DE69609029T2

DE69609029T2 - Pneumatische Kraftverstärker für Kraftfahrzeugbremsanlagen

Info

Publication number: DE69609029T2
Application number: DE1996609029
Authority: DE
Inventors: Sean Byrnes
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2016-09-28
Also published as: GB9519753D0; ES2149430T3; EP0765789B1; DE69609029D1; EP0765789A1

Description

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen bei pneumatischen Kraftverstärkern für Fahrzeugbremsanlagen, bei denen eine Wand in einem Verstärkergehäuse bewegbar ist, wenn sie einer Druckdifferenz ausgesetzt ist, um eine bremsbetätigende Kraft von einem Pedal zu erhöhen, die dann auf einen Hauptzylinder aufgebracht wird, und wenigstens eine Verbindungsstange sich durch die bewegbare Wand sowie das Verstärkergehäuse erstreckt, um den Hauptzylinder an einer Spritzwand eines Fahrzeugs abzustützen. Die Erfindung betrifft auch eine Neukonstruktion einer Verbindungsstange zum Verwenden bei einem Kraftverstärker der genannten Art.
In dem beschränkten Platz, der im Motorraum von Fahrzeugen verfügbar ist, bestehen Probleme beim Einbau von Kraftverstärkern der genannten Art. Es ist erforderlich, daß der Kraftverstärker und der Hauptzylinder, den dieser zu betätigen hat, nahe am Motor und anderen mechanischen Bauteilen mit beträchtlicher Masse angeordnet sind. Für den Fall, daß ein Fahrzeug in einen Unfall verwickelt ist, bei dem sich der Motor und andere mechanische Bauteile nach hinten zum Fahrgastraum bewegen, kann als Folge davon, daß der Hauptzylinder das Gehäuse des Kraftverstärkers zusammendrückt, eine Gefahr bestehen, daß die Verbindungsstange nach hinten in den Fahrgastraum gedrängt wird, woraus sich ein Verletzungsrisiko für Insassen des Fahrzeugs ergibt.
DE-A-28 45 794 zeigt einen pneumatischen Kraftverstärker mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Es ist eine Verbindungsstange dargestellt, die die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 10 aufweist.
WO 96/17760 zeigt eine Servoeinrichtung mit einem verformbaren Gehäuse, das einen Frontabschnitt aufweist, auf den von einer am Ende einer Verbindungsstange befestigten Mutter eine Druckkraft aufgebracht wird, wobei die Mutter außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
WO 97/01470 zeigt eine Vakuumservobremse, die mit kraftübertragenden Bolzen angebracht ist, die mit Sollbruchstellen versehen sind.
WO 96/17759 zeigt eine pneumatische Bremsservoeinrichtung mit einer axial zusammendrückbaren Verbindungsstange, die zusammenschiebbare Teile aufweist.
WO 96/17760, WO 97/01470 und WO 96/17759 werden als Stand der Technik gemäß Art. 54(3) EPÜ genannt.
Gemäß einem Aspekt unserer Erfindung ist bei einem Kraftverstärker der genannten Art die Verbindungsstange geeignet zusammengedrückt zu werden, wenn sie einer zusammenpressenden Kraft im wesentlichen in einer axialen Richtung ausgesetzt ist, und die Verbindungsstange weist ein zusammendrückbares im wesentlichen nicht dehnbares Glied auf, das gespannt ist, um ein Zugglied zwischen einem Paar Endanschlußstücke zu bilden, die geeignet sind, mit einander gegenüberliegenden Stirnwänden des Verstärkergehäuses zusammenzuwirken, und die auch geeignet sind, zwischen einer Spritzwand und einem vom Kraftverstärker betätigbaren Hauptzylinder gekuppelt zu werden, und wobei die Endanschlußstücke in einem vorbestimmten Abstand mittels eines Abstandsrohres gehalten sind, von dem entgegengesetzte Enden mit den Anschlußstücken zusammenwirken, und mit einem zwischen dem Rohr und dem nicht dehnbaren Glied vorgesehenen erheblichen Abstand, wobei zwischen den beiden Anschlußstücken vom Glied eine Zugkraft aufgebracht wird, um die Anschlußstücke an den Enden des Rohres abgestützt zu halten.
