DE19900040A1 - Bremskraftverstärker in Tandem-Bauweise - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker in Tandem-Bauweise, welcher eine erste und zweite Unterdruckkammer 9, 12, eine erste und zweite Arbeitskammer 10, 13 veränderlichen Druckes sowie einen oder mehrere Verbindungskanäle 15 zwischen den beiden Arbeitskammern 10, 13 aufweist. Zur Verbesserung des Einströmverhaltens und des Ausströmverhaltens bezüglich des Verbindungskanals 15 sind fluchtend zu einer Einströmöffnung 23 und/oder einer Ausströmöffnung 24 des Verbindungskanals 15 zumindest ein Luftführungsmittel 25, 26 vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker in Tandem- Bauweise, welcher eine erste und zweite Unterdruckkammer, eine erste und zweite Arbeitskammer veränderlichen Druckes sowie einen oder mehrere Verbindungskanäle zwischen den beiden Arbeitskammern aufweist.

Derartige Bremskraftverstärker sind in großem Umfang in Gebrauch und erfüllen ganz grundsätzlich die funktionellen Anforderungen. Das Geräuschverhalten und die Ansteuerungszeiten der Bremskraftverstärker werden als verbesserungswürdig angesehen. Weil bei der Tandem-Bauweise je zwei Arbeitskammern und zwei Unterdruckkammern vorgesehen sind, besitzen diese generell ein zu langsames Ansteuerungsverhalten. Diese Problematik liegt darin begründet, daß es nicht gelingt, einen besonders hohen Luftdurchsatz in Bruchteilen einer Sekunde bereitzustellen, so daß die zweite Arbeitskammer nicht schnell genug belüftet wird. Dadurch erfolgt in dem Bremssystem ein zu langsamer Druckaufbau was insbesondere bei Notbremssituationen zu einem verlängerten Bremsweg führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Bremskraftverstärker bereitzustellen, mit dem ein besonders schneller Bremskraftaufbau in dem Kraftfahrzeug-Bremssystem hervorgerufen werden kann. Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß fluchtend zu einer Einströmöffnung und/oder einer Ausströmöffnung des Verbindungskanals zumindest ein Luftführungsmittel vorgesehen ist. Das Luftführungsmittel sorgt für einen sehr homogenen Einströmvorgang in den Verbindungskanal, mit anderen Worten wird eine laminare Strömung in dem besonders kritischen Einströmbereich gewährleistet. Auf diesem Wege können durch Wirbel hervorgerufene Verluste zuverlässig vermieden werden. Derselbe Zusammenhang gilt selbstverständlich auch für den Ausströmvorgang, d. h. wenn die Luftströmung durch den Verbindungskanal hindurch in die Arbeitskammer eintritt.

Abwandlungen und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 Schnitt durch einen Bremskraftverstärker mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 Teilausschnitt des Bereiches des Luftführungskanals bei einem erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in größerem Maßstab;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung im Schnitt wie in Fig. 2.

Der Bremskraftverstärker gemäß Fig. 1 umfaßt ein Gehäuse 2, das zwei schalenförmige Gehäusehälften oder Gehäusehalbschalen 3, 4 aufweist, die vorzugsweise mit Hilfe von umformtechnischen Maßnahmen miteinander verpreßt sind. Das Innere des Gehäuses 2 wird mit Hilfe einer in etwa mittig angeordneten, ortsfesten Trennwand 5 in einen vorderen, hauptzylinderseitigen Verstärkerraum 6 sowie einen hinteren, bremspedalseitigen Verstärkerraum 7 aufgeteilt, wobei der vordere Verstärkerraum 6 durch eine erste bewegliche Wand 8 in eine erste Unterdruckkammer 9 konstanten Druckes und in eine erste Arbeitskammer 10 veränderlichen Druckes und der hintere Verstärkerraum 7 durch eine zweite bewegliche Wand 11 in eine zweite Unterdruckkammer 12 und eine zweite Arbeitskammer 13 unterteilt ist. Üblicherweise ist die vordere Gehäusehalbschale 3 mit einem nicht gezeichneten Unterdruckanschluß versehen, mittels dessen die erste Unterdruckkammer 9 an eine geeignete Unterdruckquelle, beispielsweise einen Ansaugkrümmer des Kraftfahrzeugmotors oder an eine Pumpe angeschlossen werden kann.

