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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Unterdruckbremskraftverstärker in
Tandembauweise für eine
hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1. Ein solcher Unterdruckbremskraftverstärker ist aus der
DE 29 20 249 C2 bekannt
und hat ein Gehäuse,
in dem zwei hintereinander geschaltete Verstärkereinheiten – deshalb
die Bezeichnung "Tandembauweise" – mittels einer starren Trennwand
voneinander getrennt sind. Jede Verstärkereinheit umfasst eine Unterdruckkammer
und eine davon durch eine bewegliche Wand getrennte Arbeitskammer.
Durch die zwei Verstärkereinheiten,
die Trennwand und das Gehäuse erstreckt
sich wenigstens ein Tragbolzen, auch Zugbolzen genannt.
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Unterdruckbremskraftverstärker der
genannten Art sind seit langem bekannt und werden in viele Kraftfahrzeuge
eingebaut. Die Tandembauweise wird entweder bei größeren und
damit auch schwereren Kraftfahrzeugen verwendet, weil durch zwei
hintereinander geschaltete Verstärkereinheiten
eine höhere
Verstärkungskraft
erzeugt werden kann, oder um bei möglichst kleinem Bauraum eine
ausreichend hohe Verstärkungskraft
zu erzielen, denn ein einstufiger Unterdruckbremskraftverstärker müsste zur
Erzielung einer vorgegebenen Verstärkungskraft einen wesentlich
größeren Gehäusedurchmesser
aufweisen als ein Unterdruckbremskraftverstärker in Tandembauweise.
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Jeder
Unterdruckbremskraftverstärker,
ob Tandembauweise oder nicht, dient dazu, eine vom Fahrer eines
Fahrzeuges eingeleitete Bremsbetätigungskraft
so zu verstärken,
dass mit einer als komfortabel empfundenen Betätigungskraft eine gute Fahrzeugverzögerung erhalten
wird. Hierzu weist jeder Unterdruckbremskraftverstärker bzw.
jede Verstärkereinheit
eines Unterdruckbremskraftverstärkers
in einem luftdichten Gehäuse
zwei Kammern auf, eine sogenannte Unterdruckkammer und eine sogenannte
Arbeitskammer, die voneinander durch eine bewegliche Wand getrennt
sind, welche an ihrem Außenumfang
fest mit dem Bremskraftverstärkergehäuse und
an ihrem Innenumfang fest mit dem Gehäuse eines Steuerventils verbunden
ist. Im Betrieb des Bremskraftverstärkers wird die Unterdruckkammer
permanent evakuiert gehalten und das Steuerventil verbindet je nach
Betätigungszustand
die Arbeitskammer wahlweise mit der Atmosphäre, also dem Umgebungsdruck,
oder mit der Unterdruckkammer. Zu Beginn einer Bremsbetätigung ist
die Arbeitskammer mit der Unterdruckkammer verbunden und daher ebenfalls
evakuiert. Die Betätigung
des Steuerventils im Rahmen einer Bremsung verbindet die Arbeitskammer
mit der Atmosphäre,
so dass Umgebungsluft in die Arbeitskammer einströmt und sich
an der die Unterdruckkammer von der Arbeitskammer trennenden beweglichen
Wand ein Differenzdruck aufbaut, der multipliziert mit der Fläche der
beweglichen Wand eine Verstärkungskraft
ergibt, die von der beweglichen Wand in das Steuerventilgehäuse und von
dort über
ein Kraftabgabeglied des Bremskraftverstärkers auf einen dem Bremskraftverstärker nachgeschalteten
Hauptzylinder der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage übertragen
wird. Bei Beendigung einer Bremsung verbindet das Steuerventil die Arbeitskammer
wieder mit der Unterdruckkammer, so dass erstere evakuiert wird,
um für
einen erneuten Bremsvorgang bereit zu sein. Die bewegliche Wand verschiebt
sich bei diesem Evakuierungsvorgang wieder zurück in ihre Ausgangsstellung.
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Ist
der Unterdruckbremskraftverstärker
in Tandembauweise ausgeführt,
d.h. weist er zwei Verstärkereinheiten
auf, dann sind diese zwei Verstärkereinheiten
aus Platzgründen
normalerweise hintereinander angeordnet. Dabei dient eine Trennwand, welche
die beiden Verstärkereinheiten
voneinander trennt, üblicherweise
gleichzeitig zur stirnseitigen Begrenzung der Unterdruckkammer der
ersten Verstärkereinheit
und zur stirnseitigen Begrenzung der Arbeitskammer der zweiten Verstärkereinheit.