Dies stellt sicher, daß bei einem Unfall die Verbindungsstange nicht durch die Spritzwand in den Fahrgastraum versetzt werden kann.
Das nicht dehnbare Glied kann Teil einer Einzelfaden- oder Mehrfadenkonstruktion sein.
Wenn eine zusammenpressende Kraft auf die Verbindungsstange aufgebracht wird, knickt das Rohr bei einer vorgegebenen, zu sammenpressenden Last, die durch die in der Verbindungsstange gemäß der auf das nicht dehnbare Glied aufgebrachten Zugkraft voreingestellte Zuglast bestimmt ist.
Wenn sie in dem Kraftverstärker eingebaut sind, wirken radiale Flansche an den Endanschlußstücken mit Innenflächen der Stirnwände des Verstärkergehäuses zusammen, die Öffnungen umgeben, durch welche die Anschlußstücke ragen, und die Außenfläche des Rohres weist eine Lauffläche auf, an die eine Dichtung an der beweglichen Wand abdichtend angreift.
Einige Ausführungsformen unserer Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, in denen:
Fig. 1 ein Längsschnitt durch einen pneumatischen Kraftverstärker ist, der dessen Einbau in ein Fahrzeug zusammen mit einem Teil eines hydraulischen Hauptzylinders darstellt;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Schnitts durch den Kraftverstärker nach Fig. 1 ist, die einen Schnitt durch die Verbindungsstange umfaßt;
Fig. 3 eine Verbindung zwischen einem Endanschlußstück und einem Ende eines Abstandsrohres darstellt;
Fig. 4 ein Längsschnitt durch eine modifizierte Verbindungsstange ist;
Fig. 5 eine Draufsicht eines Endes des nicht dehnbaren Gliedes ist;
Fig. 6 eine Draufsicht eines Endanschlußstückes ist;
Fig. 7 eine Stirnansicht des Anschlußstückes nach Fig. 6 ist;
Fig. 8 und 9 eine weitere Art einer Verbinung des nicht dehnbaren Gliedes mit einem Endanschlußstück darstellen;
Fig. 10, 11 und 12 modifizierte Konstruktionen darstellen, die eine mechanische Verformung vermeiden;
Fig. 13 eine andere Art darstellt;
Fig. 14 eine weitere Art darstellt; und
Fig. 15 noch eine andere Art darstellt.
Der in Fig. 1 bis 3 der beigefügten Zeichnungen dargestellte Vakuum-Pneumatikkraftverstärker weist ein Gehäuse 1 auf, das seinerseits ein Paar komplementäre Schalen 2 und 3, jeweils mit schüsselförmiger Kontur, aufweist. Die beiden Schalen sind an ihren Umfangsrändern durch eine Kopplung 4 miteinander verbunden, die zweckmäßig durch einen Krimpvorgang oder dergleichen gebildet ist. Das Innere des Gehäuses ist mittels einer bewegbaren Wand 7 in eine vordere Kammer 5 mit konstantem Druck und eine hintere Kammer 6 mit veränderbarem Druck geteilt.
Die bewegbare Wand weist einen Kolben 8 auf, der von einer Rollmembran 9 gestützt ist. Ein Ringwulst 10 am äußeren Umfangsrand der Membran 9 schafft eine Dichtung zwischen den beiden Schalen 2 und 3 an der Kopplung 4. Das innere Ende des Kolbens 8 ist gegen ein Nabenelement 11 mittels einer Verdickung 12 am Innenrand der Membran 9 abgedichtet.
In dem Nabenelement 11 ist ein Ventilmechanismus 13 aufgenommen, der von einer pedalbetätigten Stange 14 betätigbar ist und in bekannter Weise den Betrieb des Kraftverstärkers steuert.
Axial durch das Gehäuse 1 und die bewegbare Wand 7 erstreckt sich eine Verbindungsstange 20. Mit der Verbindungsstange 22 läßt sich der Kraftverstärker in einem Motorraum eines Fahrzeugs anbringen, und sie stellt eine Befestigung für einen Hauptzylinder 21 bereit, so daß er von einer Spritzwand 22 gehalten werden kann. Die Verbindungsstange 20 erstreckt sich durch das Gehäuse 1 und hält auch den Abstand zwischen den Schalen 2 und 3 aufrecht.
Die Membran 9 ist mit einer Dichtmuffe 23 versehen, die mit der Membran einteilig ist und von dieser nach vorne und durch eine komplementäre Öffnung 24 in dem Kolben absteht. Die Dichtmuffe 23 bildet eine Dichtung mit der Verbindungsstange 20.
