DE19905782A1 - Bremskraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage mit einem zumindest zwei Schalen aufweisenden Gehäuse 2, zwischen denen mindestens ein stangenförmiger Stützkörper 20 und mit mindestens einem je zwei pneumatische Kammern 10, 13 verbindenden Verbindungskanal 15 mit einem zweiten Durchmesser. Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand zur Herstellung des Bremskraftverstärkers und auch das Gewicht des Bremskraftverstärkers zu verringern. Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst wird, daß der Stützkörper 20 mit einer Umhüllung 24 versehen ist, und daß die Umhüllung 24 einen Durchmesser aufweist, welcher mit dem Durchmesser des Verbindungskanals 15 übereinstimmt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage mit einem zwei Schalen aufweisenden Ge­ häuse, zwischen denen ein stangenförmiger Stützkörper mit einem ersten mittleren Durchmesser und wahlweise wenigstens ein, je zwei pneumatische Kammern verbindender Verbindungs­ kanal mit einem zweiten mittleren Durchmesser vorgesehen ist.

Bremskraftverstärker mit Stützkörpern zwischen zwei Gehäuse­ teilen sind ganz grundsätzlich bekannt. Beispielsweise zeigt die WO 93 14 964 einen Bremskraftverstärker mit einem axial hindurchragenden rohrförmigen Stützkörper, auf dessen Umfang eine bewegliche Wand mit Hilfe einer Dichtung abgedichtet sowie axial bewegbar angeordnet ist. Ferner ist noch ein Faltenbalg zur Bereitstellung eines Verbindungskanals zwi­ schen jeweils einer ersten Kammer und einer dritten Kammer veränderlichen Drucks des Bremskraftverstärkers sowie ein Faltenbalg zur Bereitstellung einer Verbindung zwischen ei­ ner zweiten und einer vierten Kammer konstanten Drucks be­ kannt. Die Dichtung und der Faltenbalg ist jeweils konzen­ trisch zu dem Stützkörper angeordnet, was unterschiedliche Bohrungsdurchmesser in der beweglichen Wand, einer festste­ henden Trennwand sowie in Gehäusebauteilen durch die Befe­ stigungsabschnitte hindurchragen, erfordert. Der Bremskraft­ verstärker wird mit Schrauben an einer Spritzwand befestigt, welche durch die rohrförmigen Stützkörper hindurch von einer Vorderseite des Bremskraftverstärkers eingeschoben werden (Front-Bolt-System).

Es gibt ferner Bremskraftverstärker mit aus Vollmaterial hergestellten Stützkörpern, welche mit einstückig daran an­ geordneten Befestigungsabschnitten in Form von Gewinden ver­ sehen sind, die Gehäuseteile durchgreifen und zusammen mit aufschraubbaren Muttern der Befestigung eines Hauptzylinders an dem Bremskraftverstärker sowie einer Einheit aus Hauptzy­ linder und Bremskraftverstärker an einer Fahrzeugspritzwand dienen.

