DE2155169C2 - Bremskraftverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem bekannten Bremskraftverstärker dieser Art (US-PS 30 09 445) ist ein im Querschnitt S-förmiger

Reaktionsring vorgesehen, um in dem Maße, wie die Reaktionskraft während der Betätigung der Bremse zunimmt, das Verhältnis der Reaktionskraft zu ändern, damit der Bruchteil der auf den Faß des Fahrers wirkenden Reaktionskraft von einem ersten Wert auf einen zweiten, höheren Wert gesteigert werden kann. Abgesehen von dem Erfordernis eines Ringes mit S-förmigem Querschnitt muß auch die am Ende der Druckstange angeordnete Druckplatte am Rande abgekröpft sein, um mit dem S-förmigen Ring in

Eingriff treten zu können. Herstellung und Lagerung der Reaktionssegmente des bekannten Bremskraftverstärkers sind aufwendig, da letztere zu Vermeidung einer radialen Verschiebung T-förmig ausgebildet sind und die Endteile des T-Querbalkens in Vertiefungen des gegossenen Steuergehäuseteils gelagert sind. Die Montage ist sehr umständlich, weil die einzelnen Reaktionssegmente einzeln von vorn in den Steuermechanismus eingelegt werden müssen, der seinerseits ebenfalls nur von einer Seite her in den Bremskraftverstärker einschiebbar ist. Bei der bekannten Anordnung weist der Reaktionsmechanismus auch einen relativ großen Durchmesser auf, was wegen der entsprechend , großen Länge der Hebel dazu führt, daß diese aus relativ starkem Material gefertigt werden müssen.

Bei einem gattungsfremden Bremskraftverstärker (US-PS 29 80 068) ist die Druckstange starr mit dem Steuergehäuse verbunden, wo hingegen der mit dem Reaktionsmechanismus zusammenwirkende pneumatische Kolben axial verschiebbar auf dem Steuergehäuse gelagert ist. Von der der Druckstange zugewandten Stirnseite des Steuergehäuses aus erstrecken sich zwischen die Reaktionssegmente Zapfen, welche die Reaktionssegmente axial und radial verschiebbar halten und in Umfangsrichtung festlegen, wobei außen um die Anordnung der Reaktionssegmente eine diese radial haltende Zylinderfläche vorgesehen ist. Die Reaktionssegmente greifen in eine Nut des Steuerkolbens ein. Das Übersetzungsverhältnis des Reaktionsmechanismus wird durch Rippen an den Reaktionssegmenten bestimmt.

Da die die Reaktionssegmente radial haltende Zylinderfläche fest angeordnet ist, ist die Montage des bekannten Bremskraftverstärkers sehr aufwendig, denn

das Steuergehäuse muß mit den beweglichen Wänden und der starren Wand verbunden und mit nach unten gerichtetem Schaft gehalten werden, um dann von oben die unregelmäßig geformten Reaktionssegmente zuzuführen, wobei darauf zu achten ist, daß .iie Segmente nicht seitenverkehrt eingelegt werden. Dieser Vorgang ist sehr umständlich und schwierig, da während des Einführens die Hebel in eine waagerechte Lage und dabei die Innenkanten in die Nut des Steuerkolbens gebracht werden müssen. Danach muß in einem gesonderten Arbeitsschritt die Druckstange mit dem Flansch aui das Steuergehäuse gesetzt werden. Hierzu muß erst die richtige Position, bei der die Befestigungsbohrungen deckungsgleich sind, ermittelt werden. Anschließend erfolgt dann die Verbindung mittels Schrauben.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bremskraftverstärker der eingangs genannten Gattung zu schaffen, dessen Reaktionsmechanismus auf einfachste und billigste Art herstellbar ist, gleichwohl aber eine große Betriebssicherheit und vor allen Dingen eine lange Lebensdauer aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Patentanspruchs 1 vorgesehen. Aufgrund dieser Ausbildung können die Reaktionssegmente als kleine, kompakte Bauteile aus Blech gestanzt und aus einem Magazin heraus einfach radial zwischen die vorstehenden Zapfen an der Stirnseite des Steuergehäuses eingeführt werden. Hierzu wird das Steuergehäuse mit bereits eingesetztem Steuerventil, Steuerkolben, Kolbenstange usw. mit nach unten gerichtetem Schaft gehalten. Dieser Verfahrensschritt gestaltet sich äußerst einfach, da die Reaktionssegmente gleichgültig, ob die Zuführung von der Seite oder schräg von oben erfolgt, radial frei verschiebbar sind und durch die Zapfen völlig sicher in ihre endgültige Position gebracht werden. Nach dem Einlegen der Reaktionssegmente wird der Reaktionsring auf die Enden der Zapfen gesteckt und schließlich der Blechzylinder über den gesamten Reaktionsmechanismus geschoben und am Steuergehäuse befestigt. Die Reaktionssegmente werden nun durch den Blechzylinder in radialer Richtung gehalten. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung ist also eine Herstellung des Bremskraftverstärkers in wirtschaftlicher Massenfertigung möglich. Außerdem kann das Übersetzungsverhältnis der Hebelarme auf einfachste Weise durch Austausch des Reaktionsringes verändert werden. Unter Beibehaltung aller sonstigen Einzelteile kann a'so durch Verwendung eines anderen Reaktionsringes ohne weiteres eine andere Reaktionskraft verwirklicht werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Eine eindeutige äußere Schwenkkanle für die Reaktionssegmente kann durch die Merkmale des Anspruches 3 definiert werden.