Die Verbindungsstange 20 weist ein sich axial erstreckendes, im wesentlichen nicht dehnbares Glied 25 in Einzelfaden- oder Mehrfadenkonstruktion, zweckmäßig aus Metall oder Kohlenstoff- Fasern, auf. Das nicht dehnbare Glied kann beispielsweise ein Stück hochzugfestes Seil oder einen Einzeldraht aufweisen. Das nicht dehnbare Glied ist an entgegengesetzten Enden zwischen ein Paar äußerer und innerer Endanschlußstücke 26 und 27 gekoppelt, die von einem dünnwandigen, zylindrischen Abstandsrohr 28 aus Metall in einer axial beabstandeten, vorbestimmten, festen Beziehung gehalten sind.
Jedes Endanschlußstück weist einen sich nach außen erstreckenden Fortsatz 30 mit Außengewinde auf, der von einem radialen Flansch 31 nach außen ragt, und ein Stummelende 32, das von dem radialen Flansch 31 nach innen ragt und mit einer äußeren radialen Nut 33 versehen ist.
Beim Montieren der Verbindungsstange werden die Stummelenden 32 der beiden Endanschlußstücke in entgegengesetzte Enden des Rohres 28 eingefügt, in denen sie vorzugsweise Presspassungen bilden. Danach wird die Wand des Rohres 28 in Eingriff mit den Nuten 33 gekrimpt, wie in Fig. 3 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Die Nuten 33 ermöglichen dem Rohr, daß es sich nach dem Montieren teilweise entlastet. Dies erhöht die Abzugslast über diejenige der Montagelast.
Das nicht dehnbare Glied 25 ist an einem Ende mit einem Kragen 35 ausgebildet, der sich gegen das Stirnende des Fortsatzes 30 abstützt, wenn das Glied 25 durch eine Axialbohrung 36 im äußeren Anschlußstück 26, das Rohr 28 und eine Axialbohrung 37 im inneren Anschlußstück 27 eingefügt ist. Auf das freie Ende des Gliedes 25 wird dann eine Zuglast aufgebracht, und bei einer vorbestimmten Last wird ein Kragen 40 auf das Glied gekrimpt, um eine Abstützung am Stirnende des Fortsatzes 30 des inneren Anschlußstückes 27 zu bilden. Das Glied wird dann durch Verwenden eines Abschergerätes 41 auf die erforderliche Länge durchtrennt.
Wenn die Verbindungsstange 20 in die Muffe montiert wird, wirkt der radiale Flansch 31 der Anschlußstücke 26, 27 mit den Innenflächen der Schalen 2 und 3 zusammen, und eine Scheibe 42 bildet eine Abstützung gegen die Schale 2. Beide Flansche sind passend an den jeweiligen Anschlußstücken 26, 27 abgedichtet.
Die Fortsätze 30 mit Außengewinde ragen durch Öffnungen im Gehäuse des Hauptzylinders 21 bzw. in der Spritzwand 22 und nehmen Muttern 45, 46 auf, um das Gehäuse des Hauptzylinders gegen die Schale 3 bzw. die Schale 2 gegen die Spritzwand 22 zu spannen.
Der Hauptzylinder 21 ist an der Spritzwand 22 durch das nicht dehnbare Glied 25 abgestützt, und die Endanschlußstücke 30 sind mittels des dünnwandigen zylindrischen Rohres 28 in der gewünschten voneinander beabstandeten Beziehung gehalten. Die Muffe 23 liegt verschiebbar abdichtend an der Außenwand des Rohres 28 an.
Sollte das Fahrzeug, in dem der Kraftverstärker eingebaut ist, in einen Unfall verwickelt sein, durch den verursacht eine nach hinten gerichtete Kraft auf den Hauptzylinder 21 aufgebracht wird, wird diese Kraft ihrerseits auf die Verbindungsstange 20 übertragen. Wenn die Last einen vorbestimmten Minimalwert übersteigt, bewegt sich der Hauptzylinder 21 nach hinten, was verursacht, daß zumindest die Schale 3 des Gehäuses 1 zusammengedrückt wird, daß auch das Rohr 28 einknickt und das nicht dehnbare Glied 25 zusammengedrückt wird. Als Ergebnis wird nur eine minimale Last auf die Spritzwand 22 durch die Verbindungsstange 20 übertragen. Dies schützt den Fahrer in dem Fahrzeug vor einer Verletzung, die er sonst wegen einer Bewegung der Verbindungsstange in eine entsprechende Richtung erleiden könnte.
