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Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge
mit einem Unterdruckgehäuse, bestehend aus zwei am Gehäuseumfang dichtend miteinander
verbundenen Gehäuseschalen aus Blech mit zwei Gehäusestirnwänden, und mit einer
das Unterdruckgehäuse in eine Unterdruckkammer und eine Arbeitskammer unterteilenden,
axial beweglichen Wand, die gegenüber dem Unterdruckgehäuse abgedichtet ist.
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Bei derartigen Unterdruck-Bremskraftverstärkern für Kraftfahrzeuge
ist der Hauptbremszylinder an einer Stirnwand des Unterdruckgehäuses angebracht,
während die andere Stirnwand am Kraftfahrzeug befestigt ist, vorzugsweise an der
Spritzwand.
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Die beim Bremsen auf den Betätigungskolben des Hauptbremszylinders
übertragenen Bremskräfte müssen als Reaktionskräfte wieder vom Hauptbremszylinder
auf die Befestigungsstelle des Bremskraftverstärkers am Kraftfahrzeug übertragen
werden. Mit Rücksicht auf die Übertragung dieser verhältnismäßig hohen Kräfte, die
am Gehäuseumfang als Zugkräfte und in den Gehäusestirnwänden als Biegekräfte auftreten,
wurde das Unterdruckgehäuse bisher verhältnismäßig dickwandig ausgeführt, was jedoch
einer
allgemein angestrebten Gewichtsverminderung des Bremskraftverstärkers
entgegensteht.
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Eine wesentliche Gewichtsverminderung durch eine dünnwandige Ausführung
des Unterdruckgehäuses läßt sich dadurch erreichen, daß die zwischen den beiden
Gehäusestirnwänden auftretenden Zugkräfte über gesonderte Zugelemente übertragen
werden, beispielsweise Zugbolzen (DE-OS 28 45 794) oder ein zentrales Versteifungsrohr,
das die beiden Gehäusestirnwände miteinander verbindet (DE-OS 28 37 911). Dadurch
werden die Gehäusestirn-.
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wände weitgehend von Biegebeanspruchungen entlastet. Die Abdichtung
der axial beweglichen Wand an den Durchführungsstellen dieser Zugelemente bedingt
jedoch einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand und stellt eine mögliche Störungsquelle
dar.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Bremskraftverstärker der
eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei einer dünnwandigen und daher leichten
Ausführung des Gehäuses eine ausreichende Steifigkeit der Gehäusestirnwände zur
Übertragung der auftretenden Kräfte erreicht wird, so daß gesonderte Zugelemente,
die an der Durchführungsstelle durch die bewegliche Wand abgedichtet werden müßten,
entfallen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens
eine der beiden Gehäusestirnwände auf einem Stirnwandabschnitt liegende, im wesentlichen
radial verlaufende Sicken aufweist, daß der Umfangsrand der beweglichen Wand jeweils
im Bereich einer Sicke der Gehäusestirnwand zurückspringt und daß die Sicken (22,23)
jeweils einen Sickenboden (22.1,23.1) aufweisen, der sich von einer Axialkraft-Einleitungsstelle
(19,20,21) unter einem Winkel zur Gehäuselängsachse im wesentlichen geradlinig bis
zu einem umlaufenden, radial versteiften
Kraftaufnahmeabschnitt
(17) am Gehäuseumfang erstreckt.
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Die Versteifung der Gehäusestirnwände zur übertragung der auftretenden
Biegekräfte erfolgt durch die Sicken. Einer sehr geringfügigen Erhöhung des Materialbedarfs
durch diese Sicken steht eine wesentliche Verringerung des Materialbedarfs und damit
des Gewichts durch die Verwendung von wesentlich dünnerem Blech für die Gehäuseschalen
gegenüber.
