CN110062723B - 模块化***优化的气动式制动助力器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动式制动助力器(1)，其具有助力器壳体(2)中的通过弹性膜片(5)彼此隔开的负压腔(3)和工作腔(4)，膜片局部地贴靠在能在零位(N)和最大行程(M)之间轴向移动的膜片盘(6)上，在零位和最大行程之间的轴向间距规定了制动助力器的行程范围(H)，其中，膜片具有滚动翻折部(7)，该滚动翻折部在膜片盘移动时在滚动区域(8)上在助力器壳体的内壁上滚动。为了提供一种对于多个行程范围更有效地形成模块化***并且尽可能减少或避免效率损失的解决方案，根据本发明提出，助力器壳体在滚动区域中具有倾斜的、圆锥形的部段(9)，该部段具有大于或等于8°的锥角(α)和>1/3*行程范围(H)的轴向尺寸(A)。

Description

模块化***优化的气动式制动助力器

技术领域

本发明涉及一种具有根据权利要求1的前序部分特征的气动式制动助力器，其特别用于液压式机动车制动***。

背景技术

这种制动助力器是已知的和广泛使用的。这种制动助力器的助力器壳体通常具有至少两个薄壁式的壳体壳，所述壳体壳相互连接或彼此固定或耦合。在助力器壳体中，至少一个负压腔与工作腔通过由弹性体材料制成的膜片气动地分离。膜片在此局部地放置在刚性的膜片盘上，该膜片盘能在运行中以结构上规定的行程范围轴向移动。

为了补偿轴向运动，膜片具有滚动翻折部，该滚动翻折部在径向外侧布置在膜片盘和助力器壳体的内壁之间并且在运行中在滚动区域上在助力器壳体的内壁上滚动。

膜片在膜片盘上的支承的投影面积用作建立助力的气动有效面积并且显著影响制动助力器的效率。因此力求达到，使膜片盘和助力器壳体之间的径向间距在整个行程范围上保持尽可能小，因此已知的气动式制动助力器的助力器壳体在滚动区域中设计为圆筒形的或具有最小的、由制造过程决定的造型斜度，该造型斜度通常在1°至2°之间的范围。

对于不同的车辆应用，需要具有不同行程范围的制动助力器。为了节省成本的目的，力求达到基于模块化***实现节省成本，其方法是，仅必须改变或更换少量的部件、例如用于较大行程范围的轴向较深的壳体壳并且反之亦然。在这种方法中，在已知的气动式制动助力器中也必须改变膜片或以多个实施方案提供膜片。

例如，设计为用于长行程的制动助力器的膜片的滚动翻折部在小行程的制动助力器中在其最大行程处也形成大的气泡，由此，负压腔的体积不利地减小并且工作腔的体积变大。然而，这减小了可实现的助力的效率和幅度，且使响应性能变差。

在将设计为用于小行程的制动助力器的膜片应用于长行程的制动助力器中的情况下，膜片可能在最大行程处不再完全地贴靠在膜片盘上，而是从后者抬离，由此减小了气动有效面积，并且作为结果同样减小了可实现的助力的效率和幅度。

发明内容

因此目的是提出一种解决方案，其旨在更有效地形成用于不同行程范围的模块化***并尽可能减少或避免效率损失。

所述目的根据本发明通过具有根据权利要求1的特征组合的制动助力器实现。从属权利要求和附图及说明书给出其它根据本发明的实施方式和有利的改进方案。

特别地，本发明提出，助力器壳体在滚动区域中具有倾斜的、特别是圆锥形的部段，该部段具有大于8°的锥角和大于相应行程范围的三分之一的轴向尺寸。

在本发明的一个改进方案中，助力器壳体的相应部段的锥角在滚动区域中设置在8°和10°之间的范围中，并且优选地在8.5°和9°之间的范围中。

制动助力器的小行程实施方案中的滚动翻折部的长度可以由此选择为较小，因此在行程中必定是较小的区域发生变形，弯曲工作(Walkarbeit)和伴随的损失被减小。由此可以将膜片的单个标准化的实施方案应用于模块化***内的所有行程范围。降低了滚动膜片的部件多样性，并且由此也降低了部件价格。

在制造壳体壳时金属片变形程度与圆筒形的实施方案相比减小，并且制造成本降低。

此外，壳体壳可以更好地堆叠，由此减小了运输所需要的空间，或能实现较大的壁厚。由此降低了物流成本。

本发明的一个改进方案提出，在最大行程处膜片盘和滚动区域之间的径向间距至少是由在滚动翻折部的区域中的膜片厚度的两倍与膜片的额定最小允许的弯曲半径之和。

由此防止了膜片受损，并同时减少了效率损失。

根据本发明的一个优选的实施方式，在零位处膜片盘和滚动区域之间的径向间距至少是在最大行程处的径向间距的两倍。由于滚动翻折部中的弯曲工作造成的损失和效率损失因此被进一步优化。

