DE3813144A1

DE3813144A1 - Arbeitskolben, insbesondere fuer einen bremskraftverstaerker

Info

Publication number: DE3813144A1
Application number: DE3813144A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Toepperwien
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-11-02
Anticipated expiration: 2008-04-21
Also published as: FR2630517A1; GB2217428A; GB8908222D0; ES2014067A6; FR2630517B1; DE3813144C2; GB2217428B; US5007329A; JPH0211452A; JP2848843B2

Description

Bremskraftverstärker, vielfach auch Bremsgeräte genannt, dienen zur Fußkraftunterstützung beim Betätigen einer Bremse, wobei das Druckgefälle zwischen dem Ansaugrohr des Motors und dem atmosphärischen Außendruck als Kraftquelle ausgenutzt wird. Derartige Bremskraftverstärker sind in dem Bremsenhandbuch der Firma TEVES GmbH, 9. Aufl. (erschienen im Bartsch Verlag, Ottobrunn bei München) auf den S. 88-108 ausführlich beschrie ben. Wie aus der genannten Literaturstelle beispielsweise S. 96, 97 gut zu erkennen, besitzen Bremskraftverstärker u.a. einen im wesentlichen tellerförmigen Arbeitskolben, der mittig in einem sogenannten Steuergehäuse gehalten ist und von diesem in axialer Richtung geführt wird. Der tellerförmige Arbeitskol ben dient zur Abstützung einer Rollmembran, welche den Zylinder in zwei Arbeitskammern unterteilt, die mit unterschiedlichem Druck beaufschlagt werden können und damit zu einer axialen Bewegung des Arbeitskolbens führen.

Bei den genannten Arbeitskolben besteht das Problem, eine im wesentlichen tellerförmige Kolbenscheibe mittig in einem Führungsgehäuse aus Kunststoff zu lagern, wobei die Kolben scheibe aus Gewichtsgründen so dünn wie möglich gemacht werden soll. Dabei ist andererseits zu beachten, daß auf die Scheibe Gewichtskräfte bis zu einer halben Tonne einwirken können und andererseits der Arbeitskolben eine vielfache Betätigung in beiden Bewegungsrichtungen und damit eine entsprechende Beauf schlagung mit Kräften aushalten soll, ohne Ermüdungserscheinun gen zu zeigen, die zur Zerstörung des Verstärkers führen könnten.

Hinsichtlich der Lagerung der Kolbenscheibe in dem Führungsge häuse wurde in der älteren Anmeldung P 37 40 691 im Zusammen hang mit den Fig. 1-3 auf S. 9 vorgeschlagen, das innere Ende der Kolbenscheibe im wesentlichen rechtwinklig zur Rollmembran hin gerichtet abzubiegen so daß man einen ringförmigen Innen rand erhält über den sich die Kolbenscheibe in radialer Rich tung an dem steuernden Führungsgehäuse abstützt. In axialer Richtung ist das Innere der Kolbenscheibe durch einen umlaufen den Ansatz gehalten, an dem sich das innere Ende in der von der Membran abgewandten Richtung abstützt. Auf der gegenüberliegen den Seite wird eine axiale Bewegung der Scheibe durch das innere Ende der Rollmembran verhindert, welche in einer ent sprechenden Nut in dem Gehäuse gehalten ist.

Die Erfindung geht daher aus von einem Arbeitskolben der in dem Oberbegriff des Hauptanspruchs aufgeführten Gattung und hat sich zur Aufgabe gestellt, bei einem derartigen Arbeitskolben die mittige Lagerung in einfacher und kostensparender Weise zu verbessern. Dabei soll der erfindungsgemäße Arbeitskolben ins besondere gewichtssparend ausführbar sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die sich aus dem kenn zeichnenden Teil des Hauptanspruchs ergebende Merkmalskombina tion gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin, das innere Ende der Kolbenscheibe nicht mehr unbewegbar mit dem haltenden Gehäuse zu verbinden sondern der Kolbenscheibe an ihrem inneren Ende eine gewisse Drehbewegung zu gestatten, wobei diese Drehbewegung nicht durch eine Anlagekante des Gehäuses behindert werden soll, die zu örtlichen Ermüdungser scheinungen und damit zu einer Zerstörung der Scheibe führen könnte.

Einzelheiten hierzu werden im Zusammenhang mit dem Ausführungs beispiel erläutert.

Für das innere Scheibenende ergibt sich ein besonders einfacher und die Schwenkbewegung gestattender Aufbau durch eine in Anspruch 2 aufgeführte Merkmalskombination.

