorraums begrenzt.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen in Verstellrichtung der beweglichen Wand kompakteren Unterdruckbremskraftverstärker bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Unterdruckbremskraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage eines Kraftfahrzeugs. Der Unterdruckbremskraftverstärker hat eine erste und eine zweite Gehäuseschale, die das Gehäuse des Unterdruckbremskraftverstärkers bilden und die durch eine bewegliche Wand getrennte Arbeitskammer und Unterdruckkammer begrenzen. Die erste Gehäuseschale begrenzt die Unterdruckkammer und hat einen Boden sowie einen umfangsmäßig geschlossenen Kragen. Der Boden weist eine zentrale Öffnung auf, über die der Unterdruckbremskraftverstärker mit einer Hauptbremszylindereinheit koppelbar ist, und der Kragen erstreckt sich ausgehend vom Rand des Bodens in axialer Richtung vom Boden weg und begrenzt dabei die Unterdruckkammer seitlich. Der Boden hat eine umfangsmäßig geschlossene, sich in Richtung der Unterdruckkammer erstreckende Mulde.
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Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass durch die ringförmige Mulde ein axial nach innen, also in Richtung der Unterdruckkammer versetzter Außenwandbereich in der ersten Gehäuseschale ausgebildet ist. Aufgrund der Mulde ist die erste Gehäuseschalen verglichen mit bekannten ersten Gehäuseschalen in axialer Richtung kürzer ausgeführt und entsprechend auch kompakter. Bei gleichem axialen Verstellweg der beweglichen Wand kann der erfindungsgemäße Unterdruckbremskraftverstärker also in axialer Richtung kürzer ausgeführt werden. Auf diese Weise wird es bei einigen Kraftfahrzeugen teilweise erst möglich, einen Unterdruckbremskraftverstärker zu verwenden.
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Mit anderen Worten ist das Gehäuse des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers in Verstellrichtung der beweglichen Wand kürzer als vergleichbare aus dem Stand der Technik bekannten Gehäuse, d. h. Gehäuse, bei denen die bewegliche Wand über den gleichen Verstellweg bewegbar ist.
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Hat der erfindungsgemäße Unterdruckbremskraftverstärkers dieselbe axiale Ausdehnung wie ein Unterdruckbremskraftverstärker im Stand der Technik, so kann die bewegliche Wand des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers über eine größeren Verstellweg bewegt werden.
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Vorhergehende und nachfolgende geometrische Richtungsangaben, wie „umfangsmäßig“, „radial“ und „axial“ beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf die zentrale Öffnung des Bodens und die Mittelachse des Unterdruckbremskraftverstärkers und damit auf die Verstellrichtung der beweglichen Wand.
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Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Mulde symmetrisch zur Öffnung ausgebildet ist. Auf diese Weise werden die auf die Gehäuseschale einwirkenden Kräfte gleichmäßig verteilt.
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Die Mulde kann im radial äußeren Drittel des Bodens ausgebildet sein.
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Um eine flächige Anbindung und damit eine verkippfreie Anbindung an die Hauptbremszylindereinheit zu ermöglichen, kann ein Flanschbereich außenseitig am Boden vorgesehen sein. Dabei schließt der Flanschbereich direkt an die zentrale Öffnung an.
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Der Flanschbereich kann eben und/oder in der Frontalansicht des Unterdruckbremskraftverstärkers oval sein.
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Beispielsweise ist der Flanschbereich elliptisch ausgebildet.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Flanschbereich einen axial vorspringenden Teilbereich hat. Über den abgesetzten Teilbereich können die erste Gehäuseschale und damit der Unterdruckbremskraftverstärker in Richtung der Mittelachse einfach an den vorhandenen Platz im Motorraum des Kraftfahrzeugs angepasst werden.
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Bevorzugt schließt in diesem Fall der axial vorspringende Teilbereich direkt an die zentrale Öffnung an.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist im Flanschbereich zumindest eine Befestigungsöffnung ausgebildet, über die das Gehäuse an einer Hauptbremszylindereinheit anflanschbar ist. Der Flansch stellt dabei die exakte Positionierung des Gehäuses an der Hauptbremszylindereinheit sicher.