Die zweite Gehäusehalbschale 4 ist mit einem axialen Abschnitt kleineren Durchmessers versehen, in dem ein Steuergehäuse 14 axial bewegbar geführt ist. In dem Inneren des Steuergehäuses 14 ist eine nicht gezeichnete und hier nicht weiter interessierende Ventilanordnung vorgesehen, welche eine kontrollierte Belüftung der beiden Arbeitskammern 10, 13 ermöglicht und dadurch die Druckdifferenz zwischen den Unterdruckkammern 9,12 und den Arbeitskammern 10, 13 steuert. Der Kraftverstärker verfügt darüber hinaus über mindestens einen Verbindungskanal 15 zwischen der ersten Arbeitskammer 10 und der zweiten Arbeitskammer 13, welche grundsätzlich als zylindrische Hülse 16 ausgebildet ist, die vorzugsweise aus tiefgezogenem Blech oder aber aus Kunststoffmaterial besteht. Die Hülse verfügt über einen Bund 17, mit dem sie an einer in eine Öffnung der Trennwand 5 eingeknöpften Dichtung anliegt. Maßgeblich ist, daß das Ende der Hülse 16 noch in die zweite Arbeitskammer 13 hineinragt. In die andere Richtung durchragt die Hülse 16 mit ihrer Wandung 18 die zweite Unterdruckkammer 12 und durchgreift abgedichtet die Trennwand 5, wobei ein freies Ende bis in die erste Arbeitskammer 10 hineinragt. Der Abdichtung im Bereich der zweiten beweglichen Wand 11 dient beispielsweise eine Gleitdichtung 19, welche auf einer glatten Dichtfläche am Außenumfang der Wandung 18 bewegbar anliegt. Die beschriebenen Maßnahmen gewährleisten einen Druckausgleich zwischen der ersten und der zweiten Arbeitskammer 10, 13.

Auf generell gleiche Art und Weise wird (zur Evakuierung) mit Hilfe eines in der Figur nicht gezeigten Verbindungskanals ein Druckausgleich zwischen der ersten Unterdruckkammer 9 und der zweiten Unterdruckkammer 12 hergestellt.

Es ist nun denkbar, die Kinematik bezüglich des Verbindungskanals 15 umzudrehen, das heißt, den Verbindungskanal 15 mit seiner Hülse 16 abgedichtet fest an der zweiten Wand 11 anzuordnen und die Ausnehmung im Bereich der Trennwand 5 mit der Gleitdichtung zu versehen, so daß im Betrieb des Bremskraftverstärkers die Hülse 16 zusammen mit der zweiten beweglichen Wand 11 Eintauchbewegungen in Richtung der ersten Arbeitskammer 10 relativ zu der Trennwand 5 ausführt. Auf ein ferner noch vorgesehenes Befestigungsmittel 20 in Form eines Zugankers, welcher die Verstärkerräume 6, 7 durchgreift und über ein vorderes Ende 21 und ein hinteres Befestigungsende 22 verfügt, braucht hier nicht weiter eingegangen zu werden. Anstelle des Befestigungsmittels 20 in Form eines Zugankers sind auch in die Gehäusehalbschalen 3, 4 eingeclinchte, also insbesondere kraftschlüssig eingepreßte Schrauben denkbar.

Gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Luftführungsmittel 25 an einer separaten Verstärkungsplatte 36 zwischen Befestigungsmittel 20 und Gehäusehalbschale 4 angeordnet, was über den Vorteil verfügt, daß das Gehäuse 2, 2' an sich nicht geändert werden muß. Vielmehr wird ermöglicht, nur eine weitgehend anspruchslos mittels Stanzverfahren herstellbare, gesonderte Verstärkungsplatte 36 an dem Gehäuse 2, 2' vorzusehen. Mit anderen Worten kann auf diese Art und Weise sehr flexibel und kostengünstig eine Serie mit Luftführungsmitteln 25 versehen werden, ohne viele Änderungen an grundsätzlich bewährten Bauteilen vornehmen zu müssen. Jedes Luftführungsmittel bewirkt eine quasi rechtwinklige Umlenkung eines Strömungsfeldes und zwar bezogen auf eine gedachte Mittelachse jedes Verbindungskanals 15. Eine bisher horizontale Strömung wird folglich in eine vertikale Strömung umgelenkt und umgedreht.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in den meisten Einzelheiten mit der Ausführung gemäß Fig. 1 übereinstimmt, wird von Fig. 2 verdeutlicht. Demnach ist fluchtend, das heißt gegenüberliegend zu einer Einströmöffnung 23 und/oder einer Ausströmöffnung 24 zumindest ein Luftführungsmittel 25, 26 vorgesehen. Jedes der beiden Luftführungsmittel 25, 26 verfügt über eine gekrümmte Oberfläche 27, welche dazu dient, die Luftströmung weitgehend laminar, das heißt wirbelfrei und mit geringen Strömungsverlusten dem Verbindungskanal 15 zuzuführen. Jeweils von der Arbeitskammer 10, 13 aus betrachtet, weist jede der Oberflächen 27 eine konkave Krümmung auf. Im übrigen verfügen die Luftführungsmittel 25, 26 über eine paraboloidartige Körperkontur. Diese Paraboloid-Form ist mit dem Vorteil verknüpft, daß sie geeignet ist, den Ein- bzw. Ausströmvorgang räumlich laminar zu gestalten. In etwa mittig zu der jeweiligen Einströmöffnung 23 oder Ausströmöffnung 24 verfügt jedes Luftführungsmittel 25, 26 über einen Kulminationspunkt 28, 29, welcher die größte axiale Annäherung des Luftführungsmittels 25, 26 an den Verbindungskanal 15 aufweist. Im Bereich des Kulminationspunktes 28, 29 besitzt jedes Luftführungselement 25, 26 eine konvexe Krümmung seiner Oberfläche 27.

Ganz grundsätzlich ist es für eine noch weiter verbesserte Luftführung denkbar, daß das Luftführungsmittel 25, 26 teilweise in den Verbindungskanal 15 hineinragt oder diesen sogar durchgreift. Beispielsweise kann das Luftführungsmittel in dem hineinragenden oder durchgreifenden Bereich einen Querschnitt aufweisen, welcher den Verbindungskanal 15 in mehrere, voneinander getrennte Teilkanäle aufteilt, so daß strömungstechnische Inhomogenitäten in einem der Teilkanäle die Strömung in einem anderen, insbesondere benachbarten Teilkanal nicht beeinflussen können. Neben vielfachen Abwandlungen ist beispielsweise ein kreuzförmiger Querschnitt für eine Aufteilung in vier Teilkanäle denkbar. Generell wird jedoch angestrebt, diejenige Fläche, welche die Luftführungsmittel einnehmen (und für die Strömung ungenutzt bleibt) zu minimieren.

Wie Fig. 2 eindeutig zeigt, ist das Luftführungsmittel 25 im Bereich der Einströmöffnung 23 einstückig an einer Gehäusehalbschale 4 angeordnet, in dem sie mit umformtechnischen Mitteln in die Gehäusehalbschale 4 eingeprägt ist. Das ausströmöffnungsseitige Luftführungsmittel 26 ist dagegen einstückig an einer aus Kunststoffwerkstoff oder Gummiwerkstoff bestehende Membran 8 angeformt oder angespritzt.

Für eine Fixierung des Luftführungsmittels 26 besitzt dieses einen weitgehend zylindrischen Grundkörper 32 mit einer radial angeordneten und umlaufenden Nut 33, welche in eine Öffnung eines zumeist aus Stahlblech ausgeführten Membrantellers 34 eingeknöpft ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind übereinstimmende Merkmale mit gleichen Bezugsziffern und zusätzlich mit einem Strich gekennzeichnet. Es ist hierbei das Luftführungsmittel 26' einstückig in den Membranteller 34' eingepreßt und die entsprechende Kontur überträgt sich, wie zu ersehen ist, auf die bewegliche Wand 8', das heißt die Membran aus Kunststoff oder Gummi. Das einströmöffnungsseitige Luftführungsmittel 25' befindet sich einstückig an einem Befestigungsmittel 20' nach Art einer Befestigungsschraube, welche in die Gehäusehalbschale 4' eingeschert ist. Der Kopf 35 des Befestigungsmittels 20' verfügt über die konkave und konvexe Krümmung mit dem Kulminationspunkt 28' und besitzt insgesamt Paraboloid-Form.