Auf diese Weise können
Material und Kosten eingespart werden. Allerdings wirkt an dieser
Trennwand im Betrieb des Bremskraftverstärkers dann dieselbe Druckdifferenz,
die auch an den beweglichen Wänden
des Bremskraftverstärkers
anliegt. Die Trennwand und ihre Befestigung an dem Bremskraftverstärkergehäuse muss
deshalb sehr steif ausgeführt werden,
um eine Bewegung der Trennwand aufgrund der im Betrieb auf sie wirkenden
Kräfte
zu verhindern. Erreicht werden kann dies durch eine größere Materialdicke
der Trennwand, jedoch wird auf diese Weise das Gewicht des gesamten
Bremskraftverstärkers
erhöht.
Eine höhere
Festigkeit der Trennwand kann auch durch Ausführung der Trennwand aus höherwertigem,
steiferem Material erzielt werden, jedoch wird dadurch der Bremskraftverstärker teurer.
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Zur
Aufnahme der bei einer Betätigung
eines Unterdruckbremskraftverstärkers
entstehenden Zugkräfte,
die zwischen dem Bremspedal und dem mit dem Bremskraftverstärker verbundenen
Hauptzylinder wirken, wird das Bremskraftverstärkergehäuse heutzutage üblicherweise
von zumeist mehreren Tragbolzen axial durchsetzt, welche auf der
einen Seite mit dem Hauptzylinder und auf der anderen Seite mit
der Spritzwand des Kraftfahrzeuges verbunden sind, in das der Unterdruckbremskraftverstärker eingebaut
ist. In diesem Zusammenhang ist es bekannt (siehe die eingangs genannte
DE 29 20 249 C2 ),
dass der oder jeder Tragbolzen eine axiale Abstützung für die Trennwand aufweist. Auf
diese Weise braucht die Trennwand weder aus dickerem Material noch
aus teurem, steiferem Material gefertigt zu werden. Stattdessen
sorgt die axiale Abstützung
für die
Trennwand auf einfache und kostengünstige Weise dafür, dass
die Trennwand sich im Betrieb des Bremskraftverstärkers nicht
oder jedenfalls nicht übermäßig bewegt.
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Aus
der
DE 42 02 820 C2 ist
es bei einem Tandem-Unterdruckbremskraftverstärker bekannt, einen sich axial
durch den Bremskraftverstärker
erstreckenden Tragbolzen durch einen Verbindungskanal in Form eines
Gummibalges zu führen,
der mit seinem einen Ende an einer ersten beweglichen Wand des Bremskraftverstärkers und
mit seinem anderen Ende in der die beiden Verstärkereinheiten des Bremskraftverstärkers voneinander
trennenden starren Trennwand festgelegt ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tragbolzen aufweisenden
Unterdruckbremskraftverstärker
in Tandembauweise so zu verbessern, dass die Zahl der axialen Durchtrittsstellen durch
die Trennwand auf preiswerte Art und Weise limitiert ist.
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Ausgehend
von dem eingangs genannten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass sich der oder zumindest einer der Tragbolzen durch einen Verbindungskanal
erstreckt, der die beiden Arbeitskammern der zwei Verstärkereinheiten
miteinander verbindet, und die Abstützung für die Trennwand am Tragbolzen
ist in dem Verbindungskanal ausgebildet. Vorzugsweise ist dabei
die Abstützung
mit Durchlässen
versehen, die eine weitgehend ungehinderte Durchströmung des Verbindungskanals
ermöglichen.
Wenn bei einer solchen Ausführungsform
die Abstützung
eine Anschlagscheibe ist, sind die Durchlässe vorzugsweise als axiale
Durchgangsöffnungen
in der Anschlagscheibe ausgeführt.
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Grundsätzlich kann
die Abstützung
für die Trennwand
jede Form und Ausführung
haben, die ein axiales Abstützen
der Trennwand ermöglicht.
Vorzugsweise ist die Abstützung
jedoch als ein ringförmiger
Anschlag am Tragbolzen ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsform
ist dieser ringförmige
Anschlag als Ringschulter am Tragbolzen ausgebildet, an der sich
die Trennwand axial abstützen
kann. Gemäß einer
anderen Ausführungsform
ist der ringförmige
Anschlag als Anschlagscheibe ausgeführt, die an dem Tragbolzen
befestigt ist und an der sich die Trennwand axial abstützen kann.