Um zu verhindern, daß das offene Ende der Wölbung gegen die anliegende Membran arbeitet, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung eine Merkmalskombination nach Anspruch 3. Stellt man durch die Größe des Wölbungsumfangs und die Höhe des die axiale Bewegung der Scheibe hindernden Ansatzes an dem Gehäuse sicher, daß trotz Schwenkbewegung die Scheibe nicht an der oberen Ansatzkante des Gehäuses aufliegen kann, so empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung eine Merkmalskombination nach Anspruch 5.

Durch die Verwendung der Merkmale nach Anspruch 4 erhält man einen besonders leichten Arbeitskolben. Die Festigkeit gegen über einem Ausknicken des Kolbens läßt sich durch eine Merk malskombination nach Anspruch 7 erhöhen.

Eine wesentliche Vereinfachung der Montage der Rollmembran läßt sich durch eine Merkmalskombination nach Anspruch 10 erreichen. Diese Kombination erlaubt gleichzeitig auch eine Verstärkung des Gehäuses in einem kritischen Bereich durch Verwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 11.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine vorgeschlagene Ausführungsform an der die zu lösende Aufgabe erläutert wird und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 3 eine gegen Fig. 2 abgeänderte Ausführungsform in herausgebrochener Darstellung.

In Fig. 1 ist in geschnittener Darstellung ein aus einem Brems verstärker herausgebrochenes Teil dargestellt. Man erkennt einen Teil des Gehäuses 1, welches in einer umlaufenden Nut 8 in an sich bekannter Weise das umlaufende innere Ende einer Rollmembran 2 hält. Die Rollmembran stützt sich in Richtung des Kraftpfeils F an einer Kolbenscheibe 3 ab, die einen abgewin kelten Innenrand 9 besitzt, der auf einer ringförmigen Auflage fläche des Gehäuses sich in radialer Richtung abstützt. Die axiale Bewegung der Kolbenscheibe 3 in Richtung des Kraftpfeils F wird durch einen umlaufenden Ansatz 5 des Gehäuses 1 verhin dert, so daß durch die Wirkung der flächig auf der Scheibe 3 verteilten Kraft F das Gehäuse in Pfeilrichtung mitgenommen wird. Untersuchungen haben allerdings gezeigt, daß im Bereich der oberen Kante des Ansatzes 5 die Kraft F durch ihre Hebelbe wegung zu Ermüdungserscheinungen in der Kolbenscheibe 3 führt, so daß sich hier eine ringförmige Bruchzone 6 ergeben kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Bruchzone zu vermeiden.

Dies geschieht nach der Erfindung durch eine Ausführung des Kolbens entsprechend Fig. 2.

In Fig. 2 werden für einander entsprechende Bauelemente die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet, wobei aller dings gegenüber Fig. 1 die Rollmembran 2 nicht eingezeichnet wurde. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, stützt sich nunmehr die Kolbenscheibe 3 nicht mehr durch einen Innenrand am Gehäuse 1 ab, sondern mittels einer im wesentlichen kreisförmigen Wölbung 10. Hierdurch ergibt sich in radialer Richtung eine schmale ringförmige Auflagefläche 12 auf dem Gehäuse 1 und in axialer Richtung ebenfalls eine schmale ringförmige Auflagefläche 11 an dem Ansatz 5 des Gehäuses. Dabei werden hinsichtlich des Gehäuses in radialer und axialer Richtung verlaufende Schnitt flächen vorausgesetzt, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Die abstützende Kontur des Gehäuses 1 kann aber auch gegenüber der gewölbten Kontur der Wölbung 10 der Scheibe 3 angepaßt sein, so daß hier eine bessere Kraftverteilung erreicht wird, ohne die erwünschte Schwenkbarkeit der Scheibe in Richtung des Pfeiles F um die Auflagefläche herum zu verhindern. Wie man leicht erkennt, wird in Fig. 2 bei einem derartigen Schwenken eine örtliche Belastung der Scheibe 3 in Höhe einer Zone 6 (Fig. 1) vermieden, da die Scheibe nunmehr nicht mehr in radialer Rich tung fest an dem Ansatz 5 anliegt.

Wie aus Fig. 3 zu erkennen, kann die Wölbung auch in umgekehr ter Richtung vorgenommen werden, so daß das offene Ende der Wölbung zu der Membran weist. In diesem Falle muß nur sicherge stellt werden, daß das offene Ende der Wölbung nicht gegen die Membran arbeitet und daß gleichzeitig nicht die obere Kante des Ansatzes 5 beim Schwenken infolge der Kraft F örtlich an der Scheibe 3 angreifen und damit zu einer ringförmigen Belastung führen kann.

