DE1163694B - Pneumatischer Servomotor, insbesondere zum Betaetigen der Bremsen eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: B 62 d

Deutsche Kl.: 63 c - 53/01

Nummer: 1 163 694

Aktenzeichen: B 43141II / 63 c

Anmeldetag: 16. Januar 1957

Auslegetag: 20. Februar 1964

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Servomotor, insbesondere zum Betätigen der Bremsen eines Kraftfahrzeuges, mit einem verschiebbaren Arbeitskolben, welcher einem Druckunterschied unterworfen ist, der durch eine im Kolben angeordnete Ventilvorrichtung mit einem durch Muskelkraft betätigten VerscMußstück geregelt wird, welches mit einem Ventilsitz so zusammenwirkt, daß ein im Kolben vorgesehener Ventilraum in zwei sich gegenüberliegende Kammern unterteilt ist.

Die Erfindung ist nicht auf eine Anwendung in Servomotoren für hydraulische Bremsbetätigungsanlagen beschränkt. Die Erfindung kann auch für eine Servobetätigung von Kupplungen, mechanischer Bremsbetätigungsanlagen und für weitere, mit wechselndem Kraftaufwand betriebene Servobetätigungen benutzt werden.

Bei bekannten Servobremsanlagen von Kraftfahrzeugen wird ein Bremspedalhebel verwendet, der über eine Leerlaufverbindung mit einer anderen Hebelanordnung funktionsmäßig verbunden ist, die ihrerseits mit dem Hauptzylinder oder dem diesem entsprechenden Teil der Bremsanlage des Fahrzeuges in Verbindung steht. Das sich aus der Leerlaufverbindung zwischen den Teilen der Hebelanordnung ergebende Spiel wird dabei zur Betätigung des Steuerventils des Servomotors verwendet. Bei normalem Arbeiten der Anlage setzt der Servomotor seine Kraft an dem Teil der Hebelanordnung an, der mit dem Hauptzylinder verbunden ist; bei Ausfall des Servomotors wird der Hauptzylinder über die Leerlaufverbindung durch Muskelkraft betätigt.

In diesem Zusammenhang sind bereits pneumatische Regelventile benutzt worden, welche durch Muskelkraft zu betätigen sind und in welchen das Ventilverschlußstück mit einer Membran verbunden ist, die ihrerseits dem gleichen Druckunterschied wie das Verschlußstück unterworfen ist. Dabei wirken die Druckkräfte am Verschlußstück und an der Membran in entgegengesetzten Richtungen. Diese Anordnungsweise ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß das Ventil nicht für alle Betriebszustände ausgeglichen werden kann. Falls die Membran so bemessen ist, daß sie das Ventil im Ruhezustand entlastet, ergeben sich überschießende Kräfte, falls sich das Ventil in Schließstellung befindet oder während es mittels des Bedienungshebels von seinem Sitz gehoben wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventilvorrichtung für einen Servomotor der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der das für die Bedienung des Servomotors zu verschiebende Ventilverschlußstück in jedem Betriebszustand ent-Pneumatischer Servomotor, insbesondere zum
Betätigen der Bremsen eines Kraftfahrzeuges

Anmelder:

The Bendix Corporation, New York, N. Y.
(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

Edward E. Hupp,

Maxwell L. Cripe, South-Bend, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 17. Januar 1956

(Nr. 559 556)

lastet ist und die zur Bedienung des Servomotors aufzuwendende Kraft auf das geringste Ausmaß beschränkt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem pneumatischen Servomotor der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Ventilverschlußstück durch zwei aus dem Kolben beiderseits hervortretende Stangen mit zwei in Gestalt von Membranen ausgebildeten Ausgleichmitteln verbunden ist, auf deren Außenflächen der gleiche Druck lastet und die die voneinander abgekehrten Enden der sich gegenüberliegenden Ventilkammern abschließen, wobei die Membranen derart bemessen sind, daß sie die auf das Verschlußstück wirkende und von der Druckdifferenz zwischen den sich gegenüberliegenden Ventilkammern ausgehende Druckkraft im wesentlichen ausgleichen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungsmöghchkedten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht eines Servomotors und des Ubertragungsgestäniges,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Servomotor gemäß Fig. 1 mit der Ventilanordnung gemäß der Erfindung in Arbeitsstellung und

F i g. 3 eines der im Servomotor zur Verwendung gelangenden Führungslagerstücke.