Eine solche Anschlagscheibe ist vorzugsweise in einer Nut des Tragbolzens
gehalten. Alternativ kann die Anschlagscheibe jedoch auch auf den
Tragbolzen auf gepresst sein oder sie kann mit dem Tragbolzen verklebt
oder verschweißt
sein. Andere Befestigungsarten der Anschlagscheibe sind ebenfalls
möglich.
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Bei
bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers ist
ein eine Durchtrittsöffnung,
die in der Trennwand für
den bzw. jeden Tragbolzen vorhanden ist, begrenzender Rand verstärkt ausgebildet.
Dies verbessert die Kraft übertragungsfähigkeit
und damit die Abstützwirkung
der Trennwand am Tragbolzen. Vorzugsweise ist der Rand der bzw.
jeder Durchtrittsöffnung
durch Umschlagen des Materials der Trennwand verstärkt.
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Bei
einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers, bei
dem sich zumindest ein Tragbolzen durch einen die beiden Arbeitskammern
der zwei Verstärkereinheiten
miteinander verbindenden Verbindungskanal erstreckt und bei der
der Rand der entsprechenden Durchtrittsöffnung in der Trennwand durch
Umschlagen des Materials der Trennwand verstärkt ist, setzt sich vorzugsweise
das Material der Trennwand axial fort und bildet einen ringförmigen Kragen,
an dem ein den Verbindungskanal begrenzender Balg aus Elastomermaterial
befestigt ist. Eine solche Ausführungsform ist
nicht nur konstruktiv vorteilhaft, sondern auch montagefreundlich.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers wird
im folgenden anhand der einzigen Figur, die eine Hälfte des
Bremskraftverstärkers
im Längsschnitt
zeigt, näher
erläutert.
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Die
einzige Figur zeigt im Längsschnitt
die obere Hälfte
eines allgemein mit 10 bezeichneten Unterdruckbremskraftverstärkers in
Tandembauweise für
eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage. Der Bremskraftverstärker 10 hat
eine Mittellängsachse
A und weist eine erste Verstärkereinheit 12 sowie eine
in Betätigungsrichtung
des Bremskraftverstärkers 10 axial
unmittelbar dahinter angeordnete zweite Verstärkereinheit 14 auf.
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Die
beiden Verstärkereinheiten 12 und 14 haben
ein aus schalenförmigen
Blechteilen 16, 18, 20 gebildetes Gehäuse und
sind durch eine im Inneren des Gehäuses angeordnete starre Trennwand 22 voneinander
getrennt.
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In
dem durch die schalenförmigen
Teile 16, 18, 20 gebildeten Bremskraftverstärkergehäuse hat die
erste Verstärkereinheit 12 eine
Unterdruckkammer 24 und eine Arbeitskammer 26,
die voneinander durch eine bewegliche Wand 28 gasdicht
getrennt sind. Analog weist die zweite Verstärkereinheit 14 eine
Unterdruckkammer 30 und eine Arbeitskammer 32 auf,
die voneinander durch eine bewegliche Wand 34 gasdicht
getrennt sind. Beide beweglichen Wände 28, 34 sind
mit ihrem Außenumfang
am Bremskraftverstärkergehäuse und
mit ihrem Innenumfang kraftübertragend am Gehäuse 36 eines Steuerventils 38 befestigt.
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Das
Steuerventil 38, das in der Figur nur zum Teil dargestellt
ist, ist von Fachleuten auf diesem Gebiet bekannter, üblicher
Art und Bauweise und dient dazu, in Abhängigkeit einer in das Steuerventil 38 z.B. über ein
Fahrzeugbremspedal (nicht dargestellt) eingeleiteten Betätigungskraft
FA die beiden Arbeitskammern 26 und 32 entweder
mit Umgebungsdruck oder mit der zugehörigen Unterdruckkammer 24 bzw. 30 zu
verbinden. Die Unterdruckkammern 24 und 30 stehen
im Betrieb des Bremskraftverstärkers 10 ständig in
Verbindung mit einer Unterdruckquelle, so dass in ihnen ständig ein
bestimmter Unterdruck aufrechterhalten wird. Sind die Arbeitskammern 26 und 32 über das
Steuerventil 38 mit den Unterdruckkammern 24 und 30 verbunden,
stellt sich in den Arbeitskammern 26 und 32 derselbe
Unterdruck wie in den Unterdruckkammern 24 und 30 ein.
