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Titel: Kraftverstärker, insbesondere zum Betätigen
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der Bremsen von Fahrzeugen
Kraftverstärker, insbesondere
zum Betätigen der Bremsen von Fahrzeugen Die Erfindung betrifft einen Kraftverstärker,
insbesondere zum Betätigen der Bremsen von Fahrzeugen, mit - einem Betätigungsglied
zum Einleiten einer Betätigungskraft, - einem Kraftabgabeglied zum Abgeben einer
gegenüber der Betätigungskraft verstärkten Nutzkraft, - einer Ventileinrichtung,
die das Kraftabgabeglied entsprechend den Bewegungen des Betätigungsgliedes steuert,
- und einer Reaktionsvorrichtung zum Ubertragen einer zur Nutzkraft proportionalen
Reaktionskraft vom Rraftabgabeglied auf das Betätigungsglied mit einem Stufenzylinder,
der in einem weiten Zylinderteil einen verformbaren Körper konstanten Volumens sowie
ein kolbenartiges Kopfstück des Kraftabgabegliedes aufnimmt und in einem engeren
Zylinderteil ein kolbenartiges Endstück des Betätigungsgliedes aufnimmt.
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Bei bekannten Kraftverstärkern dieser Gattung (DE 1 192 532 C3 und
DE 1 233 288 C3) ist der Stufenzylinder von einer Stufenbohrung in einem Ventilgehäuse
der Ventileinrichtung gebildet. Dabei können die Eigenschaften, zum Beispiel das
Hysterese-Verhalten, der Reaktionsvorrichtung zwar dadurch verändert werden, daß
der verformbare Körper gegen einen anderen ausgetauscht wird; weitergehende Ände-5
rungen
sind jedoch nur dadurch möglich, daß das Ventilgehäuse durch ein anderes mit einer
abweichend gestalteten Stufenbohrung ersetzt wird.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Kraftverstärker
der beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß sich das Verhalten der Reaktionsvorrichtung
mit geringem Aufwand in weiten Grenzen genau reproduzierbar verändern läßt.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, - daß der Stufenzylinder
ein Blechpreßteil ist - und der verformbare Körper in rohem Zustand in das Blechpreßteil
eingebracht und darin erstarrt ist.
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Erfindungsgemäße Stufenzylinder lassen sich leicht in verschiedenen
GröBen herstellen und wahlweise in den Kraftverstärker einbauen, sei es zu Versuchszwecken
oder zur Anpassung an unterschiedliche Aufgaben, beispielsweise an das unterschiedliche
Bremsverhalten verschieden ausgerüsteter Kraftfahrzeuge einer Typenreihe. Damit
ein solches Blechpreßteil unmittelbar als Stufen zylinder verwendet werden kann,
ohne nachbearbeitet zu werden und ohne daß zwischen dem Blechpreßteil und dem verformbaren
Körper Hohlräume freibleiben, welche die Reproduzierbarkeit des Reaktionsverhaltens
beeinträchtigen würden, setzt man den verformbaren Körper erfindungsgemäß im Gegensatz
zu dem vorausgesetzten Stand der Technik nicht im fertigen Zustand in den Stufenzylinder
ein, sondern man läßt ihn erst in dem für ihn vorgesehenen Raum des Stufenzylinders
seine endgültige Gestalt einnehmen, so daß er diesen Raum.vollständig ausfüllt.
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Wenn der verformbare Körper zum Beispiel in bekannter Weise aus Gummi
besteht, bringt man ihn als Kautschukrohling
in das Blechpreßteil
ein und läßt ihn dort vulkanisieren, ohne daß er an dem Blechteil anvulkanisiert.
Der verformbare Körper kann jedoch auch aus elastischem Kunststoff hergestellt und
in flüssigem oder teigigem Zustand in das Blechpreßteil eingegossen oder eingespritzt
werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Es zeigt: Fig.l einen pneumatischen
Kraftverstärker für eine Rraftfahrzeug-Bremsanlage in einem axialen Schnitt und
Fig.2 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig.1.