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Beispielsweise weist die ovale Form des Flanschbereichs in eine Richtung, die senkrecht zu einer durch die Verbindung der Mittelachse mit der zumindest einen Befestigungsöffnung gebildeten Achse (Befestigungsachse) ist, eine größere Ausdehnung auf als in Richtung der Befestigungsachse. Entlang der Befestigungsachse wird die erste Gehäuseschale zusätzlich durch die Befestigung an der Hauptzylindereinheit stabilisiert. Durch die ovale Form kann in der Richtung senkrecht zur Befestigungsachse in der Mulde ein verhältnismäßig steiler Winkel realisiert werden, durch den die Knickstabilität der ersten Gehäuseschale in der Richtung senkrecht zur Befestigungsachse erhöht wird.
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Das Gehäuse kann von zumindest einem Befestigungsbolzen durchsetzt sein. Dabei steht dessen axiales Ende aus der Befestigungsöffnung der ersten Gehäuseschale hervor und das andere axiale Ende aus einer Öffnung der zweiten Gehäuseschale. Der Befestigungsbolzen hat zwei axial versetzte Aufweitungen, an denen die Gehäuseschalen innenseitig anliegen. Durch den Abstand der Aufweitungen ist das Volumen der Unterdruckkammer definiert. Auf diese Weise wird die Anzahl an benötigten Komponenten reduziert, da der Befestigungsbolzen gleichzeitig die Anbindung an die Hauptbremszylindereinheit und einen gewissen Abstand der Gehäuseschalen gewährleistet.
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Mit anderen Worten legen die Aufweitungen den Abstand der Gehäuseschalen im zusammengesetzten Zustand fest und somit das Volumen der Unterdruckkammer. Die Mulde kann von ihrem radial inneren Ende aus zuerst konusförmig verlaufen, was es möglich macht, sie absatzfrei und knickfrei in den sich anschließenden konusförmigen Bereich übergehen zu lassen, der sich bis zum zentralen Flansch erstreckt.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist der konusförmige Bereich einen Winkel von zumindest 10° und höchstens 20°, insbesondere zumindest 13° und höchstens 15° gegenüber einer Ebene auf, die senkrecht zu einer Mittelachse der zentralen Öffnung ist. Dieser Winkelbereich hat sich als besonders geeignet herausgestellt, um gleichzeitig eine kompakte Ausgestaltung des Unterdruckbremskraftverstärkers und eine hohe Stabilität der Gehäuseschale zu gewährleisten.
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Insbesondere weist der konusförmige Bereich den Winkel von zumindest 13° und höchstens 15° in einem Bereich auf, der senkrecht zur Befestigungsachse ist. Im konusförmigen Bereich kann ein Unterdruckanschluss ausgebildet sein. Da die erste Gehäuseschale die Unterdruckkammer begrenzt, lässt sich der Unterdruckanschluss im Bereich der Mulde oder nahe der Mulde sehr einfach ausgestalten.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Rand als axial vorspringender, geschlossen umlaufener Wulst ausgebildet ist, dessen radial innenliegender Abschnitt die randseitig äußere Begrenzung der Mulde bildet. Durch den Wulst wird eine stabile Anbindung der Mulde an den Kragen sichergestellt.
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Der Wulst bildet von der Unterdruckkammer aus betrachtet eine umlaufende Rinne. Die bewegliche Wand kann in ihrem radial äußeren Bereich konusartig schräg in Richtung nach außen und axial in Richtung zur ersten Gehäuseschale verlaufen sowie einen Randabschnitt haben, der bei maximaler axialer Verschiebung der Wand in die Rinne hinein beweglich ist. Auf diese Weise wird der Bereich, über den sich die bewegliche Wand bewegen kann, vergrößert.
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Um einen möglichst großen Verstellweg der beweglichen Wand innerhalb des Gehäuses zu ermöglichen, kann die Wand am Randabschnitt in Richtung zur ersten Gehäuseschale umgebogen sein und bei maximaler axialer Verschiebung an eine Rinnenwand anschlagen.
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Die erste und/oder zweite Gehäuseschale können bzw. kann ein Blechteil sein. Blechteile sind kostengünstig in der Herstellung, leicht und außerdem kann bei Blechteilen die erforderliche Geometrie mit einfachen Maßnahmen ausgebildet werden.