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Die Sicken reichen in den Gehäuseinnenraum; damit der Hub der beweglichen
Wand durch diese Sicken nicht beeinträchtigt wird, ist der Umfangsrand der beweglichen
Wand in diesem Bereich zurückspringend ausgeführt. Die in den Gehäusestirnwänden
vorgesehenen Sicken, die größtenteils die Kraftübertragung übernehmen, versteifen
darüber hinaus das gesamte Unterdruckgehäuse.
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Die vom Gehäuse zu übertragenden Axialkräfte werden von der Krafteinleitungsstelle
mit sehr geringer Dehnung zum Gehäuseumfang geleitet. Die Seitenwände der Sicken
versteifen-dabei die Gehäusestirnwand gegenüber den unter bestimmten Betriebsbedingungen
auftretenden und an der Gehäusestirnwand angreifenden Druckkräften. Durch die geradlinige
Ubertragung der Kräfte von der Krafteinleitungsstelle in der Stirnwand zu einem
steifen Bereich in der Umfangswand wird eine Verbindung geschaffen, die nicht mehr
einer Biegebeanspruchung, sondern einer Zugbeanspruchung unterworfen ist.
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Besonders günstig ist der Kraftverlauf, wenn die beiden Gehäuseschalen
jeweils in derselben Axialebene liegende Sicken aufweisen. Dadurch wird ein Krafteck
gebildet, das durch die den Sicken benachbarten Wandabschnitte versteift wird und
auf
diese Weise eine günstige, dehnungsarme Kraftübertragung in
Gehäuselängsrichtung ermöglicht.
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In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß sich
die Sicken jeweils über den am Übergang von der Gehäusestirnwand zur Gehäuseumfangswand
liegenden Gehäuserand erstrecken. Dieser Gehäuserand wird durch die Sicken unterbrochen,
wobei das Gehäuse zugleich im Bereich dieses Umfangsrands in axialer Richtung versteift
wird.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind
die Sicken in den Gehäusestirnwänden angeordnet und jeweils am übergang von der
Gehäusestirnwand zur Gehäuseumfangswand ist ein Versteifungsring angeordnet. Die
Sicken übertragen dabei die in axialer Richtung wirkenden Zugkräfte jeweils von
der nahe an der Gehäusemittelachse liegenden Krafteinleitungsstelle nach außen bis
zum Gehäuseumfang. Die dort angeordneten Versteifungsringe werden radial auf Druck
beansprucht und ermöglichen dadurch die Kraftumlenkung in die Richtung der Gehäuseumfangswand,
d. h. wieder in eine achsparallele Richtung.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die Sicken
der beiden Gehäusestirnwände jeweils in derselben, gemeinsamen Axialebene; der Umfangsrand
der beweglichen Wand springt im Bereich jeder Sicke radial nach innen zurück; zwischen
der beweglichen Wand und dem Unterdruckgehäuse ist eine Dichtungsmembran angeordnet.
Da bei dieser Ausführung die einander zugeordneten Sicken der beiden Gehäuseschalen
fast unmittelbar aneinanderstoßen, wäre am Gehäuseumfang kein axialer Bewegungsspielraum
für den Hub der beweglichen Wand vorhanden.
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Deshalb ist die bewegliche Wand hier radial zurückspringend
ausgeführt;
die so gebildete Einschnürung der beweglichen Wand liegt am einen Hubende über der
einen Sicke, während sie am anderen Hubende über der zugeordneten anderen Sicke
liegt.
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Da die einander zugeordneten Sicken jeweils unmittelbar benachbart
sind, erfolgt die Kraftübertragung in besonders günstiger Weise von der einen Sicke
auf die andere Sicke, ohne daß die übrigen Bereiche des Unterdruckgehäuses wesentlich
belastet würden.
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Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß die beiden Gehäusestirnwände in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte
Sicken aufweisen, daß jeder Sicke der einen Gehäusestirnwand ein im wesentlichen
achsparallel verlaufender Gehäusewandabschnitt der anderen Gehäusestirnwand zugeordnet
ist, und daß der Umfangsrand der beweglichen Wand im Bereich jeder Sicke axial in
den Bereich des zugeordneten achsparallelen Gehäusewandabschnitts zurückspringt.