Die Ausführungsform nach Anspruch 4 schafft eine definierte Angriffslinie für die von den Hebeln zu übertragenden Kräfte.

Die durch Anspruch 7 definierte Anzahl von über den Umfang verteilten Reaktionssegmenten stellt einen optimalen Kompromiß zwischen einer möglichst großen Anzahl von Segmenten und den möglichst weit vom Kreismittelpunkt entfernt liegenden Sehnen dar, welche die Hebelkanten bilden.

Aufgrund der Maßnahme des Anspruches 8 wird eine besonders gute Kraftübertragung zwischen den Steuerkolben und den Reaktionsseginenten gewährleistet. In der Ruhelage liegen dabei die Reaktionssegmente zweckmäßig an dem von der Betätigungskante abgewandten Ende der Nut an, wodurch sie den Endanschlag für den Steuerkolben bilden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers,

Fig.2a und 2b eine Stirn- und Seitenansicht des ίο Steuergehäuses mit daran angeordnetem Flansch für den pneumatischen Kolben,

F i g. 3 eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Reaktionssegmentes,

Fig.4 eine Draufsicht der verwendeten Abstützscheibe,

F i g. 5 eine Draufsicht des verwendeten Reaktionsringes,

F i g. 6 eine Draufsicht einer besonders zweckmäßig ausgebildeten Abstützscheibe und F i g. 7 eine Draufsicht eines besonders zweckmäßig ausgebildeten Reaktionsringes.

Nach der Zeichnung ist ein Steuerkolben 11 in einem Steuergehäuse 12 konzentrisch und verschiebbar angeordnet. Über einen Stößel 40 wird der Steuerkolben 11 vom Bremspedal des Fahrzeuges mechanisch beaufschlagt.

Mit dem Steuergehäuse 12 verbunden ist der pneumatische Kolben 13 eines Zylindertopfes 14, wobei die relative Verschieblichkeit des pneumatischen KoI-bens 13 in dem Zylindertopf 14 durch eine Rollmembran 41 gewährleistet ist. Der linke Raum 42 des Zylindertopfes 14 ist über einen Stutzen 43 an eine Vakuumquelle angeschlossen.

Konzentrisch zu dem Steuergehäuse 12 und dem Stößel 40 ist ein Ventil 15 angeordnet, das aus einem elastischen Dichtring 16 und zwei Dichtlippen bzw. -kanten 17 und 18 besteht. In an sich bekannter Weise ist der Druckraum 32 des Zylindertopfes 14 bei der in Fig. 1 gezeigten Lage an die gleiche Unterdruckqueile wie der Raum 42 angeschlossen, so daß auf den pneumatischen Kolben 13 keine Kraft ausgeübt wird.

Wird nun der Stößel 40 in F i g. 1 nach links bewegt, so legt sich der elastische Dichtring 16 zunächst auf die Dichtlippe 17 und schließt dadurch den Raum 32 von der Vakuumquelle ab. Im weiteren Verlauf der Bewegung hebt dann die Dichtlippe 18 von dem elastischen Dichtring 16 ab, wodurch der Druckraum 32 an Atmosphäre angeschlossen wird. Zwischen den Räumen 32 und 42 besteht nunmehr eine Druckdifferenz, die die pneumatische Hilfskraft erzeugt.