Die beiden beschriebenen Befestigungskonzepte, nämlich das sogenannte Front-Bolt-System mit rohrförmigen Stützkörpern mit Schrauben und die sogenannten konventionellen Zuganker aus Vollmaterial werden unabhängig voneinander und bei­ spielsweise je nach Kundenwunsch angewendet. Weil folglich jeder Verstärkertyp alleine schon entsprechend der gewünsch­ ten Befestigungsalternativen mit mindestens zwei Ausfüh­ rungsformen bereitgestellt werden muß, führt dies zu einer großen Anzahl unterschiedlicher Teile mit dem korrespondie­ renden logistischen Aufwand für Herstellung und Bevorratung der unterschiedlichen Einzelzeile.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung für eine rationelle Herstellung von Bremskraftverstärkern be­ reitzustellen, so daß unterschiedliche Varianten unter Ver­ wendung von möglichst vielen Gleichteilen hergestellt werden können. Es soll folglich ein Austauschverbau mit dem Ziel ermöglicht werden, die Teilevielfalt einzuschränken, und Gleichteile trotz unterschiedlicher Befestigungskonzepte verwenden zu können.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Pa­ tentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß der Stützkörper zumin­ dest in radialer Richtung mehrteilig ausgebildet ist, und eine Umhüllung aufweist, die über einen Durchmesser verfügt, der mit dem zweiten Durchmesser des Verbindungskanals über­ einstimmt. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, die not­ wendigen Abänderungen auf unterschiedliche Stützkörper, näm­ lich solche aus Vollmaterial oder solche mit Rohrquerschnitt zu beschränken, und im übrigen gleiche Bauteile vorzusehen. Mit anderen Worten weist sowohl der Verbindungskanal, als auch der Stützkörper den gleichen Außendurchmesser auf, was eine Vereinheitlichung der Bohrungsdurchmesser erlaubt, so daß der logistische Aufwand für die Bevorratung von Herstel­ lungswerkzeugen und Bauteilen stark rationalisierbar ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist als Umhüllung ein Rohr­ stück vorgesehen, welches sich in axialer Richtung über na­ hezu den gesamten Stützkörper erstreckt, und an wenigstens einem ersten Ende dichtend mit dem Stützkörper verbunden ist. Infolge dessen tritt also die bewegliche Wand mit ihrer Dichtung nicht unmittelbar mit der Oberfläche des Stützkör­ pers in Kontakt, sondern läuft auf der Umfangsfläche der Um­ hüllung, so daß zwischen diesen beiden Bauteilen quasi eine Arbeitsteilung vorgenommen wird. Dies ermöglicht eine pneu­ matische Optimierung im Bereich der Umhüllung und eine Opti­ mierung der Festigkeit hinsichtlich des Stützkörpers.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zwischen ei­ nem mittleren Bereich des Rohrstücks und einem mittleren Be­ reich des Stützkörpers ein zylindrischer Hohlraum vorgese­ hen. Mit anderen Worten wird in diesem Bereich Material ge­ spart, was sich durch einen Gewichtsvorteil bemerkbar macht.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist im Be­ reich eines zweiten Endes des Stützkörpers eine um die Um­ hüllung umlaufende Radialprägung vorgesehen, so daß eine dichte Auflage des Rohrendstücks auf der Verdickung vor­ liegt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist als Um­ hüllung eine Kunststoffbeschichtung auf dem Stützkörper auf­ gebracht, was besonders einfach hergestellt und auch mon­ tiert werden kann.

Weiterbildungen und Vorteile der Erfindung gehen aus Un­ teransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Bremskraftverstärker in Tandem-Bauweise mit einem Verbindungskanal zwischen zwei Kammern;

Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit rohr­ förmiger Umhüllung im Längsschnitt;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit um­ laufender Einprägung in zeichnerischer Darstellung wie in Fig. 1;

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der Erfindung in einer Darstellung wie in Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt einen Bremskraftverstärker in Tandem- Bauweise, welcher ein Gehäuse 2 aus zwei schalenförmigen Ge­ häusehälften oder Gehäusehalbschalen 3, 4 umfaßt. Die Gehäu­ sebauteile sind vorzugsweise mit Hilfe von umformtechnischen Maßnahmen miteinander verpreßt. Das Innere des Gehäuses 2 wird mit Hilfe einer in etwa mittig angeordneten, ortsfe­ sten Trennwand 5 in einen vorderen, hauptzylinderseitigen Verstärkerraum 6 sowie einen hinteren, bremspedalseitigen Verstärkerraum 7 aufgeteilt, wobei der vordere Verstärker­ raum 6 durch eine erste bewegliche Wand 8 in eine erste Un­ terdruckkammer 9 konstanten Druckes und in eine erste Ar­ beitskammer 10 veränderlichen Druckes und der hintere Ver­ stärkerraum 7 durch eine zweite bewegliche Wand 11 in eine zweite Unterdruckkammer 12 und eine zweite Arbeitskammer 13 unterteilt ist. Üblicherweise ist die vordere Gehäusehalb­ schale 3 mit einem nicht gezeichneten Unterdruckanschluß versehen, mittels dessen die erste Unterdruckkammer 9 an ei­ ne geeignete Unterdruckquelle, beispielsweise einen Ansaug­ krümmer eines Kraftfahrzeugmotors oder an eine separate Pum­ pe angeschlossen werden kann.

