DE3940953A1 - Pneumatischer kraftverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Kraftverstärker, bestehend im wesentlichen aus einem Verstärkergehäuse mit mindestens einer darin angeordneten, dessen Inneres in zwei Kammern unterteilenden beweglichen Wand, die mit einer pneumatischen Druckdifferenz zwischen einem Unterdruck und dem Atmosphärendruck beaufschlagbar ist und durch einen starren Membranteller sowie eine daran anliegende Membran gebildet ist, wobei in dem radial verlaufenden Bereich des Membrantellers Aussparungen vorgesehen sind, die radial verlaufende Stege begrenzen und deren Achsen annähernd in radialer Richtung verlaufen.

Ein derartiger pneumatischer Kraftverstärker ist aus der DE-OS 29 51 372 bekannt. Die im Membranteller des bekannten Kraftverstärkers ausgebildeten Öffnungen weisen zwei senkrecht zueinander stehende Achsen auf, wobei die längeren Achsen in radialer Richtung verlaufen und die Öffnungen in mindestens einer Ausdehnungsrichtung so dimensioniert sind, daß ein Durch- oder Hineinquetschen der Membran ausgeschlossen ist.

Als nachteilig ist bei dem vorbekannten Kraftverstärker anzusehen, daß die durch die Öffnungen begrenzten Stege sich tendenziell zum Mittelpunkt des Membrantellers hin verjüngen. Es ist bekannt, daß die im Membranteller unter Belastung auftretende Radialspannung von außen nach innen steigt, wobei der radial innere Bereich des bekannten Membrantellers nur einen unverhältnismäßig kleinen tragenden Materialquerschnitt zur Verfügung hat, so daß in diesem Bereich mit einem Materialbruch zu rechnen ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den erwähnten, durch die Geometrie der Aussparungen bzw. der Stege vorprogrammierten Festigkeitseinbruch zu vermeiden und dadurch die Funktionssicherheit des Kraftverstärkers zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zwischen den Aussparungen ausgebildeten Stege so gestaltet sind, daß deren Breite radial nach innen kontinuierlich zunimmt. Durch diese Umgestaltung der Steggeometrie werden Stege erzeugt, die Biegebalken mit vergleichmäßigter Spannung darstellen.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens wird bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vorgeschlagen, daß die die Stege begrenzenden Aussparungen tropfenförmig ausgebildet, und vorzugsweise in radialer Richtung durch zwei Kreissegmente unterschiedlicher Durchmesser begrenzt sind. Nach einer anderen bevorzugten Ausführung sind die Aussparungen als gleichschenklige Dreiecke mit abgerundeten Ecken ausgebildet.

Eine weitere Erhöhung der Festigkeit des erfindungsgemäßen Membrantellers wird dadurch erreicht, daß die Ränder der Aussparungen auf der der Membran abgewandten Seite mit hervorstehenden Kragen versehen sind.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung hervor. Dabei zeigt:

Fig. 1 die bewegliche Wand eines erfindungsgemäß aufgebauten pneumatischen Kraftverstärkers im Teilschnitt und

Fig. 2 die Vorderansicht eines Teils des Membrantellers nach Fig. 1.

Wie die Zeichnung zeigt, besteht die mit einer pneumatischen Druckdifferenz beaufschlagbare bewegliche Wand 1 des nicht gezeigten Kraftverstärkers aus einem vorzugsweise aus Blech gefertigten Membranteller 2 sowie einer daran anliegenden flexiblen Membran 3, die am vorderen Ende eines rotationssymmetrisch ausgebildeten, näher nicht beschriebenen, an sich bekannten Steuergehäuses 5 angeordnet ist. Während der Membranteller 2 an seinem radial innenliegenden Rand mittels einer Wölbung 16 an zwei am Steuergehäuse 5 ausgebildeten, senkrecht zueinander stehenden Auflageflächen 13 und 15 abgestützt ist, ist der radial innenliegende Bereich der Membran 3 mit einem Ringwulst 17 versehen, der in einer im Steuergehäuse 5 ausgebildeten umlaufenden Nut 8 aufgenommen wird.

