Die Erfindung bezieht sich auf einen Pneumatischer Bremskraftverstärker für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Bremskraftverstärker sind weit verbreitet und bilden im Inneren des Verstärkergehäuses durch eine verschiebbare Arbeitswand getrennte Unterdruckkammer und Arbeitskammer aus. Die Verstärkungswirkung beruht dabei auf einer zwischen der beiden Kammern einstellbaren und steuerbaren Druckdifferenzkraft, die die Arbeitswand verschieben lässt und im Folgenden auf eine in Wirkrichtung nachgeschalteten Hauptbremszylinder übermittelt wird.

Bei derartigen gattungsgemäßen Bremskraftverstärkern wird die Trägheit im Ansprechverhalten sowie beim Wiedereinsetzten in den bremsbereiten Zustand als verringerungswürdig angesehen, ebenso wird ein erhöhter Aufwand und Energiebedarf beim Evakuieren der Luft bemängelt.

Die Erfindung beruht somit auf der Aufgabe, möglichst kos ^¬ tengünstig einen verbesserten Bremskraftverstärker der eingangsgenannten Art anzubieten, der neben einem verringerten Energiebedarf zur Luftevakuierung verkürzte Ansprech- und Lösezeiten aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Bremskraftver ^¬ stärker mit der Merkmalskombination nach dem Anspruch 1 gelöst. Unteransprüche zusammen mit Figuren und Beschreibungen geben weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen an.

Zwischen der Rückwand des Verstärkergehäuses und der axial verschiebbaren, annähernd tellerförmig gestalteten Arbeitswand in dessen Inneren ist eine Arbeitskammer ausgebildet

Bei einem unbetätigten Ausganszustand eines betriebsbereiten Bremskraftverstärkers ist die Arbeitskammer mit einer auf der anderen Seite der Arbeitswand liegenden Unterdruckkammer verbunden, so dass in beiden Kammern ein gleicher unterdruckt herrscht. Bei einer Betätigung der Bremskraftverstärkers wird diese Verbindung unterbrochen und in die Arbeitskammer Luft aus der Atmosphäre eingelassen, wobei erst nach einem bestimmten Befüllungsgrad der Arbeitskammer die Verstärkende Wirkung des Bremskraftverstärkers einsetzt.

Beim sogenannten Lösen des Bremskraftverstärkers nach Beendigung einer Bremsung und damit einhergehenden Rücklauf der Arbeitswand wird die Verbindung der Arbeitskammer mit der Atmosphäre wieder unterbrochen und die eingelassene Luft evakuiert. Die Modernen energieeffizienten Fahrzeugantrieben stellen meist nicht ausreichend Unterdruck zur Verfügung, so dass das Evakuieren der Luft durch gesonderte Unterdruckpumpen unter Verbrauch von Energie und damit Effizienzminderung erfolgen muss.

Um eine für die Aufnahme und Übertragung der Druckdifferenzkraft ausreichende Steifigkeit zu besitzen, ist die Arbeitswand im Querschnitt meist wellenförmig oder mit eine Art Knicken, jedenfalls nicht flach oder einfach konisch gestaltet. Dadurch weist die Arbeitskammer zwischen der Rückwand und der Arbeitswand auch im unbetätigten Ausganszustand ein nicht unerhebliches Minimalvolumen auf - auch Totraum oder Verlustraum genannt. Durch vorzugsweise umformtechnisch an der Rückwand des Verstärkergehäuses gestaltete und in Richtung Arbeitswand ge ^¬ richtete Formation wird dieses Minimalvolumen beziehungsweise Verlustraum sehr effektiv und kosteneffizient reduziert, so das weniger Atmosphärenluft benötigt wird um die Arbeitskammer zu befüllen sowie zu evakuieren. Dadurch wird die zur Initiierung einer Bremskraftverstärkung erforderliche Druckdifferenzkraft schneller erreicht, und damit die Auslösezeit verringert.

Ebenso muss weniger Luft nach einem Bremsvorgang aus dem Bremskraftverstärker evakuiert werden, dies senkt den dazu benötigten Energiebedarf, Der Evakuierungsvorgang kann schneller ablaufen oder es können beispielsweise weniger leistungsfähige und somit leichtere sowie billigere Unter ^¬ druckpumpen eingesetzt werden.

Besonders vorteilhaft und effizient kann die Formation als wenigstens eine insbesondere umformtechnisch herstellbare, zur Arbeitswand gerichtete Einprägung in der Rückwand gestaltet sein. Dadurch werden keine gesonderte Zusatzbauteile und keine zusätzliche Prozessschritte bei der er Herstellung des Ver ^¬ stärkergehäuses benötigt, da lediglich das in die Herstellung der Rückwand eingebundene Werkzeug modifiziert werden muss.