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Der dargestellte Bremskraftverstärker ist im wesentlichen rotationssymmetrisch
in bezug auf eine Achse A gestaltet und hat ein Gehäuse 10, in dem eine bewegliche
Wand 12 eine vordere Kammer 14 und eine hintere Kammer 16 voneinander trennt und
eine Ventileinrichtung 18 beide Kammern wahlweise miteinander verbindet oder voneinander
getrennt hält.
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Zur Ventileinrichtung 18 gehört ein im wesentlichen rohrförmiges Ventilgehäuse
20 mit einem starren Flansch 22, der zusammen mit einer an ihm dicht anliegenden
Membran 24 die bewegliche Wand 12 bildet. Der äußere Rand der Membran 24 ist zwischen
einem vorderen Gehäuseteil 26 und einem hinteren Gehäuseteil 28 eingespannt, die
durch eine Art Bajonettverschluß miteinander verriegelt sind. Die beiden Gehäuseteile
26 und 28 sind durch zwei oder mehr Bolzen 30 miteinander verbunden, die sich im
Abstand parallel zur Achse A erstrecken. Jeder der Bolzen 30 hat einen Fuß 32, der
mit dem vorderen Gehäuseteil 26 dicht. vernietet ist, einen vorderen Gewindezapfen
34, an dem sich ein nicht dargestellter Hauptbremszylinder befestigen läßt, sowie
einen
hinteren Gewindezapfen 36, der durch eine mit dem hinteren Gehäuseteil 28 dicht
vernietete Mutter 38 hindurchgeschraubt und dazu vorgesehen ist, den Bremskraftverstärker
samt Hauptbremszylinder an einer Spritzwand zu befestigen, die den Motorraum eines
Kraftfahrzeugs von der Fahrgastzelle trennt. Jeder der Bolzen 30 erstreckt sich
durch eine Ausnehmung im Flansch 22 hindurch und ist von einem Faltenbalg 40 umschlossen,
der die Kammern 14 und 16 voneinander getrennt hält, Zwischen dem vorderen Ende
des Ventilgehäuses 20 und dem vorderen Gehäuseteil 26 ist eine Druckfeder 42 eingespannt,
die bestrebt ist, das Ventilgehäuse 20 in seiner abgebildeten Ruhestellung zu halten,
solange in den beiden Kammern 16 und 18 der gleiche Druck herrscht, beispielsweise
ein Unterdruck, der dadurch hergestellt wird, daß die vordere Kammer 14 in üblicher,
nicht dargestellter Weise an die Saugleitung eines Verbrennungsmotors angeschlossen
ist.
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Das Ventilgehäuse 20 enthält einen von der vorderen Kammer 14 ausgehenden
Kanal 44 sowie einen von der hinteren Kammer 16 ausgehenden Kanal 46, die radial
außerhalb bzw.
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innerhalb eines am Ventilgehäuse ausgebildeten, radial äußeren Ventilsitzes
48 münden und über diesen hinweg miteinander verbunden sind, solange der Bremskraftverstärker
seine abgebildete Ruhestellung einnimmt. Dem äußeren Ventilsitz 48 ist eine gegenüber
dem Ventilgehäuse 20 axial bewegliche, ringförmige Ventilplatte 50 zugeordnet, die
auch mit einem weiteren ringförmigen, radial inneren Ventilsitz 52 zusammenwirkt.
Die Ventilplatte 50 ist mit einem Elastomer beschichtet, das hinter der Ventilplatte
einen Faltenbalg 54 bildet und sie mit dem Ventilgehäuse 20 über einen an diesem
befestigten Stützring 56 dicht verbindet.
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Hinter dem Stützring 56 ist im Ventilgehäuse 20 ein Luftfilter 58
angeordnet; durch diesen hindurch erstreckt sich ein Stößel 60, der an seinem hinteren
Ende eine Lasche 62 zur Anlenkung an einem Bremspedal aufweist und durch einen Faltenbalg
64 mit dem hinteren Gehäuseteil 28 verbunden ist. Der Faltenbalg 64 dichtet das
hintere Gehäuseteil 28 zugleich gegen die zylindrische Außenwand des Ventilgehäuses
20 ab. Zwischen dem Stößel 60 und dem Stützring 56 ist eine kegelförmige Feder 66
eingespannt, die bestrebt ist, den Stößel in seiner abgebildeten Ruhestellung zu
halten.
