DE3438026A1

DE3438026A1 - Pneumatischer kraftverstaerker, insbesondere fuer bremsanlagen fuer kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3438026A1
Application number: DE19843438026
Authority: DE
Inventors: Willi 5470 Andernach Fügen; Christoph 5414 Vallender Zöller
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1983-11-03
Filing date: 1984-10-17
Publication date: 1985-05-15

Description

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DIPL.-ING.; DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

3438026 D-8000 MÜNCHEN 90

lA-57 687 SCHWEIGERSTRASSE 2

LUCAS INDUSTRIES telefon: (089) 6620 51

TELEGRAMM: PROTECTPATENT 17.10.1984 - TELEX: J24070

TELEFAX: VIA (089) 27I 60 63 (ill)

Pneumatischer Kraftverstärker, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Kraftverstärkker, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit

- einem hinteren und einem vorderen Gehäuseteil, die beide topfförmig mit je einem Mantel und je einem Kragen ausgebildet und zu einem Zylindergehäuse miteinander ver- f bunden sind,

- einer Kolbenplatte, die innerhalb des Zylindergehäuses axial beweglich angeordnet ist,

- und einer Membran, die ein an der Kolbenplatte abgestütztes Innenteil, einen zwischen den Kragen eingespannten äußeren Rand und einen zwischen Innenteil und äußerem Rand angeordneten Rollbalg aufweist, ^:

- so daß die Membran im Zylindergehäuse zwei Kammern voneinander trennt und ihr Rollbalg in einem Ruhezustand, bei zumindest annähernd gleichem Druck in den beiden Kammern, sich von der Kolbenplatte innerhalb des hinteren Gehäuseteils nach vorne erstreckt und bei zunehmendem Druckgefälle von der hinteren zur vorderen Kammer und sich dementsprechend nach vorne verlagernder Kolbenplatte der Rollbalg sich nach vorne fortschreitend an den Mantel des vorderen Gehäuseteils anlegt.

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Bei bekannten Kraftverstärkern dieser Gattung (DE-C 1 188 965) haben die beiden Gehäuseteile zylindrische Mantel mit einem Innendurchmesser, der erheblich kleiner ist als der Außendurchmesser der beiden Kragen, zwischen denen der im allgemeinen wulstartige äußere Rand der Membran eingespannt ist. Die beiden Kragen sind üblicherweise durch einen Blechring miteinander verbunden, der entweder als gesondertes Bauteil hergestellt und über beide Kragen greifend umgebördelt ist, oder beispielsweise an dem hinteren Kragen einstückig ausgebildet ist, den vorderen Kragen aufnimmt und vor diesem umgebördelt oder verstemmt ist. Der Außendurchmesser eines solchen Blechrings ist 'mindestens um das Doppelte seiner Blechdicke größer ist als der Außendurchmesser des oder jedes von ihm umschlossenen Kragens. Insgesamt ist somit der größte Außendurchmesser bekannter gattungsgemäßer Kraftverstärker erheblich größer als deren nutzbarer Innendurchmesser; dies gilt selbst dann, wenn die beiden Gehäuseteile aus Gründen der Gewichtsersparnis aus sehr dünnem Blech hergestellt sind.

Dieser Nachteil bekannter gattungsgemäßer Kraftverstärker ist schon vor langem erkannt und dadurch bekämpft worden (DE-A 1 555 870), daß das hintere Gehäuseteil von einem verhältnismäßig flachen Abschlußdeckel gebildet und das topfförmige vordere Gehäuseteil entsprechend langer gestaltet und hinter dem äußeren Rand des Abschlußdeckels umgebördelt oder verstemmt ist. Die Membran ist dabei an ihrem äußeren Rand zwischen den Rändern des Abschlußdeckels und des vorderen Gehäuseteils eingespannt, so daß ihr Rollbalg schon im Ruhezustand an einer zylindrischen Mantelfläche des vorderen Gehäuseteils anliegt, dann umgestülpt und an einem zylindrischen Randflansch einer Kolbenplatte anliegend nach hinten zurückgeführt ist, wo der Rollbalg in einen an der Rückseite der Kolbenplatte anliegenden Innenteil der Membran übergoLt. Diese Gestal-

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tung hat den Vorteil, daß der Außendurchmesser des Zylindergehäuses nirgends größer zu sein braucht als der Außendurchmesser des zylindrischen Mantels, an dem der Rollbalg der Membran innen abrollt; dementsprechend braucht der.wirksame Durchmesser der Kolbenplatte nur wenig kleiner zu sein als der größte Außendurchmesser des Zylindergehäuses.