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Weitere Merkmale und Vorteil der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine Längsschnittansicht eines aus dem Stand der Technik bekannten Unterdruckbremskraftverstärkers,
- - 2 einen erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärker in einer perspektivischen Ansicht,
- - 3 in einer perspektivischen Ansicht eine erste Gehäuseschale des Unterdruckbremskraftverstärkers der 2,
- - 4 eine Längsschnittansicht des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers der 2,
- - 5 einen Vergleich des erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers der 2 mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Gehäuseschale in einer Längsschnittansicht, und
- - 6 eine perspektivische Darstellung einer ersten Gehäuseschale eines erfindungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers in einer weiteren Ausgestaltung.
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In 1 ist ein geschnittener Teil eines aus dem Stand der Technik bekannten Unterdruckbremskraftverstärkers 10 einer Fahrzeugbremsanlage eines Kraftfahrzeugs gezeigt.
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Der Unterdruckbremskraftverstärker 10 hat ein Gehäuse 12, das durch eine erste Gehäuseschale 14 und eine zweite Gehäuseschale 16 gebildet ist. Dabei ist an die erste Gehäuseschale 14 eine Hauptbremszylindereinheit 17 der Fahrzeugbremsanlage angeflanscht.
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Innerhalb des Gehäuses 12 ist eine bewegliche Wand 18 angeordnet, die die von den Gehäuseschalen 14, 16 gebildete Kammer mit einer angrenzenden Membrane 19 in eine Arbeitskammer 20 und eine Unterdruckkammer 22 trennt. Die Membrane 19 ist zwischen der ersten und der zweiten Gehäuseschale 14, 16 geklemmt und wirkt abdichtend zwischen der Arbeitskammer 20 und der Unterdruckkammer 22. Die bewegliche Wand 18 liegt flächig an der Membrane 19 an.
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Insofern begrenzen die erste Gehäuseschale 14 und die bewegliche Wand 18 samt Membrane 19 die Unterdruckkammer 22 sowie die zweite Gehäuseschale 16 und die bewegliche Wand 18 samt Membrane 19 die Arbeitskammer 20 des Unterdruckbremskraftverstärkers 10.
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Die bewegliche Wand 18 hat einen Randabschnitt 23, der in Richtung der ersten Gehäuseschale 14 umgebogen ist. Im Bereich des Randabschnitts 23 verläuft die bewegliche Wand 18 konusartig nach außen und in Richtung zu der ersten Gehäuseschale 14. Dementsprechend verläuft der Randabschnitt in der Ansicht der 1 schräg, also radial nach außen und in Richtung zu der ersten Gehäuseschale 14.
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Das radial äußerste Ende des Randabschnitts 23 ist umlaufend nach innen umgebogen, um eine Abrundung zu erhalten und um den Randabschnitt 23 zu stabilisieren.
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Die bewegliche Wand 18 ist mit einer Steuerventileinheit 24 des Unterdruckbremskraftverstärkers 10 verbunden und mittels der Steuerventileinheit 24 zwischen einer ersten Position (in 1 gezeigt) und einer zweiten, axial verlagerten Position bewegbar. In 1 ist die zweite Position durch den gestrichelt dargestellten Randabschnitt 23 angedeutet.
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Dabei ist der Abstand zwischen den beiden Positionen der maximale Verstellweg v der beweglichen Wand 18.
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In der ersten Position ist die Unterdruckkammer 22 mit der Arbeitskammer 20 strömungsmäßig verbunden. Demnach herrscht in der ersten Position der Wand der gleiche Druck in Arbeitskammer 20 und Unterdruckkammer 22.
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Bei Betätigung eines Bremspedals (nicht gezeigt) wird die bewegliche Wand 18 in Richtung der zweiten Position beaufschlagt und die Arbeitskammer 20 mit Umgebungsluft befüllt. Dementsprechend herrscht in der zweiten Position eine Druckdifferenz zwischen Arbeitskammer 20 und Unterdruckkammer 22, über die die auf das Bremspedal aufgewendete Kraft durch den Unterdruckbremskraftverstärker verstärkt. Die verstärkte Kraft wird durch die bewegliche Wand 18 auf die Hauptbremszylindereinheit 17 übertragen.
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Anhand der 2 bis 5 wird im Folgenden ein erfindungsgemäßer Unterdruckbremskraftverstärker 26 erläutert. Die vom aus dem Stand der Technik bekannten Unterdruckbremskraftverstärker 10 bekannten Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Der Unterschied zu dem aus bekannten Unterdruckbremskraftverstärker 10 besteht in der ersten Gehäuseschale 28.