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Eine weitere, zwischen dem Stößel 60 und der Ventilplatte 50 eingespannte
kegelförmige Feder 68 ist bestrebt, die Ventilplatte 50 in der dargestellten Weise
am radial inneren Ventilsitz 52 anliegend zu halten und dadurch zu verhindern, daß
Luft durch den Luftfilter 58 in eine der beiden Kammern 14 oder 16 gelangt.
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Das vordere Ende des Stößels 60 greift in ein von hinten hohlgebohrtes
Betätigungsglied 70 ein, das im Ventilgehäuse 20 axial verschiebbar geführt ist
und über eine Reaktionsvorrichtung 72 mit einem Kraftabgabeglied 74 zusammenwirken
kann. Zum Kraftabgabeglied 74 gehört ein Stufenzylinder 76, der von einem Blechpreßteil
gebildet ist und vorne einen weiten Zylinderteil 78 aufweist, in dem ein verformbarer
Körper 80 aufgenommen und ein Kopfstück 82 des Kraftabgabegliedes 74 kolbenartig
verschiebbar ist.
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Der Stufenzylinder 76 hat ferner ein engeres hinteres Zylinderteil
84, in dem ein Endstück 86 des Betätigungsgliedes 70 kolbenartig verschiebbar ist.
Der vordere Rand des Stufenzylinders 76 ist von einem radial nach außen ragenden
Flansch 88 gebildet, der durch Verstemmen von drei oder mehreren in Umfangsabständen
angeordneten Lappen 90 des Ventilgehäuses 20 an diesem befestigt ist.
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Das Kraftabgabeglied 74 hat ein Endstück 92, das dazu bestimmt ist,
den nicht dargestellten Hauptbremszylinder zu betätigen, der im Einbauzustand durch
eine zentrale dffnung 94 des vorderen Gehäuseteils 26 in den Bremskraftverstärker
hineinragt und, wie beschrieben, mit dem Gewindezapfen 34 verschraubt ist. Die Druckfeder
42 hält im dargestellten Ruhezustand des Bremskraftverstärkers die bewegliche Wand
12 in ihrer hinteren Endstellung, in der an der Membran 24 in Winkelabständen angeordnete
Vorsprünge 96 an einer Ringsicke 98 des hinteren Gehäuseteils 28 anliegen.
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Der als Blechpreßteil hergestellte Stufenzylinder 76 hat eine Ringschulter
100, die den weiten Zylinderteil 78 mit dem engen Zylinderteil 84 verbindet. Es
wäre wünschenswert, den Stufenzylinder so herzustellen, daß die Ringschulter 100
vollständig eben ist und sich mit je einem rechten Winkel an die beiden Zylinderteile
78 und 84 anschließt. Bei der Herstellung des Stufenzylinders 76 als Blechpreßteil
läßt sich jedoch mit fertigungstechnisch vernünftigem Aufwand nicht vermeiden, daß
die Ringschulter 100 eine in Fig.2 der Deutlichkeit halber übertriebene Wellung
aufweist und der angrenzende Bereich des weiten Zylinderteils 78 möglicherweise
auch noch ausgebaucht ist.
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Wäre der verformbare Körper 80 in fertig ausgeformtem Zustand in den
als Blechpreßteil hergestellten Stufenzylinder 76 eingelegt worden, so könnte seine
hintere Stirnfläche nur längs eines Kreises an einem Bereich 102 anliegen, in dem
die Ringschulter 100 am weitesten nach vorn ragt. Diese Lage der hinteren Stirnfläche
des verformbaren Körpers 80 ist in Fig.2 mit einer gestrichelten Linie angedeutet.