Wenn der Kraftverstärker eine Tandemkonstruktion mit zwei Abteilen ist, die je von einer bewegbaren Wand in Kammern mit va riablem und konstantem Druck unterteilt sind, ist die Verbindungsstange so verlängert, daß sie der Länge des Tandemkraftverstärkers entspricht, und das Rohr ist gegen die Membranen beider bewegbarer Wände und gegen eine Trennwand zwischen den beiden Abteilen abgedichtet.
Weitere Arten von Verbindungen zwischen den Endanschlußstücken 26, 27 und dem nicht dehnbaren Glied 25 sind ebenfalls in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht.
Bei der in Fig. 4-7 dargestellten Verbindungsstange ist das äußere Ende des Gliedes 25 mit einem im allgemeinen T-förmigen, in Fig. 5 veranschaulichten Rückhalteteil 50 versehen. Die Bohrung 36 in dem äußeren Anschlußstück 26 ist durch eine Durchgangsbohrung 51 ersetzt, die in eine an einer Seite offene Axialbohrung 52 führt, um das Rückhalteteil 50 aufzunehmen. Nach Einführen des Rückhalteteils 50 in das Anschlußstück 26, nimmt das Rohr 28 das Stummelende 32 auf, und die Verbindungsstange wird dann montiert, wie es mit Bezug auf die im Kraftverstärker der Fig. 1-3 veranschaulichte Verbindungsstange beschrieben wurde. Jedoch wird bei dieser Konstruktion nach einem Spannen des Gliedes 25 der Fortsatz 30 des Anschlußstückes 37 auf das Glied 25 bei 53 gekrimpt.
Bei einer in Fig. 8 und 9 veranschaulichten Modifikation ist das Stummelende 32 mit einer Sackbohrung 55 zum Aufnehmen einer Verdickung 56 am Glied 52 versehen. Die Wand der Bohrung ist in Eingriff mit der Außenfläche der Verdickung 56 verformt, und das äußere Ende des Stummelendes ist in Eingriff mit einer Schulter 58 am benachbarten inneren Ende der Verdickung verformt oder gehämmert.
Bei der in Fig. 10 veranschaulichten Modifikation kann, anstelle eines mechanischen Verformens des Materials des Stummelendes, die Wand der Bohrung 55 an der Außenfläche der Verdickung 56 durch einen Schweiß- oder Lötvorgang befestigt sein. Die Schweißnaht 70 kann in radialer Richtung oder, wie in Fig. 11 bei 71 veranschaulicht, in axialer Richtung ausgeführt sein.
In beiden Fällen kann der Schweißvorgang durch jedes herkömmliche Verfahren ausgeführt werden, wie beispielsweise Laser-, MIG- oder TIG-Schweißen.
Bei dem in Fig. 12 der beigefügten Zeichnungen veranschaulichten Endanschlußstück, das gleich demjenigen von der im Kraftverstärker der Fig. 1 bis 3 veranschaulichten Verbindungsstange ist, kann der Kragen 35 an das Anschlußstück bei 72 oder 73 geschweißt oder gelötet sein, um ein Verdrehen zu stoppen, unter Verwendung von in Fig. 10 oder in Fig. 11 veranschaulichten Schweiß- oder Löt-Verfahren.
Bei der in Fig. 13 veranschaulichten Modifikation weist das Endanschlußstück ein massives Glied auf und das Stummelende 32 ein Außengewinde, um eine Mutter 60 aufzunehmen, die an ihrem freien Ende mit einem nach innen gerichteten radialen Flansch 61 versehen ist, der eine Verdickung 62 am Ende des nicht dehnbaren Gliedes 52 gegen das Stummelende 32 spannt.
Bei der Konstruktion der Fig. 14 ist das Außengewinde am Stummelende 32 weggelassen und die Mutter 60 durch eine Flanschkappe 65 ersetzt, die bei 66 an die angrenzende Stirnseite des Flansches 31 geschweißt oder gelötet ist.
Bei der in Fig. 15 der beigefügten Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsform ist ein Ende des nicht dehnbaren Gliedes 25 in einer Schraube 67 befestigt, die ihrerseits in eine Bohrung mit Innengewinde im Endanschlußstück 30 geschraubt ist.
Bei allen oben beschriebenen Konstruktionen verhindert die Verdickung des Abstandsrohres 28 mit den Endanschlußstücken, wenn eine Verbindungsstange in einen Kraftverstärker eingebaut wird, ein Drehen der Anschlußstücke relativ zum Gehäuse 1, weil die Muttern 45 und 46 bis ans Ende aufgeschraubt sind, um den Kraftverstärker gegen die Spritzwand bzw. den Hauptzylinder an den Kraftverstärker zu spannen.