Wie insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist der Membranteller 2 in seinem annähernd radial verlaufenden Bereich mit mehreren, in gleichen Abständen voneinander liegenden Aussparungen 4 versehen, die radial verlaufende Stege 7 begrenzen. Die Aussparungen 4 sind entweder in radialer Richtung durch zwei Kreissegmente 9, 10 unterschiedlicher Durchmesser begrenzt, deren Verbindungsstangenten 11, 12 außerhalb des Mittelpunktes des Membrantellers 2 verlaufen und einen Winkel α von 20° bis 40°, vorzugsweise 30°, einschließen (s. insbesondere die linke Hälfte der Abb.), oder als gleichschenklige Dreiecke mit abgerundeten Ecken ausgebildet (rechte Hälfte der Abb.). Bei dieser Ausführungsvarinate verlaufen die Schenkel 18, 19 auch außerhalb des Mittelpunktes des Membrantellers 2 und schließen einen Winkel β ein, dessen Größe im dargestellten Beispiel ca. 25° beträgt.

Dadurch wird erreicht, daß die Stegbreite radial nach innen, d. h. in der Richtung, wo die Biegebelastung bei der Übertragung der Verstärkungskraft ihr Maximum hat, wächst. Die Verteilung der Aussparungen 4 im oben erwähnten Bereich des Membrantellers 2 ist dabei vorzugsweise derart getroffen, daß die Längsachsen 14 von zwei unmittelbar nebeneinander liegenden Aussparungen 4 einen Winkel zwischen 10° und 20°, vorzugsweise 15°, einschließen. Zur Erhöhung der Festigkeit des erfindungsgemäß ausgebildeten Membrantellers 2 können die Ränder der Aussparungen 4 auf der der Membran 3 abgewandten Seite mit senkrecht hervorstehenden Kragen 6 versehen werden.

Bezugszeichenliste

 1 bewegliche Wand
 2 Membranteller
 3 Membran
 4 Aussparung
 5 Steuergehäuse
 6 Kragen
 7 Steg
 8 Nut
 9 Kreissegment
10 Kreissegment
11 Verbindungstangente
12 Verbindungstangente
13 Auflagefläche
14 Längsachse
15 Auflagefläche
16 Wölbung
17 Ringwulst
18 Schenkel
19 Schenkel

Claims (10)

1. Pneumatischer Kraftverstärker, bestehend im wesent­ lichen aus einem Verstärkergehäuse mit mindestens einer darin angeordneten, dessen Inneres in zwei Kammern unterteilenden beweglichen Wand, die mit einer pneumatischen Druckdifferenz zwischen einem Unterdruck und dem Atmosphärendruck beaufschlagbar ist und durch einen starren Membranteller sowie eine daran anliegen­ de Membran gebildet ist, wobei in dem radial ver­ laufenden Bereich des Membrantellers Aussparungen vor­ gesehen sind, die radial verlaufende Stege begrenzen und deren Achsen annähernd in radialer Richtung ver­ laufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (7) so ausgebildet sind, daß deren Breite kontinuierlich radial nach innen zunimmt.

2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aussparungen (4) tropfenförmig ausgebildet sind.

3. Kraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aussparungen (4) in radialer Richtung durch zwei Kreissegmente (9, 10) unterschiedlicher Durchmesser begrenzt sind.

4. Kraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungstangenten (11, 12) der Kreissegmente (9, 10) außerhalb des Mittel­ punktes des Membrantellers (2) verlaufen.

5. Kraftverstärker nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verbindungstangenten (11, 12) einen Winkel (α) von 20° bis 40°, vorzugs­ weise 30° einschließen.

6. Kraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausparungen (4) als gleichschenklige Dreiecke mit abgerundeten Ecken aus­ gebildet sind.

7. Kraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schenkel (18, 19) außerhalb des Mittelpunktes des Membrantellers (2) verlaufen.

8. Kraftverstärker nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schenkel (18, 19) einen Winkel (β) von 20° bis 40°, vorzugsweise 30° einschließen.

9. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Aussparungen (4) auf der der Membran (3) abge­ wandten Seite mit hervorstehenden Kragen (6) versehen sind.

10. Kraftverstärker nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen (14) von zwei unmittelbar nebeneinander liegenden Aussparungen (4) einen Winkel von 10° bis 20°, vorzugsweise 15° einschließen.