Sie zeigt, daß die hintere Stirnfläche eines fertig vorgeformten Körpers 80 einen
von zufälligen Formabweichungen
der Ringschulter 100 abhängigen
und somit undefinierten Abstand B von der Ebene C hätte, in welcher die vordere
Stirnfläche des Endstücks 86 im Ruhezustand des Kraftverstärkers liegt. Außerdem
wäre ein ringförmiger Hohlraum 104 im radial äußeren Bereich der Ringschulter 100
nicht von dem verformbaren Körper 80 ausgefüllt, solange dieser keiner äußeren Kraft
ausgesetzt ist; dieser Hohlraum 104 würde erst bei Belastung des verformbaren Körpers
80 von diesem ausgefüllt werden. Da auch die Größe des Hohlraums 104 von Zufällen
in der Fertigung des als Blechpreßteil hergestellten Stufenzylinders 76 abhängt,
wäre auch insofern das Verhalten des verformbaren Körpers 80 undefiniert und in
der Serienfertigung nicht reproduzierbar.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wird der verformbare Körper 80 in
einem Rohzustand in den Stufenzylinder 76 eingebracht, beispielsweise eingespritzt,
wobei seine vordere Stirnfläche D sowie seine hintere Stirnfläche E von Preßstempeln
festgelegt werden, deren Lage in bezug auf einen bestimmten Bestandteil des Stufenzylinders
76, beispielsweise dessen Flansch 88, genau festgelegt ist. Auf diese Weise erhalten
die vordere und hintere Stirnfläche D bzw.
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E des verformbaren Körpers 80 eine genau definierte Lage und die hintere
Stirnfläche E hat einen ebenfalls genau definierten Abstand F von der vorderen Stirnfläche
des Endstücks 86 des Betätigungsglieds 70.
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Wenn der Stößel 60 mit dem nicht dargestellten Bremspedal nach vorne
gedrückt wird, schiebt er das Betätigungsglied 70 und wegen der Feder 68 zunächst
auch die Ventilplatte 50 nach vorne. Dadurch wird der Abstand F überwunden und gleichzeitig
legt sich die Ventilplatte 50 an den radial äußeren Ventilsitz 48 an, so daß die
Verbindung zwischen den Kanälen 44 und 46 unterbrochen wird. Eine weitere Verschiebung
des
Stößels 60 nach vorne hat zur Folge, daß der radial innere Ventilsitz 52 sich von
der Ventilplatte 50 löst, so daß durch den Luftfilter 58 und den Kanal 46 LUft in
die hintere Kammer 16 einströmen kann, während der ursprüngliche Unterdruck in der
vorderen Kammer 14 erhalten bleibt. Der somit entstehende Druckunterschied schiebt
die bewegliche Wand 12 samt dem Ventilgehäuse 20 und dem Kraftabgabeglied 74 nach
vorne, so daß der Hauptbremszylinder betätigt wird. Dieser nach vorne gerichteten
Bewegung folgt bei andauernder Bremsbetätigung der Stößel 60 samt Betätigungsglied
70.
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Der Hauptbremszylinder übt auf das Kraftabgabeglied 74 eine Reaktionskraft
aus, die über den verformbaren Körper 80 auf das Betätigungsglied 70 und somit auch
auf den Stößel 60 übertragen wird und der Person, die das Bremspedal betätigt, ein
Gefühl dafür vermittelt, wie stark die an der beweglichen Wand 12 entstehende Betätigungskraft
ist. Wenn der Durchmesser des Kopfstücks 82 beispielsweise, wie dargestellt, doppelt
so groß ist wie der Durchmesser des Endstücks 86, dann wird ein Viertel der im Kraftabgabeglied
74 herrschenden Reaktionskraft auf das Betätigungsglied 70 und von diesem über den
Stößel 60 auf das Pedal übertragen. Dieses Verhältnis ist genau reproduzierbar,
da der verformbare Körper 80 schon bei der Herstellung eine genau definierte Lage
eingenommen und den gesamten Hohlraum 104 ausgefüllt hat, so daß er bei Belastung
nicht in undefinierter Weise ausweichen kann.