Zusätzlich bewirkt die erfindungsgemäße Einprägung in der Rückwand Überraschendeweise eine vorteilhafte Versteifung des Verstärkergehäuses. Die Wandstärke und Gewicht vom Verstär ^¬ kergehäuse können reduziert werden, das Wölben der Rückwand nach außen beim Betrieb des Bremskraftverstärkers wird reduziert oder vermieden, womit geringere Abstände zu den umliegenden Bauteilen im Motorraum eingehalten werden müssten, der Raumbedarf wird verringert.

Des Weiteren kann die Einprägung auch die Herstellung des Verstärkergehäuses effektiver gestalten, da sie beispielsweise zur eindeutigen Positionierung, als Anschlag oder formschlüssige Verdrehsicherung und Derartiges eingesetzt werden kann.

Für einen besonders günstigen Kräfteverlauf im Verstärkergehäuse und eine besonders einfache Herstellbarkeit kann die Einprägung in einer vorteilhaften Weiterbildung sich entlang wenigstens eines Bereichs einer Kreisbahn konzentrisch zur Mittelachse erstreckend gestaltet sein.

In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Formation besonders einfach herstellbar und in Bezug auf die Volumenreduktion besonders effizient als eine einzelne zu ^¬ sammenhängende kreisförmige Einprägung ausgebildet sein.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung können jedoch mehrere voneinander isolierte Einprägungen mit einem bestimmten Winkelversatz um die Mittelachse zueinander entlang der

Kreisbahn angeordnet sein. Dadurch werden zwischen den einzelnen Einprägungen eine Art Stege gebildet, womit die Rückwand in einem höheren Maße versteift sowie der Kraftfluss weiter optimiert wird.

In einer Weiterbildung der Erfindung können die Einprägungen entlang von zwei oder noch mehr radial zueinander beabstandeten konzentrischen Kreisbahnen ausgebildet sein. Dadurch kann die Rückwand in ihrem Querschnittsprofil besonders effektiv dem Querschnittsprofil der Arbeitswand angenähert werden, die Volumenreduktion damit erhöht. Auch die Steifigkeit wird weiter verbessert und die Wölbungsneigung der Rückwand reduziert.

In einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung können auf jeder Kreisbahnen jeweils vier voneinander isolierte und gleichmäßig, insbesondere symmetrisch zueinander winkel ^¬ versetzte Einprägungen ausgebildet sein. Durch die daraus ergebende gleichmäßiger Kräfteverlauf kann konstruktiv be- sonders effektiv an die Lage der Verbindungselementen angepasst werden, wodurch die Wandstärke und das Gewicht des Verstär ^¬ kergehäuses ohne Steifigkeitsverlust weiter reduziert werden können .

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die Formnation derart ausgelegt und gestaltet, dass die Verringerung des Minimalvolumens der Arbeitskammer im Vergleich mit einer Ausführung ohne der erfindungsgemäße Formation mindestens 25 Prozent beträgt, vorzugsweise zwischen 33 und 50 Prozent. Dadurch kann die Trägheit des Bremskraftverstärkers effektiv verringert werden, ohne dass das Strömungsverhalten in der Arbeitskammer und die konstruktive Gestaltung des Bremskraftverstärkers - bei ^¬ spielsweise in Bezug auf erforderlichen Arbeitsabstände und Raumbedarf für Konstruktionselemente - negativ beeinflusst sind.

Eine andere erfindungsgemäße Ausführung sieht vor, dass die Formation als wenigstens ein gesondertes, separates Bauteil ausgebildet ist, welches innerhalb der Arbeitskammer angeordnet und auf der Rückwand befestigt ist. Dadurch können bereits vorhandene Bremskraftverstärkermodelle einfach und kosten ^¬ günstig, ohne oder mit nur minimalen Werkzeugänderungen modifiziert oder nachgerüstet werden.

Im Folgenden soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei wird auf die Beschreibung von allgemein bekannten Aspekten und Funktionen eines gattungsgemäßen Bremskraftverstärkers wei ^¬ testgehend verzichtet und lediglich auf die erfindungsrelevanten Details eingegangen. Es ist weiter zu beachten, dass die Erfindung sowohl an einem Single-, als auch einem Tan- dem-Bremskraftverstärker anwendbar ist.