Die zweite Gehäusehalbschale 4 ist mit einem axialen Ab­ schnitt kleineren Durchmessers versehen, in dem ein Steuer­ gehäuse 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 Un­ terdruckkammern 9, 12 und den Arbeitskammern 10, 13 steuert. Der Kraftverstärker verfügt ferner über einen Verbindungska­ nal 15 zwischen der ersten Arbeitskammer 10 und der zweiten Arbeitskammer 13, welcher als zylindrische Hülse 16 ausge­ bildet ist, die vorzugsweise aus tiefgezogenem Blech oder aber aus Kunststoffmaterial besteht. Wie die Figur zeigt, verfügt die Hülse 16 über einen Bund 17, mit dem sie an ei­ ner in eine Öffnung der Trennwand 5 eingeknöpfte Dichtung anliegt. Maßgeblich ist, daß das Ende der Hülse 16 noch in die zweite Arbeitskammer 13 hineinragt. In die andere Rich­ tung durchragt die Hülse 16 mit ihrer Wandung 18 die zweite Unterdruckkammer 12 und durchgreift abgedichtet die zweite bewegliche Wand 11, wobei ein freies Ende bis in die zweite Arbeitskammer 13 hineinragt. Der Abdichtung im Bereich der zweiten beweglichen Wand 11 dient beispielsweise eine Gleit­ dichtung 19, welche auf einer glatten Dichtfläche am Außen­ umfang der Wandung 18 bewegbar anliegt. Die beschriebenen Maßnahmen gewährleisten somit einen Druckausgleich zwischen der ersten und der zweiten Arbeitskammer 10, 13, wobei der freie, vorzugsweise kreisförmige Querschnitt des Verbin­ dungskanals 15 für einen besonders schnellen Druckausgleich und damit besonders geringe Zeiten sorgt, um zu dem Aus­ steuerungspunkt des Kraftverstärkers zu gelangen.

Der Bremskraftverstärker 1 verfügt ferner über wenigstens einen einstückigen sowie stangenförmigen Stützkörper 20, auch Zuganker genannt, welcher die Verstärkerräume 6, 7 durchgreift und mit einem vorderen und einem hinteren Ende 21, 22 aus den beiden Gehäusehalbschalen 3, 4 hinausragt. Das vordere Ende 21 des Verstärkungskörpers 20 dient der Befe­ stigung eines nicht gezeichneten Hauptbremszylinders, wel­ cher mit einem Flansch gegen eine plane Stirnfläche der vor­ deren Gehäusehalbschale 3 angepreßt wird. Das hintere Ende 22 des Stützkörpers 20 dient der Anordnung einer Einheit aus Hauptbremszylinder und Bremskraftverstärker 1 an einer fahr­ zeugfesten Wand eines Kraftfahrzeugs. Auf der anderen Seite der fahrzeugfesten Wand, zumeist der sogenannten Spritz- oder Brandwand, ist ein sogenannter Pedalbock angeordnet, durch den das hintere Ende 22 ebenfalls greift, um schließ­ lich beispielsweise mit einer Mutter, derart verschraubt zu werden, daß die gewünschte Befestigung der Bremskraftver­ stärker-Hauptbremszylinder-Einheit an dem Fahrzeug bewerk­ stelligt ist. Selbstverständlich sind auch Dichtungen der beweglichen Wände 8, 11 sowie der Trennwand 5 am Umfang des Befestigungsmittels 20 vorgesehen. Auf die detaillierte Funktion des Befestigungsmittels als Zuganker braucht an dieser Stelle nicht weiter eingegangen zu werden. Wie der Fig. 1 ferner zu entnehmen ist, stimmen die Außendurchmesser des Stützkörpers 20 und auch des Verbindungskanals 15 über­ ein. Durch diese Maßnahmen können in den beweglichen Wänden 8, 11 und auch in der festen Zwischenwand 5 gleiche Stanz­ durchmesser vorgenommen werden, wodurch eine Rationalisie­ rung in der Fertigung möglich ist. Es können insbesondere auch Dichtelemente gleichen Nenndurchmessers verwendet wer­ den. Diese Bauweise erfordert allerdings auch, daß der Stützkörper 20 den gleichen Außendurchmesser aufweist, wie der Verbindungskanal 15 und an genau dieser Stelle setzt die Erfindung ein.