Wesentlich für die Funktionsfähigkeit des Bremskraftverstärkers und insbesondere für eine der mechanischen Betätigungskraft proportionale Ve-stärkerkraft ist der Reaktionsmechanismus, der im wesentlichen aus Reaktionssegmenten 35, einer Abstützscheibe 23 und einem Reaktionsring 28 besteht. Die Reaktionssegmente sind gemäß Fig. 3 flach ausgebildete Stahlteile, welche nach F i g. 1 mit ihrem keilförmig zusammenlaufenden inneren Teil am Grunde einer Nut 34 am vorderen Ende des Steuerkolbens 11 ruhen und sich nach außen bis zu einem mit dem Steuergehäuse 12 verbundenen Blechzylinder 31 erstrecken, der sie in ihrer Lage in radialer Richtung hält.

In Jmfangsrichtung werden die Reaktionssegmente 35 gemäß Fig.2 durch vom Steuergehäuse 12 vorstehende Zapfen 21 gehalten, welche ebenso wie das gesamte Steuergehäuse 12 vorzugsweise aus Kunststoff bestehen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind über den Umfang in gleichen Winkelabständen verteilt, sechs Zapfen 21 und sechs Reaktionssegmente 35 vorgesehen. Die Zapfen 21 haben sich im wesentlichen radial erstreckende Seitenflächen 22, an denen die geraden Seitenkanten der Reaktionssegmente 35 geführt werden, und tangentiale Seitenkanten 47, an denen der Reaktionsring 28 geführt wird. Die Reaktionssegmente 35 sind also lose zwischen die Zapfen 21 eingelegt, bedürfen also keiner besonderen Befestigung und ermöglichen die Montage mit automatischer Zuführung. Zwischen die Stirnseite des Steuergehäuses 12 und die Reaktionssegmente 35 ist die gesondert in Fig.4 dargestellte Abstützscheibe 23 angeordnet, welche in der Mitte eine für den Durchgang des Sleuerkolbens und ?ur Zentrierung derselben bestimmte öffnung 24 und sich radial nach außen erstreckende Arme 25 aufweist, deren Zahl und Winkelabstände gleich denen der Reaktionssegmente 35 sind.

Die Arme 25 weisen außen tangential verlaufende Kanten 26 auf und sind in ihrer radialen Abmessung so dimensioniert, daß die Reaktionssegmente 35 etwas über die Arme 25 hinausvorstehen.

Der in F i g. 5 im einzelnen dargestellte Reaktionsring 28 weist eine eine Polygonform aufweisende Innenberandung auf, so daß Kanten 44 für die Auflage der Reaktionssegmente 35 entstehen.

Eine auf einen Hydraulikzylinder wirkende Ausgangs-Druckstange 19 steht über eine Druckplatte 27 in kraftschlüssiger Verbindung mit dem Reaktionsring 28. Die Abstützscheibe 23 und der Reaktionsring 28 sind vorzugsweise aus Stahlbandmaterial ausgestanzt. Um die beim Stanzen entstehende klar definierte scharfe Kante stets den Reaktionssegmenten 35 zugewandt zu haben, sind z. B. in der Druckplatte 27 bzw. im Steuergehäuse 12 öffnungen 30 und 29 vorgesehen, in die an der Abstützscheibe 23 bzw. am Reaktionsring 28 abgebogene Lappen 36 eingreifen. Ohne besondere Aufmerksamkeit der Bedienungsperson wird hierdurch die richtige Lage dieser Teile in bezug auf die Reaktionssegmente 35 gewährleistet. Die gleiche Wirkung wird erreicht durch Ausführung der Teile nach F i g. 6 und F i g. 7, wobei durch unsymmetrische Mittelöffnungen 44' und 48 und entsprechend ausgebildete Gegenstücke ein verkehrtes Einsetzen automatisch ausgeschlossen wird.

Zwischen dem Steuergehäuse 12 und dem Steuerkolben 11 befindet sich eine Druckfeder 39, welche die beiden Teile so gegeneinander vorspannt, daß in der Ruhestellung die in F i g. 1 linke Berandung der Nut 34 an den Reaktionssegmenten 35 anliegt Mit anderen Worten bewegt sich bei Betätigung der Steuerkolben 11 zunächst frei ein Stück nach links, bevor er mit der rechten Berandung der Nut 34 die Reaktionssegmente 35 mitnimmt

Die Reaktionssegmente 35 bilden praktisch einen zweiarmigen Hebel, welcher eine innere Anlagestelle 20, eine Zwischenanlagestelle 37 an dem Reaktionsring 28 und eine äußere Anlagestelle 38 an der Abstützscheibe 23 aufweist Das Verhältnis der Hebelarme 20—37 und 37—38 bestimmt das Verhältnis von mechanischer und pneumatischer Kraft die insgesamt die an der Druckstange 19 wirksam werdende Bremskraft ergeben.