Hierbei weist -der Umfangsrand der beweglichen Wand -keine radialen Einschnürungen
auf; er verläuft mäanderförmig auf einer Zylinderfläche. Damit wird die volle Querschnittsfläche
als wirksame Kolbenfläche für die bewegliche Wand ausgenutzt; außerdem vereinfacht
sich die Abdichtung der beweglichen Wand gegenüber dem Unterdruckgehäuse; die Abdichtung
kann beispielsweise mittels einer Rollmembran oder mittels einer Gleitdichtung erfolgen.
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Im Bereich der Gleitdichtung kann eine Gleitbüchse aus Kunststoff
in das Unterdruckgehäuse eingelegt sein, um die Reibungsverhältnisse im Bereich
der Gleitdichtung zu verbessern. Die zweckmäßigerweise im Hubweg der beweglichen
Wand liegende Verbindungsstelle der beiden Gehäuseschalen wird durch diese Gleitbüchse
überbrückt und behindert die gleitende Dichtung deshalb nicht.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert,
die in der Zeichnung dargestellt sind.
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Es zeigt: Fig. 1 einen Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge, wobei
das Unterdruckgehäuse und die bewegliche Wand geschnitten dargestellt sind, Fig.
2 einen Teilschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Teilansicht des
Umfangsrandes der beweglichen Wand mit Blickrichtung gem. dem Pfeil III in Fig.
1, Fig. 4 abgewandelte Ausführungsformen in Teil-Schnittdar-und 5 stellungen ähnlich
der Fig 1, Fig. 6 eine Teilansicht des Umfangsrandes der beweglichen Wand mit Blickrichtung
gem. dem Pfeil VI in Fig. 5 und Fig. 7 eine weitere Ausführungsform in einer Teil-Schnittdarstellung
ähnlich den Figuren 1, 4 und 5.
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Bei allen gezeigten Ausführungsformen weist der Bremskraftverstärker
ein Unterdruckgehäuse 1 auf, das durch eine axial bewegliche Wand 2 in eine Arbeitskammer
3 und eine Unterdruckkammer 4 unterteilt wird. Die axial bewegliche Wand 2 der Ausführung
nach den Fig. 1, 5 und 7 besteht aus einem aus Blech tiefgezogenen Membranteller
5 und einer daran anliegenden, flexiblen Membran 6, die zwischen dem äußeren Umfang
des Membrantellers 5 und dem Unterdruckgehäuse 1 eine Rollmembran 7 als Abdichtung
bildet.
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Ein durch eine Kolbenstange 8 durch ein Bremspedal betätigbares
Steuerventil
9 steht über eine Druckstange 10 mit einem Betätigungskolben eines (nicht dargestellten)
Hauptbremszylinders in Verbindung. Bei einer Betätigung des Steuerventils 9 wird
die Arbeitskammer 3 mit der Atmosphäre verbunden, so daß sich die Wand 2 in Richtung
zur Unterdruckkammer 4 bewegt. Die dadurch erzeugte Verstärkungskraft wird auf die
Druckstange 10 übertragen. Eine Druckfeder 11 hält die bewegliche Wand 2 in der
in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung. Die Stellung der beweglichen Wand 2 am
Ende des Verstärkungshubs ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt.
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Das Unterdruckgehäuse 1 besteht aus zwei aus verhältnismäßig dünnem
Blechtiefgezogenen Gehäuseschalen 12,13, die jeweils eine Gehäusestirnwand 14 bzw.
15 bilden und an einer Gehäuseumfangswand 16 miteinander durch eine Einroll- oder
Falzverbindung 17 verbunden sind. Dort ist der Rand der einen Gehäuseschale 12 um
den Rand der anderen Gehäuseschale 13- umgebördelt.