Nachteilig ist jedoch, daß der zylindrische Randflansch der Kolbenplatte etwa ebenso lang sein muß wie deren Arbeitshub, damit er den Rollbalg ausreichend abstützt, wenn der Kraftverstärker betätigt wird und dadurch ein Druckgefälle von der hinteren zur vorderen Kammer entsteht. Wäre der verhältnismäßig lange Rollbalg nicht an dem Randflansch abgestützt, so würde er vor der Kolbenplatte radial nach innen aufgebläht werden, sich dabei axial nach hinten an der Kolbenplatte abstützen und deren wirksamen Durchmesser, den sogenannten Wirkdurchmesser des Kraftverstärkers, entsprechend vermindern. Der somit notwendigerweise verhältnismäßig lange Randflansch der Kolbenplatte erfordert eine entsprechend große axiale Baulänge des vorderen Gehäuseteils, wodurch der erzielte Vorteil eines verhältnismäßig geringen Außendurchmessers des Zylindergehäuses wieder aufgehoben wird, da der verfügbare Einbauraum in axialer Richtung meist ebenso begrenzt ist wie in radialer Richtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Kraftverstärker derart zu gestalten, daß er ein günstiges Verhältnis sowohl zwischen dem nutzbaren Durchmesser der Kolbenplatte und dem größten Außendurchmesser des Zylindergehäuses wie zwischen dem nutzbaren Hub der Kolbenplatte und der axialen Länge des Zylindergehäuses aufweist.

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Diese Aufgabe ist bei einem pneumatischen Kraftverstärker der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das vordere Gehäuseteil in einem vor seinem Kragen liegenden Bereich seines Mantels, an den der Rollbalg anlegbar ist, einen größeren Innendurchmesser aufweist als am Kragen selbst.

Damit wird erreicht, daß der Rollbalg schon in einem frühen Stadium jeder Betätigung des Kraftverstärkers von dem Druckgefälle zwischen der hinteren und der vorderen Kammer nach außen aufgebläht wird, da er von sich aus bestrebt ist, den ihm zur Verfügung gestellten, sich erweiternden Raum innerhalb des Mantels des vorderen Gehäuseteils auszufüllen. Infolgedessen kann der Rollbalg vom Druck in der hinteren Kammer nicht oder nurmehr in geringem Maß nach innen verlagert und gegen die Vorderseite der Kolbenplatte gedrückt werden. Diese unerwünschte Verlagerung wird durch die Erfindung auch dann weitgehend vermieden, wenn dieKolbenplatte anstelle eines breiten zylindrischen Randflansches nur einen schmalen Bördelrand oder dgl. aufweist.

Vorzugsweise ist der größte Innendurchmesser des vorderen Gehäuseteils zumindest annähernd so groß wie der Außendurchmesser des zugehörigen Kragens. Rechnet raan damit, daß der Kragen des vorderen Gehäuseteils zum Zwecke der Verbindung mit dem Kragen des hinteren Gehäuseteils von einem Blechring eng umschlossen wird, der die gleiche Dicke hat wie der Mantel des vorderen Gehäuseteils, dann hat dieser Mantel in seinem erfindungsgemäß erweiterten Bereich etwa den gleichen Außendurchmesser wie der Blechring, somit ist der verfügbare Bauraum besonders gut genutzt.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn der Mantel des vorderen Gehäuseteils sich in einem kurzen, zum Verbinden der bei-

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den Kragen gerade ausreichenden Abstand vor dem zugehörigen Kragen auf seinen größten Innendurchmesser erweitert. Dadurch wird dem Rollbalg schon in einem frühen Stadium einer Betätigung des Kraftverstärkers der größtmögliche Raum zur. Verfügung gestellt und somit der Wirkdurchmesser des Kraftverstärkers auf den bei gegebenem Durchmesser des Zylindergehäuses größtmöglichen Wert gebracht.

Es kann aber auch zweckmäßig sein, den Innendurchmesser des Mantels in dem zum Abrollen des Rollbalgs vorgesehenen Bereich nur allmählich zunehmen zu lassen, damit der größte Wirkdurchmesser erst nach -einem gewissen Hub der Kolbenplatte erreicht wird, jedenfalls aber in ausreichendem Abstand vor dem Ende des längstmöglichen Hubes.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:

Fig.l einen halbseitigen axialen Schnitt durch einen erfihdungsgemäßen Bremskraftverstärker im Ruhezustand
Fig.2 einen entsprechenden Schnitt in einem Zustand

während einer Betätigung und Fig.3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig.2.