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Die erste Gehäuseschale 28 ist ein Blechteil und hat einen Boden 30 sowie einen sich vom Boden 30 weg erstreckenden, geschlossen umlaufenden Kragen 32, so dass sich eine Topfform ergibt.
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Ferner kann die zweite Gehäuseschale 16 auch als Blechteil ausgebildet sein.
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Der Kragen 32 erstreckt sich von einem Rand 58 des Bodens 30 weg und begrenzt somit die Unterdruckkammer 22 seitlich. Dabei ist der Kragen 32 an dem vom Boden 30 entfernten Ende des Kragen 32 radial nach außen umgebogen.
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Der Boden 30 hat eine zentrale Öffnung 34, die eine Mittelachse 36 der ersten Gehäuseschale 28 definiert, und eine Mulde 38, die z.B. symmetrisch zur Mittelachse 36, also zur Öffnung 34 ausgebildet ist.
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Über die zentrale Öffnung 34 ist der Unterdruckbremskraftverstärker 26 mit der Hauptbremszylindereinheit 17 koppelbar und an die zentrale Öffnung 34 schließt außenseitig ein Flanschbereich 40 an.
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Über den Flanschbereich 40 ist der Unterdruckbremskraftverstärker 26 an die Hauptbremszylindereinheit 17 anflanschbar und der Flanschbereich 40 hat einen axial abgesetzten, ebenen Teilbereich 41.
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Mit anderen Worten ist der Teilbereich 41 in der Verstellrichtung der beweglichen Wand 18 von der ersten zur zweiten Position axial vorspringend.
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Im Flanschbereich 40, genauer gesagt im Teilbereich 41 sind Befestigungsöffnungen 42 im Boden 30 (3) ausgebildet, die symmetrisch, hier diametral zur Mittelachse 36 angeordnet sind und über die der Unterdruckbremskraftverstärker 26 an die Hauptbremszylindereinheit 17 anflanschbar ist.
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Wie in den 2 und 3 dargestellt, weist die Außenkontur des Flanschbereichs 40 eine ovale Form auf. Der Flanschbereich 40 ist also in der Frontalansicht auf die Außenseite des Bodens 30 oval.
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Dabei hat der Flanschbereich 40 in und entgegen einer Richtung 45, die senkrecht zu einer durch die Verbindung der Befestigungsöffnungen 42 definierten Befestigungsachse 43 ist, eine größere Ausdehnung als in Richtung der Befestigungsachse 43.
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Der Unterdruckbremskraftverstärker 26 weist an die Befestigungsöffnung 42 angepasste Befestigungsbolzen 44 auf (2), die das Gehäuse 12 durchsetzen.
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Dabei steht ein axiales Ende jedes Befestigungsbolzen 44 aus der entsprechenden Befestigungsöffnung 42 im Boden 30 hervor und das andere axiale Ende des Befestigungsbolzens 44 aus einer entsprechenden Öffnung 46 der zweiten Gehäuseschale 16 (5).
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An jedem Befestigungsbolzen 44 sind zwei radiale Aufweitungen 48 ausgebildet, die bezogen auf die Mittelachse des Befestigungsbolzens 44 axial versetzt zueinander angeordnet sind.
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Mit anderen Worten weisen die Aufweitungen 48 einen gewissen axialen Abstand d zueinander auf.
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Im zusammengesetzten Zustand liegen die Gehäuseschalen 16, 28 innenseitig an den entsprechenden Aufweitungen 48 der Befestigungsbolzen 44 an, so dass sich ein Abstandshalter ergibt.
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In der Ausgestaltung der 2 bis 5 liegt die zweite Gehäuseschale 16 unmittelbar an der entsprechenden Aufweitung 48 des Befestigungsbolzens 44 an und die erste Gehäuseschale 28 über ein Zwischenelement 50 an der entsprechenden Aufweitung 48 an.
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Beispielsweise ist das Zwischenelement 50 eine Federscheibe.
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Durch den Abstand d der Aufweitungen 48 ist dementsprechend der Abstand der Gehäuseschalen 16, 28 zueinander festgelegt. Somit definiert der Abstand d zwischen den Aufweitungen das Volumen des Gehäuses 12 und damit das Volumen der Unterdruckkammer 22.
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Wie in 4 gezeigt, schließt sich ein konusförmiger Bereich 54 radial an den Flanschbereich 40 an, der sich nach außen und in Richtung zur Unterdruckkammer 22, also in Richtung zur zweiten Gehäuseschale 16, erstreckt. Der Bereich 54 erstreckt sich bis in die Mulde 38 und bildet in einem radial außenliegenden Übergangsbereich 56 einen radial innenliegenden Wandabschnitt der Mulde 38.