Im Einzelnen zeigt die ,

b

Fig.l Die Teilansicht der Rückseite eines bekannten pneumatischen Bremskraftverstärkers mit einer glatten kegelig ausgebildeten Rückwand des Verstärkergehäuses in perspekti ^¬ vischer Darstellung (a) , sowie eine zugehörige Teilansicht im Querschnitt X-X (b) .

Fig.2 Eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines ver ^¬ besserten Bremskraftverstärkers in äquivalenten zu der Fig.l Ansichten (a,b)

Fig.3 bis 6 beispielhaft die Rückansichten weiteren er ^¬ findungsgemäßen Ausführungsformen des Bremskraftverstärkers in stark vereinfachter Darstellung.

Fig.7 Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform mit innerhalb der Arbeitskammer angeordneten und an der Rückwand befestigten gesonderten Bauteilen.

In der Fig.l in der Ansicht a) ist ein rückwärtiger Bereich einer bekannten Ausführungsform eines gattungsgemäßen pneumatischen Bremskraftverstärkers 1 dargestellt.

Das annähernd zylinderförmige Gebilde 14 in der Mitte beinhaltet im Wesentlichen eine hier nicht gezeigte Anordnung zur Betätigung und Steuerung des Bremskraftverstärkers 1. In einem radial innen sowie orthogonal zur Mittelachse A am Verstärkergehäuse 2 ausgebildeten planaren Wandabschnitt 15 sind 4 Befestigungs ^¬ mittel radial um die Mittelachse A in einem Winkelversatz von jeweils 90° zueinander versetzt angeordnet. Die Befesti ^¬ gungsmittel dienen zu Befestigung des Bremskraftverstärkers 1 am Fahrzeug und sind in der dargestellten Ausführung durch je zwei Schrauben 16 und je zwei, das Verstärkergehäuse 2 beidseitig durchdringenden Zugankerbolzen 17 vertreten. Abweichende Zahl oder Art von Befestigungsmitteln sind jedoch innerhalb der Erfindung ebenfalls zulässig.

Das Verstärkergehäuse 2 des bekannten Bremskraftverstärkers 1 verfügt über eine leicht kegelig ausgebildete Rückwand 5 mit einer glatten, ebenen Oberfläche.

Die Ansicht b) zeigt einen Teilschnitt X-X durch das Ver ^¬ stärkergehäuse 2 aus der Ansicht a) im Bereich der Rückwand 5 bei einem unbetätigten Ausganszustand des betriebsbereiten Bremskraftverstärkers 1. Im Inneren des Verstärkergehäuses 2 ist eine Arbeitswand 4 axial entlang der Mittelachse A begrenzt verschiebbar angeordnet. Die Arbeitswand 4 ist im Wesentlichen ring- beziehungsweise tel ^¬ lerförmig mit einem zentralen Durchbruch ausgebildet und ist radial innen mit einem Steuergehäuse 19 luftdicht gekoppelt. Eine Rollmembrane 4 liegt an der Arbeitswand 3 an ihrer der Rückwand 5 zugewandten Seite an und dichtet radial außen an einer hier nicht gezeigten Stelle gegen das Verstärkergehäuse 2 ab.

Dadurch wird in dem Verstärkergehäuse 2 im Bereich zwischen der Arbeitswand 3 und der Rückwand 5 eine Arbeitskammer 6, und auf der gegenüberliegenden Seite der Arbeitswand 3 eine Unterdruckkammer 18 begrenzt. Die beiden Kammern 6,18 sind über ein hier nicht gezeigtes Kanalsystem innerhalb des Steuergehäuses 19 verbunden, wobei diese Verbindung mittels wenigstens einer hier ebenfalls nicht dargestellten Ventilanordnung geöffnet und geschlossen wird.

Zwecks eine schadfreien Aufnahme und einer verlustfreien Übertragung einer zwischen der Unterdruckammer 18 und der Arbeitskammer 6 im Betrieb einstellbaren Druckdifferenzkraft ist die Arbeitswand 3 in ihrem Querschnitt wellenförmig ge- staltet, um ihre Biegesteifigkeit zu vergrößern.

In dem hier gezeigten unbetätigten Ausganszustand ist die Arbeitswand 3 auf Anschlag in Richtung Rückwand 5 verschoben. In ₀

o diesem Betriebszustand weist die Arbeitskammer 6 ihr kleinstmögliches Minimalvolumen V auf.