Dieses Verhältnis kann in beträchtlichen Grenzen geändert werden, ohne daß an der Gesamtkonzeption des Bremskraftverstärkers etwas geändert werden müßte. Sofern die Abmessungen der Öffnung 24 der Abstützscheibe 23 und die Außenabmessungen des Reaktionsringes 28 nach Fig.5 gleichbleiben, passen diese Elemente ohne weiteres in die Anordnung hinein. Gleichwohl kann durch Änderung der radialen Lage der Arme 25 oder der radialen Anordnung der Kanten 44 auf einfachste Weise das Verhältnis von mechanischer Bremskraft zu pneumatischer Hilfskraft eingestellt werden. Vorzugsweise wird nur die Anordnung der Kante 44 verändert.

ίο Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt:

Wenn sich der Steuerkolben 11 in Fig. 1 nach links bewegt, nimmt er schließlich nach Überschreiten des Spiels der Nut 34 die Reaktionssegmente 35 nach links mit. Dabei wird aufgrund der Hebelwirkung eine Gegenkraft auf das Steuergehäuse 12 übertragen, die der Hilfskraft durch den Druck im Druckraum 32 das Gleichgewicht hält. Die an der Druckstange 19 wirksam werdende Gesamtkraft ist somit der Pedelkraft proportional. Die Reaktionssegmente 35 haben für alle in Frage kommenden Übersetzungsverhältnisse die gleiche Größe.

Zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses genügt bereits der Austausch nur der Abstützscheibe 23 oder nur des Reaktionsringes 28.

Die Zapfen 21 sind an ihren Außenseiten im Querschnitt dachförmig ausgebildet, und zwar derart, daß der Reaktionsring 28 über die gesamte Anordnung der Zapfen 21 gestreift werden kann. Die Zapfen 21 halten also die Abstützscheibe, die Segmente und den Reaktionsring.

Vorzugsweise sind die Abstützscheibe 231 ebenso wie

die Reaktionssegmente 35 unveränderlich, während nur die Kanten 44 des Reaktionsringes 28 zur Herbeiführung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse in ihrer Lage verändert werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform können die

Arme 25 der Abstützscheibe 23 zur Herbeiführung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse entsprechend verändert werden. Hierbei bleiben die Teile 35 und 28 unverändert.

Im übrigen entspricht die Arbeitsweise des Bremskraftverstärkers bekannten Typen.

Der Zusammenbau des beschriebenen Bremskraft-Verstärkers kann auf sehr einfache und wirtschaftliche Weise erfolgen. Zunächst werden das Steuergehäuse und der Reaktionsmechanismus zusammengesetzt Daraufhin wird der Blechzylinder 31 auf die gesamte Anordnung geschoben und durch Eindrücken einer Sicke 45 in den vorher aufgesetzten Membranteller 46 die gesamte Anordnung festgeklemmt

Bei der besonders bevorzugten Ausführangsform der Abstützscheibe 23' nach F i g. 6 weist die rviiiiclöiinüng 48 ein gegenüber den Symmetrieachsen winkelmäßig versetztes Sechskantprofil auf. Entsprechend ist der innere Abschnitt des Steuergehäuses 12 zur Zentrierung der Abstützscheibe 23' ebenfalls mit einer dem Sechskantprofil angepaßten Kontur versehen, die auf dem Steuergehäuse um das gleiche Winkelmaß gegenüber den Normalachsen versetzt angeordnet ist Durch diese Ausbildung von Abstützscheibe und Steuergehäuse wird erreicht, daß die Abstützscheibe 23' zwar in sechs verschiedenen Lagen auf dem Steuergehäuse angeordnet werden kann, wobei jedoch immer die gleiche Stirnfläche dem Steuergehäuse zugewandt sein muß. Die vom Steuergehäuse abgewandte Stirnfläche bildet dann mit den Seitenkanten der Arme 25' die scharfe Kante zur Abstützung der Reaktionssegmente

In analoger Weise kann auch der bevorzugte Reaktionsring 28' nach F i g. 7 am Ende der Innenkanten der Mittelöffnung 44' unsymmetrische Aussparungen 49 aufweisen, die mit an einem oder mehreren der Zapfen 21 des Steuergehäuses angeformten Vorsprängen zusammenwirken.