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An der Einroll- oder Falzverbindung 17 ist zwischen den Rändern der
Gehäuseschalen 12 und 13 ein Randwulst 18 -der Rollmembran 7 dichtend befestigt.
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An den Innenseiten der beiden Stirnwände 14,15 liegt jeweils ein Flanschring
19,20, in den Befestigungsschrauben 21 eingelassen sind, die zur Verbindung der
Stirnwand 14 mit dem (nicht dargestellten) Hauptbremszylinder und zur Verbindung
der Stirnwand 15 mit der (ebenfalls nicht dargestellten) Spritzwand des Kraftfahrzeuges
dienen.
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Die Stirnwand 14 weist einen kegelstumpfförmigen Stirnwandabschnitt
14.1 auf, in dem-Sicken 22 angeordnet sind.
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Die Sicken 22 gehen von den Befestigungsschrauben 21 aus und erstrecken
sich, auf einer Kegelmantellinie liegend, bis zur Verbindung 17 der beiden Gehäuseschalen
12,13. Wenn an der Gehäusestirnwand 14 zwei Befestigungsschrauben 21 vorgesehen
sind, werden beispielsweise auch zwei Sicken 22 vorgesehen.
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An der der Sicke 22 entsprechenden Stelle springt der Umfangsrand
2.1 der beweglichen Wand in axialer Richtung zurück (nach rechts in Fig. 1), um
in der Hubendstellung (in Fig. 1 gestrichelt dargestellt) Platz für die Sicke 22
zu schaffen. Dieser Rücksprung des Umfangsrandes 2.1 ist aus der Teildarstellung
des Membrantellers 5 in Fig. 3 zu erkennen.
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Die pedalseitige Stirnwand 15 weist ebenfalls einen kegelstumpfförmigen
Stirnwandabschnitt 15.1 auf, der durch radiale Sicken 23 unterbrochen wird. Diese
Sicken 23 sind in Umfangsrichtung gegenüber den Sicken 22 so versetzt, daß die Hubbewegung
der beweglichen Wand 2 unbehindert erfolgen kann. An der der Sicke 22 gegenüberliegenden
Stelle der anderen Gehäuseschale 13 entsteht dabei ein im wesentlichen achsparallel
verlaufender Gehäusewandabschnitt 15.2. In entsprechender Weise liegt der Sicke
23 ein achsparalleler Gehäusewandabschnitt 14.2 der Gehäuseschale 12 gegenüber.
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Wenn die in der Gehäuseschale 13 liegenden Sicken 23 sich über einen
größeren Umfangswinkel erstrecken, ergibt sich eine Gehäuseform, bei der in der
Gehäuseschale 13 an denjenigen Stellen Auswölbungen oder Sicken nach außen (nach
rechts in Fig. 1) vorhanden sind, an denen die Sicken 22 der Gehäuseschale 12 nach
innen vorspringen.
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Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
vom
Beispiel nach Fig. 1 nur dadurch, daß anstelle der Rollmembran 7 am Umfangsrand
2.1 der beweglichen Wand 2 ein Dichtring 24 angeordnet ist, der mit einer Dichtlippe
25 an einer in das Unterdruckgehäuse eingelegten Gleitbüchse 26 aus Kunststoff entlanggleitet
und somit eine Gleitdichtung für die bewegliche Wand 2 bildet. Der Kunststoff der
Gleitbüchse 26 kann verhältnismäßig billiges Material sein, das nur gute Gleiteigenschaften
haben muß, dabei aber dünn sein kann, da die Gleitbüchse 26 keine Kräfte aufnehmen
muß. Sie verhindert nur, daß die Dichtungslippe 25 an der Blechwand des Unterdruckgehäuses
1 und über die Gehäuseverbindungsstelle gleiten müßte.
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Die Figuren 5 und 7 zeigen Ausführungsformen, bei denen gegenüber
jeder Sicke 22 der Gehäuseschale 12 eine Sicke 23 der Gehäuseschale 13 angeordnet
ist.