根据本发明的一个有利的实施方式，助力器壳体具有至少一个第一壳体壳和至少一个第二壳体壳，在壳体壳之间形成环形间隙，该环形间隙沿轴向方向延伸并且在该环形间隙中布置有膜片的区域。

在本发明的一个特别优选的改进方案中，环形间隙这样设计，即，环形间隙的轴向尺寸至少是其径向间隙尺寸的两倍大。由此，改进了滚动翻折部的导向，避免了在其到密封***部的过渡部处的损坏，并且有效地防止了密封***部在助力器壳体的内部空间中滑出或松脱。

为了优化地利用材料、节省成本和重量，本发明的一个优选的实施方式提出，圆锥形的部段基本上一直延伸到环形间隙。

附图说明

下面根据附图说明详细解释本发明的细节和优点。在此尽量不描述此类制动助力器的普遍已知的方面和功能，仅讨论与本发明有关的细节。

附图中：

图1示例性地示出根据本发明的制动助力器一实施方式的轴向剖视图。

图2示出根据图1的实施方式在膜片盘处于零位时滚动翻折部的区域中的放大视图。

图3示出根据图1的实施方式在膜片盘处于最大行程处时滚动翻折部的区域中的放大视图。

具体实施方式

图1

气动式制动助力器1基本上构造为旋转对称的。该气动式制动助力器具有薄壁式的助力器壳体2。助力器壳体2包括壳体壳10和11，所述壳体壳在其径向外侧区域中相互连接并且包含负压腔3以及工作腔4，所述负压腔和工作腔通过弹性体的膜片5气动地彼此隔开。

通过负压腔3和工作腔4之间的压力差在气动式制动助力器1中产生助力，该助力被导入刚性的膜片盘6中，该膜片盘随后在助力器壳体2中在零位N和最大行程M之间结构性设置的行程范围H内轴向移动并将助力传递给在作用方面位于下游的部件。

在此，膜片5在朝向负压腔3的方向支撑到膜片盘6上，其中，气动有效面积能通过膜片5在膜片盘6上的支承的投影面积并且因此通过支承半径AR规定。为了实现尽可能最大的效率，支承半径AR应该在每个运行状态中和在每个行程位置处理想地等于膜片盘6的外半径TR。

为了补偿膜片5的运动，其具有滚动翻折部7，该滚动翻折部在膜片盘6在零位N和最大行程M之间移动时在滚动区域8上在助力器壳体2的内壁上滚动。

在膜片5的径向外边缘上一体地形成环绕的密封***部13，该密封***部在壳体壳10和11之间气动密封地夹紧在单独形成的环形空腔中。

图2

根据本发明的助力器壳体2在滚动区域8中具有圆锥形的部段9，该部段的轴向尺寸A至少是行程范围H的三分之一、优选是其一半，该部段的锥角α在8°和10°之间的范围中、优选地在8.5°和9°之间的范围中，并且理想地是8.8°。

图3

为了确保在优化的效率和减少的材料花费的情况下的持续功能，根据本发明的制动助力器1的部件这样设计，即，在膜片盘6和滚动区域8之间的径向间距AM在助力器壳体2上在最大行程M处力求达到一个值，该值接近在滚动翻折部7的区域中的膜片5两倍厚度d与膜片5的额定最小允许的弯曲半径RW的总和，然而不低于所述总和。适用的是：AM≥2d+RW；AM→2d+RW。

弯曲半径RW在此是膜片5的最小允许的弯曲半径，其中，在考虑特定的材料性质和厚度d的情况下对于制动助力器1的整体设置的运行持续时间避免了由于边缘层中与应力相关的超负荷引起的开裂。例如，对于由厚度d≈1mm的EPDM材料制成的膜片5，优选规定弯曲半径RW≈1.5mm。

对于在最大行程M处最小允许的径向间距AM的要求强制性地适用于长行程实施方案的结构设计。在短行程实施方案中，可以在本发明内例如使锥角α相对于长行程实施方案增大，以便实现相同的径向间距AM，或锥角α可以保持为相同，由此略微增大径向间距AM。

用于根据本发明的制动助力器1的长行程实施方案的行程范围H可能例如在40mm和50mm之间的范围中，优选为46mm。

对于根据本发明的制动助力器1的短行程实施方案来说，行程范围H可能例如在30mm和40mm之间的范围中，优选为36mm。由此得出的、10至20mm的短行程实施方案的和长行程实施方案之间的行程差可以容易地在无效率损失的情况下借助膜片5的单个标准化的实施方案实现。