Unabhängig von der Lage der Öffnung der Wölbung muß diese nicht die Form eines Teilkreises haben, sondern kann auch in anderer Weise geeignet abgerundet sein, beispielsweise in Form einer Elypse. Des weiteren kann auch der Kreis der Wölbung 10 geschlossen sein oder mehr als ein 1/4 geöffnet solange nur sichergestellt ist, daß bei einer Schwenkbewegung das offene Ende der Wölbung 10 parallel zur Anlagefläche des Ansatzes 5 liegt, wenn das offene Ende der Wölbung dem Ansatz zugewandt ist. Eine weitergehende Öffnung der Wölbung ist noch dann mög lich, wenn das offene Wölbungsende in Richtung zur Membran weist.

Eine erhebliche Vereinfachung für die Montage der Rollmembran 2 gem. Fig. 1 ergibt sich dadurch, daß das in die Nut 8 eingefüg te Ende an der Unterkante angefast wird, wobei der Winkel etwa 45° betragen kann. Legt man die Anfasung zum tellerkolbenseiti gen Ende der Membran hin, so kann auch innerhalb der Nut 8 des Gehäuses 1 ein entsprechender umlaufender Ansatz 14 vorgesehen sein, der in seiner Kontur der Anfasung der Rollmembran 2 ent spricht. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, trägt dieser umlaufende mit dem Gehäuse einstückig verbundene Ansatz 14 wesentlich zu einer Verstärkung des Gehäuses in einem durch Zug- und Biegebe anspruchung kritischen Bereich bei. Die umlaufende Sicke 4 trägt zu einer Festigung der Kolbenscheibe 3 bei, die vorzugs weise aus einem leichten Metall wie Aluminium gefertigt werden kann oder aber auch durch Stahlblech mit entsprechend gerin gerer Stärke hergestellt wird.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Rollmembran
3 Kolbenscheibe
4 Sicke
5 Ansatz
7 Kraftspiel
8 Nut
9 Innenrand
10 Wölbung
11 Auflagefläche
12 Auflagefläche

Claims

1. Arbeitskolben, insbesondere für einen Bremskraftverstärker, bei dem eine im wesentlichen tellerförmige Kolbenscheibe (3) durch ein Führungsgehäuse (1) aus Kunststoff mittig gehalten und in einem Arbeitszylinder axial geführt ist und bei dem eine an ihrem äußeren Umfang an der Innenwand des Arbeitszylinders dichtend fixierte und hauptsächlich die Kolbenfläche abdeckende Rollmembran (2) nahe der mittigen Befestigung der Scheibe (3) in einer Nut (8) in dem Führungsgehäuse (1) gehalten ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kolbenscheibe (3) mittig eine umlaufende Wölbung (10) besitzt, mit der sie auf einer ent sprechenden Auflagefläche (11, 12) auf dem Führungsgehäuse (1) aufliegt.

2. Arbeitskolben nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die im Schnitt dargestellte Wölbung (10) etwa die Form eines zu 3/4 geschlossenen Kreises ergibt.

3. Arbeitskolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die ringförmige Wölbung von der anliegenden Membran (2) weggebogen ist.

4. Arbeitskolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die ringförmige Wölbung zur Membran hin gebogen ist.

5. Arbeitskolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tellerkolben aus Aluminium gebildet ist.

6. Arbeitskolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tellerkolben (3) in seinem äußeren Bereich eine ringförmig umlaufende, der Membran abgewandt umlaufende Sicke (4) aufweist.

7. Arbeitskolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Wölbung (10) in axialer Richtung an einem radialen Ansatz (5) an dem Führungsgehäuse (1) und in radialer Richtung auf einer ringförmigen Auflagefläche (12) des Führungsgehäuses (1) anliegt.

8. Arbeitskolben nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Auflagefläche (12) des Tellerkolbens in dem Führungsgehäuse (1) eine umlaufende Nut (8) vorgesehen ist, in der das ringförmige Ende der Rollmembran gehalten ist.

9. Arbeitskolben nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß das innere Ende der Rollmembran (2) zum Tellerkolben (3) hin eine umlaufende, etwa 45° geneigte Anfasung besitzt.

10. Arbeitskolben nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Form der Nut (8) der angefasten Form des inneren Membranrandes angepaßt ist und somit der Durchmesser eine fünfeckige Gestalt besitzt.