Bei einer Bremsung wird die Arbeitswand 3, getrieben durch eine zwischen den Kammern 6 und 18 erzeigte Druckdifferenzkraft, weg von der Rückwand 5 verschoben, so dass das Volumen der Arbeitskammer 6 sich verändert und größer als das Minimalvolumen V wird. Bei einem solchen Vorgang wird Atmosphärenluft in die Arbeitskammer 6 eingelassen, die nach Beendigung der Bremsung wieder evakuiert werden muss. Damit die Arbeitswand mit einer kraftverstärkenden Wirkung in Richtung Unterdruckkammer 18 sich zu verschieben beginnt, muss ein Mindestschwellwert bei der Druckdifferenz zwischen den Kammern 6 und 18 überschritten werden. Dabei gilt, dass je größer das Mindestvolumen V ist, umso mehr Atmosphärenluft in die Arbeitskammer eingelassen werden muss, um den vorgenannten Mindestschwellwert zu erreichen, umso länger dauert es und umso träger ist das Ansprechverhalten des Bremskraftverstärkers 1. Sinngemäß gilt, dass umso mehr Luft aus dem Bremskraftverstärker 1 nach dem Lösen der Bremse wieder evakuiert werden muss, umso länger dauert es, bis der brems- bereite Ausgangszustand erreicht ist.

Ein in der Fig.2 in den j eweils gleichen Ansichten wie in der Fig.l dargestellter erfindungsgemäßer Bremskraftverstärker 1 weist um Unterschied zu der vorstehen beschriebenen bekannten Ausführung an seiner Rückwand 5 eine Formation 7, die einer Verringerung des Minimalvolumens V der Arbeitskammer 6 dient.

Die Rückwand 5 ist nicht mehr glatt gestaltet, sondern verfügt über mehrere Einprägungen 8,8\.. bzw. 9,9\.. die in Richtung Arbeitswand 3 gerichtet ausgebildet sind. In der gezeigten ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind in der Rückwand 5 jeweils 4 Einprägungen 8, 8 ^λ , 8 ^{λ λ} , 8 ^{λ λ λ} beziehungsweise 9, 9 ^λ , 9 ^{λ λ} , 9 ^{λ λ λ} entlang von jeweils zwei radial zueinander _

y beabstandeten koaxialen Kreisbahnen angeordnet. Abweichende Anordnungen und Anzahl der Einprägungen sind innerhalb der Erfindung zulässig, hierzu sei insbesondere auf die Fig.3-6 verwiesen, wo verschiedene Anordnungsprinzipien verdeutlicht sind. Die Einprägungen 8,... 9,... wird die Biegesteifigkeit der Rückwand 5 erhöht. Weil die Einprägungen - beispielsweise 8, 8 8 ^{λ λ} , 8 ^{λ λ λ} - voneinander isoliert und in einem Winkelversatz zueinander angeordnet sind, bildet sich zwischen zwei jeweils benachbarten Einprägungen - beispielsweise 8 ^{λ λ λ} und 8 ^{λ λ} - jeweils eine Art Steg 12. Dadurch wird die Biegesteifigkeit der Rückwand 5 weiter erhöht.

Durch ein geeignetes Pattern von Einprägungen und Stegen in der Rückwand 5 kann der Kraftverlauf in der Rückwand gezielt be- einflusst werden um beispielsweise Spannungen in den Kraft- angriffspunkten zu reduzieren.

Die Wirkungsweise der Einprägungen 8,...9,... ist im Schnittbild Y-Y in der Ansicht b) verdeutlicht. Die gestrichelte Linie 20 zeigt dabei zum Vergleich eine imaginäre Kontur eines nicht ver ^¬ besserten, und bis auf die Formation 7 bzw. die Einprägungen 8,..., 9,... gleichen Bremskraftverstärkers 1.

Durch die Einprägungen 8,9 ist die Rückwand 5 in ihrem Querschnitt bereichsweise dem Querschnitt der Arbeitswand 3 an ^¬ genähert ausgebildet. Dadurch ist das Minimalvolumen V gegenüber einer bekannten Ausführung deutlich verringert. Dabei muss jedoch darauf geachtet werden, das die Atmosphärenluft möglichst ungehindert zwischen der Rückwand 5 und der Arbeitswand 5 einströmen und sich verteilen kann, damit die gesamte Oberfläche der Arbeitswand 3 möglichst schnell und gleichmäßig mit der Druckdifferenzkraft beaufschlagt wird.

Ebenso muss auf einen ausreichenden Abstand zwischen der Arbeitswand 3 und dem Verstärkergehäuse 2 im Allgemeinen geachtet werden, damit im Betrieb zu keinen zusätzlichen Geräusch- emissionen durch das Aufeinanderstoßen mit der Arbeitswand 3 aufgrund von betriebsbedingten Vibrationen und Verformungen kommt. Vor diesem Hintergrund soll die Reduktion des Mini ^¬ malvolumens V (gegenüber einer Vergleichsausführung mit einem linearen Querschnittsverlauf der Rückwand 5 entsprechend der Linie 20) vorzugsweise mindestens 25% und besonders bevorzugt zwischen 33% und 50% betragen.