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Bei
einer Bremsung wird den Arbeitskammern 26 und 32 über das
Steuerventil 38 Umgebungsdruck zugeführt, so dass sich an den beweglichen
Wänden 28 und 34 ein
Differenzdruck aufbaut, der multipliziert mit der Fläche der
jeweiligen beweglichen Wand 28 bzw. 34 eine Servokraft
ergibt, die von der beweglichen Wand auf das Steuerventilgehäuse 36 übertragen
wird. Ein Verbindungskanal 40, der im Wesentlichen von
einem Gummibalg 41 begrenzt wird, dessen eines Ende an
der beweglichen Wand 28 und dessen anderes Ende an einem
ringförmigen
Kragen 42 befestigt ist, der durch einen axial in die Unterdruckkammer 24 der
ersten Verstärkereinheit 12 ragenden
Fortsatz des Materials der Trennwand 22 gebildet ist, verbindet
die beiden Arbeitskammern 26 und 32 miteinander,
so dass ein Druckaufbau in diesen beiden Kammern gleichmäßig erfolgt.
Da die Trennwand 22 einerseits die Unterdruckkammer 24 und
andererseits die Arbeitskammer 32 begrenzt, wirkt im Betrieb
des Bremskraftverstärkers 10 auf
die Trennwand 22 derselbe Differenzdruck wie auf die beiden
beweglichen Wände 28 und 34.
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Die
in das Steuerventil 38 eingeleitete Betätigungskraft FA und
die von den beiden Verstärkereinheiten 12 und 14 erzeugte
Servokraft laufen in einer aus Elastomermaterial bestehenden sogenannten Reaktionsscheibe 44 zusammen.
Die Reaktionsscheibe 44 gibt die Summe aus der Betätigungskraft FA und der Servokraft an einen Kraftabgabestößel 46 weiter,
der diese Kraft auf einen hier nicht dargestellten, mit dem Bremskraftverstärker 10 verbundenen Hauptzylinder
der Kraftfahrzeugbremsanlage überträgt. In dem
Hauptzylinder wird dann der gewünschte
hydraulische Bremsdruck erzeugt und an die Radbremsen abgegeben.
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Zur
Stabilisierung des Bremskraftverstärkergehäuses und insbesondere zur Aufnahme
der im Betrieb des Bremskraftverstärkers 10 wirkenden Zugkräfte wird
das Bremskraftverstärkergehäuse in axialer
Richtung von zwei Tragbolzen 48 durchsetzt, von denen hier
nur einer wiedergegeben ist. Beide Tragbolzen 48 sind auf
der in der Figur linken Seite mit dem nicht dargestellten Hauptzylinder
und auf der in der Figur rechten Seite üblicherweise mit der ebenfalls
nicht dargestellten Spritzwand des Kraftfahrzeuges verbunden, in
das der Bremskraftverstärker 10 eingebaut
ist. Der gezeigte Tragbolzen 48 erstreckt sich von rechts
gesehen durch das schalenförmige Gehäuseteil 16,
die bewegliche Wand 28, den Verbindungskanal 40,
die Trennwand 22, die bewegliche Wand 34 und schließlich durch
das schalenförmige Gehäuseteil 20.
Zur axialen Abstützung
der Trennwand 22 ist an entsprechender Stelle des Tragbolzens 48 eine
kreisringförmige
Anschlagscheibe 50 vorgesehen, die in einer Ringnut 52 des
Tragbolzens 48 gehalten ist. Ein von einer Durchtrittsöffnung 54, die
in der Trennwand 22 für
den Tragbolzen 48 vorgesehen ist, gebildeter Rand 56 kann
sich somit im Betrieb des Bremskraftverstärkers 10 an der Anschlagscheibe 50 axial
abstützen,
wodurch einer übermäßigen Durchbiegung
oder Bewegung der Trennwand 22 entgegengewirkt ist. Die
Trennwand 22 kann deshalb aus relativ dünnem und preiswertem Material
hergestellt werden.
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Zur
Verstärkung
des Randes 56 ist das Material der Trennwand 22 im
Bereich des Randes 56 umgeschlagen bzw. doppelt gelegt.
Der Rand 56 wird dadurch formstabiler und ermöglicht eine
bessere Abstützung
der Trennwand 22 an der Anschlagscheibe 50. Wie
dargestellt setzt sich vorteilhaft das Material der Trennwand 22 axial
fort und bildet den Kragen 42, der zur Befestigung des
einen Endes des Balges 41 dient.
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Damit
die Anschlagscheibe 50 eine Durchströmung des Verbindungskanals 40 möglichst
wenig behindert, ist sie mit mehreren axialen Durchgangsöffnungen 58 versehen,
von denen in der Figur nur zwei dargestellt sind.