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Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist die Sicke 23 nur verhältnismäßig
kurz, so daß noch ein achsparalleler, d. h. zylindrischer Gehäusewandabschnitt 15.2
verbleibt. Bei Beispiel nach Fig. 7 ist die Sicke 23 dann bis zur Verbindungsstelle
der beiden Gehäuseschalen 12,13 durchgeführt. In den Fig. 5 und 7 sind auch bei
der Stirnwand 15 die kegelstumpfförmigen Stirnwandabschnitte 15.1 deutlich zu erkennen.
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Die Sicken 22,23 weisen jeweils einen Sickenboden 22.1 bzw.
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23.1 auf (Fig. 2 und 7), der jeweils im wesentlichen geradlinig und
unter einem Winkel zur Gehäuselängsachse von der Einleitungsstelle der Axialkraft
ausgeht, nämlich von den Befestigungsschrauben 21 bzw. den Flanschringen 19,20.
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Wie in Fig. 7 gezeigt, erstrecken sich die Sickenböden 22.1 und 23.1
bis zur Einroll- oder Falzverbindung 17, die einen
umlaufenden
Gehäuse-Versteifungsabschnitt bildet. Die an den beiden Gehäuseschalen 12,13 angreifenden
axialen Zugkräfte werden dabei im wesentlichen in Zugkräfte in den Sickenböden 22.1
und 23.1 umgesetzt und bis zum Versteifungsabschnitt 17 geleitet.
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Bei den in den Fig. 1, 4 und 7 gezeigten Ausführungsbeispielen erstrecken
sich die Sicken 22,23 jeweils über den am Übergang von der Gehäusestirnwand 14 bzw.
15 zur Gehäuseumfangswand 16 liegenden Gehäuserand, der dabei durch die Sicken 22,23
unterbrochen wird. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 gilt dies nur für die linke
Gehäuseschale 12, während bei der rechten Gehäuseschale 13 die Sicken 23 nur in
der Gehäusestirnwand 15 liegen, während am Übergang von der Gehäusestirnwand 15
zur Gehäuseumfangswand 16 ein innerer Versteifungsring 27 eingelegt ist. Der Versteifungsring
27, der radial und in Umfangsrichtung auf Druck beansprucht wird, lenkt die in den
Sicken 23 bzw. deren Sickenböden 23.1 verlaufenden Zugkräfte in achsparallele Zugkräfte
in der Gehäuseumfslngswand 16 um.
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Der Umfangsrand 2.1 der beweglichen Wand 2 springt im Bereich der
Sicken 22 radial nach innen zurück. Die so gebi.ldete Einschnürung (Fig. 6) nimmt
am Ende der Hubbewegung (die in den Fig. 5 und 7 dargestellt ist) die Sicken 22
auf. In der Ausgangsstellung liegen die Sicken 23 in der Randausnehmung der beweglichen
Wand 2.
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BEZUGS ZEICHENLISTE 1 Unterdruckgehäuse 2 bewegliche Wand 2.1 Umfangsrand
3 Arbeitskammer 4 Unterdruckkammer 5 Membranteller 6 Membran 7 Rollmembran 8 Kolbenstange
9 Steuerventil 10 Druckstange 11 Druckfeder 12 Gehäuseschale 13 Gehäuseschale 14
Gehäusestirnwand 14.1 kegelstumpfförmiger Stirnwandabschnitt 14.2 achsparalleler
Gehäusewandabschnitt 15 Gehäusestirnwand 15.1 kegelstumpfförmiger Stirnwandabschnitt
15.2 achsparalleler Gehäusewandabschnitt 1 6 Gehäuseumfangswand 17 Einroll- oder
Falzverbindung 18 Randwulst 19 Flanschring 20 Flanschring 21 BefestigungsschrEuben
22 Sicken, 22.1 Sickenboden 23 Sicken, 23.1 Sickenboden 24 Dichtring 25 Dichtlippe
26 Gleitbüchse 27 Versteifungsring
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