根据本发明的制动助力器1的示出的实施方式的助力器壳体2这样设计，即，膜片盘6和滚动区域8之间在零位N处的径向间距AN近似地并且至少是在最大行程M处的径向间距AM的两倍。考虑到前面公开的、用于间距AN的设计原理，可以因此使由于滚动翻折部7中弯曲工作造成的损失和其气泡形成程度之间达到最佳比例，并且因此使效率损失最小化。

为了改进滚动翻折部7的导向，避免在其到密封***部13的过渡部处的损坏并且防止密封***部13在助力器壳体2的内部空间中滑出或松脱，两个壳体壳10和11这样形成，即，在两者间形成沿轴向延伸的环形间隙12。膜片5或滚动翻折部7在此穿过环形间隙12。

环形间隙12的径向间隙尺寸b在此明显小于密封***部13的厚度并且仅比膜片5的厚度d略宽。环形间隙12的轴向尺寸a在此应该设计为至少和其径向间隙尺寸b一样大，优选地至少是其径向间隙尺寸的两倍大。

在根据本发明的制动助力器1的示出的优选实施方式中，圆锥形的部段9直接延伸到环形间隙12。

附图标记列表：

1 制动助力器

2 助力器壳体

3 负压腔

4 工作腔

5 膜片

6 膜片盘

7 滚动翻折部

8 滚动区域

9 圆锥形的部段

10 壳体壳

11 壳体壳

12 环形间隙

13 密封***部

α 锥角

a 轴向尺寸

A 轴向尺寸

b 径向间隙尺寸

d 膜片厚度

H 行程范围

M 最大行程

N 零位

AM 在最大行程处的径向间距

AN 在零位中处径向间距

AR 支承半径

RW 额定最小允许的弯曲半径

TR 膜片盘半径

Claims (9)

1.一种气动式制动助力器(1)，其具有助力器壳体(2)、至少一个负压腔(3)和至少一个工作腔(4)，所述至少一个负压腔和所述至少一个工作腔设置在所述助力器壳体(2)中并通过弹性的膜片(5)气动地彼此隔开，所述膜片(5)局部地贴靠在基本上为圆形的膜片盘(6)上，所述膜片盘在助力器壳体(2)中能在零位(N)和最大行程(M)之间轴向移动，在零位(N)和最大行程(M)之间的轴向间距规定了制动助力器(1)的行程范围(H)，所述膜片具有滚动翻折部(7)，所述滚动翻折部在膜片盘(6)移动时在滚动区域(8)上在助力器壳体(2)的内壁上滚动，其特征在于，所述助力器壳体(2)在所述滚动区域(8)中具有圆锥形的部段(9)，所述圆锥形的部段具有≥8°的锥角(α)和大于行程范围(H)的三分之一的轴向尺寸(A)。

2.根据权利要求1所述的制动助力器(1)，其特征在于，所述膜片盘(6)和所述滚动区域(8)之间在最大行程(M)处的径向间距(AM)至少为所述膜片(5)在所述滚动翻折部(7)的区域中的厚度(d)的两倍与所述膜片(5)的额定最小允许的弯曲半径(RW)之和。

3.根据权利要求2所述的制动助力器(1)，其特征在于，所述膜片盘(6)和所述滚动区域(8)之间在零位(N)处的径向间距(AN)至少为在最大行程(M)处的径向间距(AM)的两倍。

4.根据权利要求1所述的制动助力器(1)，其特征在于，所述锥角(α)设置在8°和10°之间的范围中。

5.根据权利要求4所述的制动助力器(1)，其特征在于，所述锥角(α)设置在8.5°和9°之间的范围中。

6.根据权利要求1所述的制动助力器(1)，其特征在于，所述助力器壳体(2)具有至少一个第一壳体壳(10)和至少一个第二壳体壳(11)，在第一壳体壳(10)和第二壳体壳(11)之间形成环形间隙(12)，所述环形间隙在轴向方向上延伸并且所述膜片(5)穿过所述环形间隙。

7.根据权利要求6所述的制动助力器(1)，其特征在于，所述环形间隙(12)的轴向尺寸(a)至少和其径向间隙尺寸(b)一样大。

8.根据权利要求7所述的制动助力器(1)，其特征在于，所述环形间隙(12)的轴向尺寸(a)至少是其径向间隙尺寸(b)的两倍大。

9.根据权利要求8所述的制动助力器(1)，其特征在于，所述圆锥形的部段(9)延伸到所述环形间隙(12)。

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