Die Fig.3 bis 6 zeigen in einer vereinfachten Darstellung unterschiedliche Anordnungen der Einprägungen 8,..., 9,... auf der Rückwand 5. Der Bremskraftverstärker 1 ist dabei jeweils in der Rückansicht gezeigt. Eine geeignete Auslegung der erfin ^¬ dungsgemäßen Formation 7 ist dabei im Wesentlichen bedingt durch die Querschnittskontur der Arbeitswand 3 in der jeweiligen konkreten Bremskraftverstärker-Applikation . In der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig.3 ist die Formation 7 als eine einzelne, radial umlaufende, zusammen ^¬ hängende Einprägung 8 in der Rückwand 5 ausgebildet. Die Einprägung 8 verläuft auf einer Kreisbahn 10 konzentrisch zu der Mittelachse A.

Die erfindungsgemäße Ausführungsform nach der Fig.4 weist im Unterschied zu der Ausführung nach der Fig.3 zwei radial um ^¬ laufende Einprägungen 8,9 statt nur einer. Die Einprägungen 8,9 verlaufen auf zwei radial zueinander beabstandeten konzent- rischen Kreisbahnen 10 und 11. Innerhalb der Erfindung können ebenso mehr als zwei konzentrische Kreisbahnen mit darauf verlaufenden Einprägungen vorgesehen sein.

In der erfindungsgemäße Ausführungsform nach der Fig.5 sind auf einer einzelnen Kreisbahn 10 zwei voneinander durch Stege 12, 12 ^λ getrennte beziehungsweise in einem Winkelversatz zueinander angeordnete Einprägungen 8,8 ^λ vorgesehen. In der gezeigten Ausführung sind die Einprägungen 8 und 8 ^λ spiegelsymmetrisch gestaltet, um einen gleichmäßigen Kraftfluss durch die Rückwand 5 zu realisieren.

In der erfindungsgemäße Ausführungsform nach der Fig.6 sind auf zwei konzentrischen, radial beabstandeten Kreisbahnen 10,11 jeweils 5 voneinander durch Stege 12,13 unterbrochene bezie ^¬ hungsweise in einem Winkelversatz zueinander angeordneten Einprägungen 8,8\.., 9,9\.. ausgebildet.

Mit anderen Worten stellt die gezeigte Ausführung eine Wei- terbildung der Ausführung nach Fig.4 dar, bei der die umlaufenden Einprägungen 8,9 durch Stege 12,13 in mehrere isolierte Ein ^¬ prägungen 8,8\.., 9,9\.. unterbrochen sind.

Die Anzahl von 5 Einprägungen auf einer einzelnen Kreisbahn ist dabei nur beispielhaft, innerhalb der Erfindung kann auf jeder Kreisbahn eine abweichende Zahl von Einprägungen vorgesehen sein .

Die Fig.7 zeigt im Querschnitt (äquivalent zu Ansicht Fig.2b) eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform des Bremskraft- Verstärkers 1. Die Formation 7 ist hier nicht als in der Rückwand 5 ausgebildete Einprägungen, sondern durch gesonderte, separate, weitgehend ringförmige Bauteile 21 und 22 ausge ^¬ staltet. Die Bauteile 21 und 22 sind in der Arbeitskammer 6 radial zueinander beabstandet angeordnet und an der Rückwand 5 lediglich fixiert. In ihren Querschnitten sind die Bauteile 21, 22 entsprechend dem jeweils komplementären Querschnittabschnitt der Arbeitswand 3 beziehungsweise der Rückwand 5 angepasst. Je dach konkreten Voraussetzungen können innerhalb der Erfindung auch nur ein, aber auch mehr als zwei Bauteile 21, 22 eingesetzt werden. Bezugszeichenliste

1 Bremskraft erstärker

2 Verstärkergehäuse

3 Arbeitswand

4 Rollmembrane

5 Rückwand

6 Arbeitskämmer

7 Formation

8 Einprägung

9 Einprägung

10 Kreisbahn

11 Kreisbahn

12 Steg

13 Steg

14 Gebilde

15 Wandabschnitt

16 Schraube

17 Zugankerbolzen

18 Unterdruckkammer

19 Steuergehäuse

20 Linie

A Mittelachse

V Minimalvolumen