Bevorzugt werden die durch Stanzen erzielten scharfen Kanten der Abstützscheiben und Reaktionsringe noch nachbearbeitet. Hierbei erfolgt vorzugsweise ein Entgraten durch Provalisieren derart, daß der durch das Nacharbeiten der scharfen Kanten erzielte Krümmungsradius der Kanten vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm beträgt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Bremskraftverstärker mit einem mechanisch mit einer Axialkraft beaufschlagbaren Steuerkolben, einem Steuergehäuse und einem mit dem Steuergehäuse starr verbundenen pneumatischen Kolben, einem zwischen Steuerkolben und Steuergehäuse angeordneten Ventil, das bei Betätigung des Steuerkolbens öffnet und eine Druckdifferenz zu beiden Seiten des pneumatischen Kolbens bewirkt und aufgrund eines Reaktionsmechanismus wieder schließt, sobald die Druckdifferenz einen der mechanischen Axialkraft entsprechenden Wert erreicht, wobei die mechanische Kraft und die pneumatische Hilfskraft über den Reaktionsmechanismus auf die zum pneumatischen Kolben axial verschiebbare Ausgangs-DrucKstange wirken, indem als Reaktionsmechanismus zwischen dem Steuerkolben und dem Steuergehäuse über den Umfang verteilte Reaktionssegmente vorgesehen sind, die sich innen und außen auf der gleichen Seite am Steuerkolben bzw. Steuergehäuse und mit einer dazwischenliegenden Stelle auf der gegenüberliegenden Seite über einen das Übersetzungsverhältnis der Reaktionseinrichtung bestimmenden Reaktionsring und eine Druckplatte an der Druckstange abstützen, und wobei das Verhältnis des inneren Hebelarmes zum äußeren Hebelarm das Verhältnis von Hilfskraft zu mechanisch aufzubringender Kraft bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß sich von der der Druckstange (19) zugewandten Stirnseite des Steuergehäuses (12) aus zwischen die Reaktionssegmente (35) Zapfen (21) erstrecken, welche die Reaktionssegmente (35) axial und radial verschiebbar halten und in Umfangsrichtung festlegen, daß außen um die Anordnung der Reaktionssegmente (35) ein die Reaktionssegmente radial haltender, mit dem Steuergehäuse (12) verbundener Zylinder (31) aufgeschoben ist und daß ein an der Druckstange (19) abgestützter Reaküonsring (28) mit seiner Öffnung um die Außenflächen der Zapfen (21) herumgelegt ist.

2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsring (28) entsprechend der Anzahl der Reaktionssegmente (35) vieleckig ausgeführt ist, die Reaktionskanten senkrecht zur Schwenkebene der Reaktionssegmente (35) angeordnet sind und der Reaktionsring (28) verdrehsicher gehalten und geführt ist.

3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuergehäuse (12) und den Reaktionssegmenten (35) eine Abstützscheibe (23) angeordnet ist, welche sich nach außen zwischen die Zapfen (21) erstreckende Arme (25) aufweist, wobei das Ende jedes Armes (25) eine tangentiale Kante (26) bildet, die als äußerer Schwenkpunkt der Reaktionssegmente (35) dient.

4. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei aus einem Stahlband gestanztem Reaktionsring (28) die beim Stanzen entstehenden scharfen Kanten des Reaktionsringes (28) den Reaktionssegmenten (35) zugewandt sind.

5. Bremskraftverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsring (28) ein Innenprofil hat, wonach dieser sich nur so montieren laßt, daß seine scharfen Kanten immer den

Reaktionssegmenten (35) zugewandt sind.

6. Bremskraftverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkanten der öffnung (44') des Reaktionsringes (28·) in bezug auf die zu den Ecken führenden Radien unsymmetrische Aussparungen (49) aufweisen, denen dazu passende, ebenfalls zu den Mittelradien unsymmetrische Vorsprünge an den Zapfen (21) entsprechen.

7. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, auf den Umfang gleichmäßig verteilt, sechs Reaktionssegmente (35) vorgesehen sind.

8. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionssegmente (35) in eine Nut (34) des Steuerkolbens (11) eingreifen.