Claims

1. Pneumatischer Kraftverstärker für Fahrzeugbremsanlagen, bei dem eine Wand (7) in einem Verstärkergehäuse (1) bewegbar ist, wenn sie einer Druckdifferenz ausgesetzt ist, um eine bremsbetätigende Kraft von einem Pedal zu erhöhen, die ihrerseits an einem Hauptzylinder angewendet wird, und wenigstens eine Verbindungsstange (20) sich durch die bewegbare Wand (7) sowie das Verstärkergehäuse (1) erstreckt, um den Hauptzylinder an einer Spritzwand für ein Fahrzeug abzustützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange (20) geeignet ist zusammengedrückt zu werden, wenn sie einer zusammenpressenden Kraft im wesentlichen in einer axialen Richtung ausgesetzt ist, und die Verbindungsstange (20) ein zusammendrückbares im wesentlichen nicht dehnbares Glied (25) aufweist, das gespannt ist, um ein Zugglied zwischen einem Paar Endanschlußstücke (26, 27) zu bilden, die geeignet sind, mit einander gegenüberliegenden Stirnwänden (2, 3) des Verstärkergehäuses (1) zusammenzuwirken, und die auch geeignet sind, zwischen einer Spritzwand und einem vom Verstärker betätigbaren Hauptzylinder gekuppelt zu werden, und wobei die Endanschlußstücke (26, 27) in einem vorbestimmten Abstand mittels eines Abstandsrohres (28) gehalten sind, von dem entgegengesetzte Enden mit den Anschlußstücken zusammenwirken, und mit einem zwischen dem Rohr und dem nicht dehnbaren Glied vorgesehenen erheblichen Abstand, wobei zwischen den beiden Anschlußstücken vom Glied eine Zugkraft angewendet wird, um die Anschlußstücke an den Enden des Rohres abgestützt zu halten.

2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem das nicht dehnbare Glied Teil einer Einzelfaden-Konstruktion ist.

3. Kraftverstärker nach Anspruch 1, bei dem das nicht dehnbare Glied Teil einer Mehrfaden-Konstruktion ist.

4. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem radiale Flansche (31) an den Endanschlußstücken (26, 27) mit Innenflächen der Stirnwände (2, 3) des Verstärkergehäuses (1) zusammenwirken, die Öffnungen umgeben, durch welche die Anschlußstücke ragen, und die Außenfläche des Rohres (28) eine Lauffläche aufweist, an die eine Dichtung (23) an der bewegbaren Wand abdichtend angreift.

5. Kraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die entgegengesetzten Enden des Rohres (28) an den Endanschlußstücken (26, 27) unverschiebbar befestigt sind.

6. Kraftverstärker nach Anspruch 5, bei dem Stummelenden (32) der Endanschlußstücke (26, 27) in den entgegengesetzten Enden des Rohres (28) aufgenommen sind und die Wand des Rohres in Eingriff mit Vertiefungen (33) in den Stummelenden gecrimpt ist.

7. Kraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das nicht dehnbare Glied (25) an dem einen Ende in einem zugehörigen Endanschlußstück verankert ist, und ein Abschnitt des anderen Endes durch das andere Endanschlußstück gezogen ist, um auf das Glied (25) Zug auszuüben, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um das Glied an dem genannten anderen Endanschlußstück zu befestigen, um den Zug in dem Glied zu halten.

8. Verbindungsstange, die geeignet ist, sich durch eine bewegbare Wand (7) und entgegengesetzte Stirnwände (2, 3) eines Gehäuses (1) eines Kraftverstärkers zu erstrecken, um einen Hauptzylinder an einer Spritzwand eines Fahrzeugs abzustützen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange (20) ein zusammendrückbares, im wesentlichen nicht dehnbares Glied (25) aufweist, das gespannt ist, um ein Zugglied zwischen einem Paar Endanschlußstücke (26, 27) zu bilden, die geeignet sind, mit den Stirnwänden zusammenzuwirken, und die auch geeignet sind, zwischen die Spritzwand und den Hauptzylinder gekuppelt zu werden, und wobei die Endanschlußstücke (26, 27) in einem vorbestimmten Abstand mittels eines Abstandsrohres (28) gehalten sind, von dem entgegengesetzte Enden mit den Anschlußstücken (26, 27) zusammenwirken, und zwischen dem Rohr und dem nicht dehnbaren Glied (25) ein erheblicher Abstand vorgesehen ist, wobei zwischen den beiden Anschlußstücken vom Glied eine Zugkraft angewendet wird, um die Anschlußstücke an den Enden des Rohres abgestützt zu halten.

9. Verbindungsstange nach Anspruch 8, bei der die entgegengesetzten Enden des Rohres (28) an den Endanschlußstücken (26, 27) unverschiebbar befestigt sind.

10. Verbindungsstange nach Anspruch 9, bei der Stummelenden (32) der Endanschlußstücke (26, 27) in den entgegengesetzten Enden des Rohres (28) aufgenommen sind und die Wand des Rohres in Eingriff mit Vertiefungen (33) in den Stummelenden gecrimpt ist.

11. Verbindungsstange nach einem der Ansprüche 8-10, bei der jedes Endanschlußstück (26, 27) mit einem nach außen ragenden Fortsatz (30) mit Außengewinde ausgebildet ist, und der Fortsatz (30) Muttern (45, 46) zum Befestigen der entgegengesetzten Enden der Verbindungsstange (20) zwischen der Stützwand und dem Hauptzylinder aufnimmt.

12. Verbindungsstange nach einem der Ansprüche 8-11, bei der ein Ende des nicht dehnbaren Glieds (25) an einem zugehörigen Endanschlußstück verankert ist, und das entgegengesetzte Ende in dem anderen Endanschlußstück verankert ist, um den Zug in dem Glied durch Verwenden von Verankerungseinrichtungen aufzunehmen.

13. Verbindungsstange nach Anspruch 12, bei der die Verankerungseinrichtungen eine mechanisch erzeugte Verdickung oder einen Kragen aufweisen.

14. Verbindungsstange nach Anspruch 12, bei der die Verankerungseinrichtungen eine Schweiß- oder Lötverbindung aufweisen.

15. Verbindungsstange nach Anspruch 12, bei der die Verankerungseinrichtungen von einem Crimp- oder Schlagvorgang erzeugt sind.