Fig. 2 zeigt einen in radialer Richtung mehrteiligen Stütz­ körper 20 mit einem ersten Ende 21 und einem zweiten Ende 22. In einem mittleren Bereich 23 verfügt der Stützkörper über einen ersten Durchmesser, welcher erheblich geringer ist, als der Außendurchmesser des Verbindungskanals 15. Mit anderen Worten ist der Stützkörper 20 mit Finite-Element- Methoden hinsichtlich seiner Stützfunktion optimiert, und in seinem mittleren Bereich 23 derart dünn ausgeführt, daß die auftretenden Kräfte unter Berücksichtigung einer gerade noch ausreichenden Sicherheit zuverlässig abgetragen werden. Bei der Konstruktion des Stützkörpers 20 ist darauf zu achten, daß Kerbwirkung so weit wie möglich unterbunden wird, das heißt Kerben sind grundsätzlich zu vermeiden. Der Stützkör­ per 20 verfügt ferner über eine Umhüllung 24, deren Außen­ durchmesser mit dem Außendurchmesser des Verbindungskanals 15 übereinstimmt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel ist als Umhüllung 24 ein Rohrstück vorgesehen, welches sich in axialer Richtung über nahezu den gesamten Stützkör­ per 20 erstreckt, und an wenigstens einem Ende dichtend mit dem Stützkörper 20 verbunden ist. Für eine Gewichtsoptimie­ rung kann die Umhüllung 24, insbesondere das Rohrstück, aus einem Werkstoff mit geringerem spezifischen Gewicht ausge­ führt sein, als der Werkstoff des Stützkörpers 20. Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß der Stützkörper 20 jeweils im Bereich des ersten und des zweiten Endes 21, 22 flanschartige Verdickungen 25, 26 aufweist, welche einen größeren Durchmes­ ser als der mittlere Bereich 23 aufweisen. In Längenrichtung verfügt der Stützkörper 20 also über unterschiedliche Durch­ messer und die Umhüllung 24 liegt jeweils im Bereich der Verdickungen 25, 26 an dem Stützkörper 20 an. Also übergreift die Umhüllung 24 die beiden Verdickungen 25, 26 zumindest teilweise. Durch diese Bauweise ergibt sich in dem mittleren Bereich 23 zwischen dem Stützkörper 20 und der Umhüllung 24 ein Hohlraum 27, welcher bei diesem Ausführungsbeispiel ganz wesentlich für die Gewichtseinsparung verantwortlich ist. Es ist ferner im Bereich des zweiten Endes 22 eine Abdichtung zwischen dem Stützkörper 20 und der Umhüllung 24 vorgesehen. Zu diesem Zweck ist im Bereich des zweiten Endes 22 an der Verdickung 26 eine Nut 28 zur Aufnahme eines zwischen dem Rohrstück und dem Stützkörper 20 vorgesehenen Dichtelementes 29 vorgesehen. Bei der Vormontage des Stützkörpers 20 wird folglich zunächst das Dichtelement 29 in die Nut 28 einge­ setzt und sodann die Umhüllung 24 in Gestalt des Rohrstücks ausgehend von dem ersten Ende 21 derart über den Stützkörper 20 gestülpt, bis eine Stirnseite des Rohrstücks an einem stützkörperseitigen Flansch 30 im Bereich des zweiten Endes 22 anschlägt.

Generell ist durch die beschriebene Aufgabentrennung und insbesondere mit der Umhüllung der Vorteil verbunden, daß die Oberflächenbeschaffenheit des Stützkörpers zur Verbesse­ rung der Dauerfestigkeit herangezogen werden kann, ohne auf die Lauf- und Gleiteigenschaften bezüglich der Abdichtung von der beweglichen Wand achten zu müssen. Beispielsweise können dauerfestigkeitssteigernde Kugelstrahlverfahren ein­ gesetzt werden, bei denen der Werkstoff innerhalb seiner Oberflächenfeinstruktur gewissermaßen komprimiert und auf diesem Wege insbesondere auch Mikrokerben geschlossen wer­ den. Folglich ist durch den Festigkeitsgewinn eine noch leichtere Bauweise möglich.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind übereinstimmende Merkmale mit gleichen Bezugsziffern versehen. Ganz grund­ sätzlich stimmt das erste Ende 21 von Stützkörper 20 und Um­ hüllung 24 uhd auch der mittlere Bereich 23 identisch mit der ersten Ausführungsform überein. Bei der Montage erfolgt ebenfalls ein Aufschiebevorgang, ausgehend von dem ersten Ende 21. Unterschiede ergeben sich allerdings im Bereich des zweiten Endes 31. Wie zu ersehen ist, verfügt das zweite En­ de 31 des Stützkörpers 20 über kein separates Dichtelement. Vielmehr ist eine Verdickung 32, mit wenigstens einer, in radialer Richtung angeordneter Hinterschneidung 33 vorgese­ hen. Ferner ist die Umhüllung 24 im Bereich des zweiten En­ des 31 mit einer am Umfang umlaufenden Radialprägung derart vorgesehen, daß die Umhüllung 24 in diesem Bereich dichtend auf der Verdickung 32 aufliegt. Dies ermöglicht in vorteil­ hafter Art und Weise eine Rationalisierung der vorstehend beschriebenen Nut samt Dichtelement. Selbstverständlich bleibt es dieser Lösung unbenommen, eine zusätzliche, ela­ stische Dichtmasse im Bereich der Verdickung 32 vorzusehen. Es könnte schließlich auch als Ersatz für die Dichtmasse ei­ ne dichtende Klebstoffart vorgesehen werden, ohne den Erfin­ dungsgedanken zu verlassen.