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Dabei ist die Mulde 38 in dem radial äußeren Drittel des Bodens 30 angeordnet. In Figur ist das äußere Drittel des Bodens 30 durch den Pfeil 52 dargestellt.
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Die Mulde 38 wird durch den radial innenliegenden konusförmigen Bereich 54 sowie einen radial außenliegenden Übergangsbereich 56, in dem die Mulde 38 in den Rand 58 des Bodens 30 übergeht, begrenzt.
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Im konusförmigen Bereich 54 und im Übergangsbereich 56 weist die Mulde 38 einen Winkel α gegenüber einer durch die Mittelachse 36 senkrechten Ebene auf.
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Der Winkel α beträgt zumindest 10° und höchstens 20°. In der Ausgestaltung der 4 beträgt der Winkel 14°.
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Innerhalb des konusförmigen Bereichs 54 ist im Boden 30 außerdem ein Unterdruckanschluss 60 ausgebildet (2), über den die Unterdruckkammer 22 mit einer Unterdruckquelle (nicht gezeigt) verbindbar ist. Zum Beispiel ist die Unterdruckquelle eine Unterdruckpumpe oder der Motor des Kraftfahrzeugs.
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Der Rand 58 ist als umfangsmäßig geschlossen umlaufender, im Schnitt gesehen bogenförmiger Wulst 62 gebildet, der axial nach außen hervorspringt, also von der zweiten Gehäuseschale 16 weg.
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Dabei bildet der radial innenliegende Abschnitt der Wulst 62 die radial äußere Begrenzung der Mulde 38.
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Der Übergang zwischen dem Wulst 62 und dem Übergangsbereich 56 bildet ein im Schnitt bogenförmiger Muldengrund, der den tiefsten Abschnitt der Mulde 38 definiert.
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Durch den Wulst 62 ist innerhalb der Unterdruckkammer 22 eine umlaufende Rinne 64 gebildet, in die sich der Randabschnitt 23 der beweglichen Wand 18 hinein bewegen kann.
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Genauer gesagt schlägt der umgebogene Randabschnitt 23 der beweglichen Wand 18 bei maximaler axialer Verschiebung der Wand 18 (gestrichelt dargestellte Position des Randabschnitts 23 in 4) innenseitig an eine Rinnenwand 66 der Rinne 64 an.
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5 zeigt einen Vergleich des Unterdruckbremskraftverstärkers 26 mit der ersten Gehäuseschale 14 des aus dem Stand der Technik bekannten Unterdruckbremskraftverstärkers 10 bei gleichem Verstellweg v der beweglichen Wand 18. Dabei ist die aus dem Stand der Technik bekannte erste Gehäuseschale 14 durch gestrichelte Linien dargestellt.
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Es ist zu sehen, dass der Unterdruckbremskraftverstärker 26 aufgrund der Ausbildung der ersten Gehäuseschale 28 in axialer Richtung kürzer ist als der aus dem Stand der Technik bekannte Unterdruckbremskraftverstärker 10.
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Mit anderen Worten ist der Unterdruckbremskraftverstärker 26 in axialer Richtung um eine Längendifferenz I kürzer.
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Dementsprechend ist der Unterdruckbremskraftverstärker 26 in axialer Richtung kompakter ausführbar als im Stand der Technik oder er ermöglicht einen größeren Verstellweg bei gleicher Baulänge wie im Stand der Technik.
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6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der ersten Gehäuseschale 28 des Unterdruckbremskraftverstärkers 26, die im Wesentlichen der Ausgestaltung der 2 bis 5 entspricht, sodass im Folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird.
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Der Unterschied zur ersten Ausgestaltung ist, dass der Flanschbereich 40 keinen axial abgesetzten Teilbereich 41 hat. Stattdessen ist der Flanschbereich 40 im gesamten Bereich des Flanschbereichs 40 eben ausgebildet.
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Außerdem ist die Mulde 38 nicht mehr symmetrisch zur Mittelachse 36 ausgebildet, sondern weist zwei Wölbungen 68 auf, in denen beispielsweise der Unterdruckanschluss 60 ausgebildet ist oder ein Drucksensor angekoppelt werden kann.