Der dargestellte Bremskraftverstärker hat ein topfförmiges hinteres Gehäuseteil 10 mit einer zentralen öffnung 12 für ein Ventil, das vom Bremspedal eines Kraftfahrzeugs gesteuert wird und sich von den bei Bremskraftverstärkern üblichen Ventilen nicht zu unterscheiden braucht, weshalb es nicht dargestellt ist. Das hintere Gehäuseteil 10 hat ferner einen zylindrischen Mantel 14, an den sich ein schräg nach außen und hinten ragender Kragen 16 anschließt. Der Kragen 16 geht in einen Bord-: I-rand 18 über, der sich zylindrisch nach vorne erstreckt

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Der Bremskraftverstärker hat ferner ein topfförmiges vorderes Gehäuseteil 20 mit einer zentralen öffnung 22 für einen Hauptbremszylinder, der ebenfalls von üblicher Bauart sein kann und deshalb nicht dargestellt ist. Das vordere Gehäuseteil 20 hat einen zylindrischen Mantel 24 sowie einen schräg nach außen und vorne ragenden Kragen 26, der vom Mantel 24 durch eine ringförmige Vertiefung 28 abgesetzt ist. Die ringförmige Vertiefung 28 hat eine axiale Länge, die für ein Werkzeug ausreicht, mit dem der Bördelrand 18 vor dem Kragen 26 derart umgebördelt oder verstemmt worden ist, daß beide Kragen 16 und 26 fest miteinander verbunden sind.

Die beiden Gehäuseteile 10 und 20 bilden gemeinsam ein Zylindergehäuse, in dem eine Kolbenplatte 30 axial beweglich angeordnet ist. Die Kolbenplatte 30 hat einen schmalen abgerundeten äußeren Rand 32 und ist weiter innen von zwei achsparallelen Stangen 34 durchsetzt. Die beiden Stangen 34, von denen in Fig.l und 2 nur eine dargestellt ist, sind an den beiden Gehäuseteilen 10 und 20 dicht befestigt und sind an ihrem hinteren Ende zur Befestigung an einer Spritzwand eines Kraftfahrzeugs ausgebildet, während an ihrem vorderen Ende der erwähnte Hauptbremszylinder befestigt werden kann. Die dargestellte Stange 34 ist durch einen nur teilweise gezeichneten Faltenbalg 36 gegen die Kolbenplatte 30 abgedichtet; dasselbe gilt für die andere Stange in der nicht dargestellten unteren Hälfte des Bremskraftverstärkers.

Der Kolbenplatte 30 ist eine Membran 40 zugeordnet, die ein an der Rückseite der Kolbenplatte anliegendes Innenteil 42, einen zwischen den Kragen 16 und 26 eingespannten, wulstartigen äußeren Rand 44 und einen zwischen diesem Rand und dem Innenteil 42 angeordneten Rollbalg 46 aufweist. Die Membran 40 ist aus Gumiri oder ähnlichem

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elastischen Material hergestellt und besteht im dargestellten Beispiel mit den Faltenbälgen 36 aus einem Stück.

In vollständig zusammengebautem Zustand des Bremskraftverstärkers unterteilt die Membran 40 in Verbindung mit dem erwähnten, nicht dargestellten Ventil den von den beiden Gehäuseteilen 10 und 20 umschlossenen Raum in eine hintere Kammer 48 und eine vordere Kammer 50. Das Ventil verbindet, wie bei pneumatischen Bremskraftverstärkern üblich, im Ruhezustand beide Kammern 48 und 50 miteinander und trennt die hintere Kammer 48'von der umgebenden Atmosphäre; die vordere Kammer 50 ist ständig mit einer Unterdruckquelle, beispielsweise einer Saugleitung eines Vergasermotors, verbunden.