Im übrigen könnte die Ausführungsform gemäß Fig. 1 ebenfalls durch Verwendung von Dicht- oder Klebstoffmasse im Bereich der Dichtzone abgewandelt werden. Außerdem wären auch Lösun­ gen denkbar, bei denen das separate Dichtelement gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 durch eine elastische Kleb­ stoff- oder Dichtmasse ersetzt wird.

Die Fig. 4 zeigt schließlich eine andere bevorzugte Ausfüh­ rungsform, bei der übereinstimmende Merkmale ebenfalls mit gleichen Bezugsziffern markiert sind. Hierbei ist der Stütz­ körper 20 mit einer Beschichtung als Umhüllung 24 versehen. Die Umhüllung 24 besteht vorzugsweise aus Kunststoff und weist einen Außendurchmesser auf, welcher mit dem Außen­ durchmesser des Verbindungskanals 15 übereinstimmt. Es ver­ steht sich, daß auch hier das spezifische Gewicht der Umhül­ lung 24 wesentlich geringer ist, als das spezifische Gewicht des Stützkörpers 20, so daß eine Gewichtsverringerung zum Tragen kommt.

Es versteht sich, daß vielfache, in Details abgewandelte Ausführungsbeispiele der Erfindung denkbar sind, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Dazu gehört beispielsweise eine Ausführung, bei der die Umhüllung an beiden Enden fest mit dem Stützkörper verbunden ist, so daß auch die Umhüllung Zug- und Biegekräfte aufnehmen kann. Eine derartige Lösung kommt für Fälle in Betracht, welche unter geringstem Gewicht höchste (Biege-) Widerstandsmomente erbringen müssen.

Claims (10)

1. Bremskraftverstärker (1) für eine Fahrzeugbremsanlage, mit einem zumindest zwei Gehäusehalbschalen (3, 4) auf­ weisenden Gehäuse (2), zwischen denen mindestens ein stangenförmiger Stützkörper (20) mit einem ersten, mittleren Durchmesser und wahlweise wenigstens ein, je zwei pneumatische Kammern (10, 13) verbindender Verbin­ dungskanal (15) mit einem zweiten Durchmesser vorgese­ hen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (20) zumindest in radialer Richtung mehrteilig ausge­ bildet ist, und eine Umhüllung (24) aufweist, die über einen Durchmesser verfügt, der mit dem zweiten Durch­ messer des Verbindungskanals (15) übereinstimmt.

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Umhüllung (24) ein Rohrstück vorgese­ hen ist, welches sich in axialer Richtung über nahezu den gesamten Stützkörper (20) erstreckt, und an wenig­ stens einem Ende (21, 22, 31) dichtend mit dem Stützkör­ per (20) verbunden ist.

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück aus einem Werkstoff mit einem spezifischen Gewicht besteht, welches gerin­ ger ist, als das spezifische Gewicht des Werkstoffs von dem Stützkörper (20).

4. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (20) im Bereich seiner Enden (21, 22, 31) je­ weils eine Verdickung (25, 26, 32) aufweist, welche einen größeren Durchmesser als ein Mittelbereich (23) auf­ weist.

5. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (20) an einem ersten und an einem zweiten Ende (21, 22, 31) mit einer Verdickung (25, 26, 32) verse­ hen ist, und daß die Umhüllung (24) die Verdickungen (25, 26, 32) übergreift.

6. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen dem Rohrstück und dem Mittelbereich (23) ein zy­ lindrischer Hohlraum (27) vorgesehen ist.

7. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (22) im Bereich der Verdickung eine Nut (28) zur Aufnahme eines Dichtelementes (29) zwischen Rohrstück und Stützkörper (20) aufweist.

8. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rohrstück und dem Stützkörper (20) eine Dichtungs­ masse oder eine dichtende Klebstoffmasse vorgesehen ist.

9. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Ende (31) eine dichte, am Umfang des Rohr­ stücks umlaufende Radialprägung vorgesehen ist, so daß das Rohrstück in eine Hinterschneidung (33) des Stütz­ körpers (20) eingreift.

10. Bremskraftverstärker nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Umhüllung (24) eine, den Stützkörper (20) nahezu voll­ ständig ummantelnde Kunststoffbeschichtung vorgesehen ist.