Allen beschriebenen Lösungen ist gemeinsam, daß der Einströmvorgang bzw. der Ausströmvorgang bezüglich des Verbindungskanals 15 stark verbessert wird. Insbesondere die Ausführungsform gemäß Fig. 3 mit dem speziell ausgebildeten Kopf 35 des Befestigungsmittels 20' ermöglicht es, das Befestigungsmittel unmittelbar fluchtend und gegenüberliegend zu dem Verbindungskanal 15 anzuordnen. Folglich liegen Befestigungsmittel 20' und Verbindungskanäle 15' auf dem gleichen Teilkreisdurchmesser und die in den betroffenen Bauteilen herzustellenden Ausnehmungen und Durchgangslöcher fluchten miteinander, was einen vereinfachten und deshalb kostengünstigeren Werkzeugaufbau ermöglicht. Auch der Qualitätssicherungsaufwand wird auf diese Art und Weise vermindert. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die den Figuren entnehmbaren Ausführungsbeispiele beschränkt. So sind beispielsweise vielfache Abwandlungen und Ausgestaltungen der Erfindung denkbar, insbesondere deren Übertragung auf in großen Teile identisch ausgebildete Einfach-Bremskraftverstärker mit nur einem Kammerpaar möglich, ohne den grundsätzlichen Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims (12)

1. Bremskraftverstärker (1) in Tandem-Bauweise, welcher eine erste und zweite Unterdruckkammer (9, 9', 12, 12'), eine erste und zweite Arbeitskammer (10, 10', 13, 13') veränderlichen Druckes sowie einen oder mehrere Verbindungskanäle (15, 15') zwischen den beiden Arbeitskammern (10, 10', 13, 13') aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß fluchtend zu einer Einströmöffnung (23, 23') und/oder einer Ausströmöffnung (24, 24') des Verbindungskanals (15, 15') zumindest ein Luftführungsmittel (25, 25', 26, 26') vorgesehen ist.

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftführungsmittel (25, 25', 26, 26') eine gekrümmte Oberfläche (27, 27') aufweist.

3. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftführungsmittel (25, 25', 26, 26') von der Arbeitskammer (10, 10', 13, 13') aus gesehen eine im wesentlichen konkav gekrümmte Oberfläche (27, 27') aufweist.

4. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftführungsmittel (25, 25', 26, 26') eine paraboloidartige Körperkontur aufweist.

5. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß etwa mittig zu der Einströmöffnung (23, 23') oder der Ausströmöffnung (24, 24') ein Kulminationspunkt (28, 28', 29, 29') an dem Luftführungsmittel (25, 25', 26, 26') vorgesehen ist, welcher die größte axiale Annäherung zu dem Verbindungskanal (15, 15') aufweist.

6. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftführungsmittel (25, 25', 29, 29') in den Verbindungskanal (15, 15') hineinragt.

7. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Luftführungsmittel (25, 25', 26, 26') im Bereich des Kulminationspunktes (28, 28', 29, 29') über eine konvexe Krümmung verfügt, welche allmählich in die konkave Krümmung übergeht.

8. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl auf einer Einströmseite (23, 23') als auch auf einer Ausströmseite (24, 24') ein Luftführungsmittel (25, 25', 26, 26') vorgesehen ist.

9. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftführungsmittel (25, 25', 26, 26') als separates Teil, insbesondere als Kopf (35) eines Befestigungsmittels (20') für den Bremskraftverstärker (1) ausgebildet ist und separat an dem Gehäuse (2') befestigbar ist.

10. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftführungsmittel (25, 25', 26, 26') als separates Teil, an einer scheibenförmigen Verstärkungsplatte (36) angeordnet ist.

11. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftführungsmittel (25, 25', 26, 26') einstückig an dem Gehäuse (2, 2') oder an einem Membranteller (34') angeordnet, insbesondere umformtechnisch eingeprägt ist.

12. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftführungsmittel (25, 25', 26, 26') einstückig an einer Membran (8') aus Kunststoffwerkstoff oder Gummiwerkstoff angeordnet, insbesondere an diese einstückig angespritzt ist.