Wird der Bremskraftverstärker über das zugehörige Bremspedal betätigt, so trennt das Ventil die beiden Kammern 48 und 50 voneinander und verbindet unmittelbar darauf die hintere Kammer 48 mit der umgebenden Atmosphäre, so daß diese Kammer sich mit Luft unter Umgebungsdruck füllt, während die vordere Kammer 50 evakuiert bleibt. Die Luft in der hinteren Kammer 48 bläht den Rollbalg auf, so daß dieser vorübergehend nach innen verdrängt wird und sich dabei an der Vorderseite der Kolbenplatte 30 abstützt, wodurch deren wirksamer Durchmesser entsprechend vermindert wird. Die an der Kolbenplatte 30 resultierende Druckkraft ist jedoch groß genug, um die Kolbenplatte 3 0 nach vorne zu verschieben, wodurch der Hauptbremszylinder betätigt und das Lüftspiel der zugehörigen Bremsen überwunden wird. Dabei verschiebt sich die Kolbenplatte 30 gemäß Fig.2 nach vorne, so daß der Rollbalg 46 über die ringförmige Vertiefung 28 hinwegrollt und rasch beginnt, sich an den zylindrischen Mantel 24 anzulegen.

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Der zylindrische Mantel 24 hat gemäß Fig.3 einen Innendurchmesser d24, der ebenso groß ist wie der Außendurchmesser D26 des Kragens 26 und somit erheblich größer ist als der Innendurchmesser d28 der ringförmigen Vertiefung 28, welche die Basis für den Kragen 26 bildet.

Dem Rollbalg 46 steht also schon nach einer kurzen Axialbewegung der Kolbenplatte 30 der erweiterte Raum innerhalb des zylindrischen Mantels 24 zur Verfügung und der überdruck in der hinteren Kammer 48 im Vergleich zur vorderen Kammer 50 zwingt den Rollbalg 46, das vergrößerte Raumangebot zu nutzen, sich also weiter radial nach außen zu bewegen und dadurch die Einwirkung auf die Vorderseite der Kolbenplatte 30 rasch zu beenden. Infolgedessen erreicht der wirksame Durchmesser D40 der von der Membran 40 und der Kolbenplatte 30 gebildeten Kolbenanordnung rasch eine Größe, die den Außendurchmesser D30 der Kolbenplatte 30 übertrifft, da der Rollbalg 46 in der Stellung gemäß Fig. 3 nach vorne gerichtete Kräfte auf die Kolbenplatte 30 überträgt.

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Claims

Patentansprüche

1. Pneumatischer Kraftverstärker, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit

- einem hinteren und einem vorderen Gehäuseteil (10 bzw. 20), die beide topfförmig mit je einem Mantel (14 bzw. 24) und je einem Kragen (16 bzw. 26) ausgebildet und zu einem Zylindergehäuse (10,20) miteinander verbunden sind,

- einer Kolbenplatte (30), die innerhalb des Zylindergehäuses (10,20) axial beweglich angeordnet ist,

- und einer Membran (40) , die ein an der Kolbenplatte (30) abgestütztes Innenteil (42), einen zwischen den Kragen (16,26) eingespannten äußeren Rand (44) und einen zwischen Innenteil und äußerem Rand angeordneten Rollbalg (46) aufweist,

- so daß die Membran (40) im Zylindergehäuse (10,20) zwei Kammern (48,50) voneinander trennt und ihr Rollbalg (46) in einem Ruhezustand, bei zumindest annähernd gleichem Druck in den beiden Kammern, sich von der Kolbenplatte

(30) innerhalb des hinteren Gehäuseteils (10) nach vorne erstreckt und bei zunehmendem Druckgefälle von der hinteren zur vorderen Kammer und sich deir_:entsprechend nach vorne verlagernder Kolbenplatte (30) der Rollbalg (46) sich nach vorne fortschreitend an der. Mantel (24) des vorderen Gehäuseteils (20) anlegt,

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dadurch gekennzeichnet , daß das vordere Gehäuseteil (20) in einem vor seinem Kragen (26) liegenden Bereich seines Mantels - (24) , an den der Rollbalg (46) anlegbar ist, einen größeren Innendurchmesser (d24) aufweist als am Kragen (26) selbst.

2. Kraftverstärker nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet , daß der größte Innendurchmesser (d24) des vorderen Gehäuseteils (20) zumindest annähernd so groß ist wie der Außendurchmesser (D26) des zugehörigen Kragens (26).

3. Kraftverstärker nach Anspruch 2, ' dadurch gekennzeichnet , daß der Mantel (24) des vorderen Gehäuseteils (20) sich in einem kurzen, zum Verbinden der beiden Kragen (16,2€) gerade ausreichenden Abstand vor dem zugehörigen Kragen (26) auf seinen größten Innendurchmesser (d24) erweitert.

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