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Die Figuren zeigen einen Servomotor mit Übertragungsgestänge, der geeignet ist, die Bremshydraulik eines Kraftfahrzeuges zu betätigen. Das mit A bezeichnete Übertragungsgestänge umfaßt einen Fußhebel 10, der mit Hilfe des Bolzens 12 und der am Brandschott 16 des Kraftfahrzeuges befestigten Halterung 14 drehbar gelagert ist. Das obere Ende des Hebels 10 ist mit einem als Auflagefläche ausgebildeten, nachstehend noch näher beschriebenen Widerlager 18 versehen, und das untere Ende des Fußhebels 10 ist mit einer Trittplatte 20 ausgestattet. Zum Übertragungsgestänge A gehört weiter ein Kraftübertragungshebel 22, der mit Hilfe des gegenüber dem Bolzen 12 versetzten Stiftes 24 an einem entsprechenden Punkt zwischen seinen äußeren Enden drehbar am Fußhebel 10 gelagert ist. Das obere Ende des Kraftübertragungshebels 22 ist kraftschlüssig durch einen Verbindungsstift 26 mit der Kolbenstange 56, 68 des Arbeitskolbens 54 verbunden. Das untere Ende des Hebels 22 ist mit der Kolbenstange 30 des Hauptzylinders 32 verbunden. Der Hebel 10 und der Kraftübertragungshebel 22 sind durch eine Leerlaufverbindung miteinander gekuppelt, die bei 34 dargestellt ist, und zwar derart, daß beim Niederdrücken der Platte 20 eine begrenzte, relative Bewegung der Teile erfolgen kann, bevor der Kraftübertragungshebel 22 bewegt wird. Zu der Leerlaufverbindung 34 gehört ein im Fußhebel 10 angebrachter Stift 36, der in den längenmäßig genau festgelegten Schlitz 38 des Kraftübertragungshebels 22 hineinragt und sich somit um eine ganz bestimmte Strecke bewegen kann, bevor er am Ende des Schlitzes angreift und den Kraftübertragungshebel bewegt. Das Übertragungsgestänge A wird mit Hilfe der Schrauben 40, deren eines Ende durch den Stift 42 mit dem Fußhebel 10 verbunden und deren anderes Ende in eine am Brandschott 16 des Kraftfahrzeuges angebrachte Halterung 44 eingehängt ist, in seiner Ausgangsstellung gehalten.

Der Kraftübertragungshebel 22 kann entweder durch Muskelkraft oder vom Servomotor B in Bewegung gesetzt werden, wobei die durch die Leerlaufverbindung 34 zustande kommende relative Bewegung zwischen den Hebeln 10 und 22 ausgenutzt wird, um das Steuerventil des Servomotors zu bedienen. Der Servomotor B kann eine beliebige durch pneumatischen Druck verschiebbare Wand haben, eine Kolbenanordnung, eine Membrananordnung oder auch eine Blasebalganordnung; er kann weiterhin als Druck-Typ ausgebildet sein, der so arbeitet, daß er das Übertragungsgestänge vom Servomotor wegdrückt, oder als Zug-Typ, der so arbeitet, daß er das Übertragungsgestänge zum Servomotor hinzieht. Ee ist nun allerdings eine bekannte Tatsache, daß sowohl die Membranmotoren als auch die Blasebalgmotoren einen Teil der auf sie einwirkenden Kraft über die bewegliche Wand auf die Seitenwände des Motors abgeben und daß bed Verwendung dieser Motorentypen, um eine bestimmte Kraftabgabe erzielen zu können, somit ein solcher mit größerem Durchmesser erforderlich ist, als wenn ein vergleichbarer Kolbenmotor Anwendung findet. Aus diesem Grunde ist in der vorliegenden Zeichnung ein Kolbenmotor als Servomotors dargestellt, und wegen des begrenzten, bei Kraftfahrzeugen zur Verfügung stehenden Raumes ist er an der Motorseite des Brandschottes 16 angeordnet. In der hier beispielsweise gezeigten Ausführung arbeitet er so, daß er die Widerlagerflächen des Übertragungsgestänges A vom Servomotor wegdrückt.

Der in der Figur gezeigte Servomotor B besteht aus einem mit einem abnehmbaren, entsprechend abgedichteten und verschraubten Abschlußdeckel 48 versehenen becherförmigen Zylinder 46, der über eine Abstandsscheibe 50 und mittels der Schrauben 52 en das Brandschott 16 angeschraubt ist. In dem becherförmigen Zylinder 46 ist der Kolben 54 gelagert, der mit einem sich vorzugsweise zum Fahrer hin erstrekkenden, durch Öffnungen im Abschlußdeckel 48 und

ίο in der Abstandsscheibe 50 hindurchgeführten Schaft 56 versehen ist und eine Betätigungskraft auf das Übertragungsgestänge A abgibt. Der Schaft besteht aus dem röhrenförmig ausgebildeten mittleren Teil 58 mit dem Endstück 60 geringeren Durchmessers und dem Ansatz 62, der in einer ringförmigen Nabe 64 des Kolbens 54 sitzt und durch einen röhrenförmigen Kolbenstift 66 festgehalten wird. Das andere, außerhalb des Zylinders 46 Hegende Ende des Schaftes 56 ist mit einer Widerlagergabel 68 versehen, deren im

ao allgemeinen parallel verlaufende und am Schaft 56 angeschweißte Schenkel 70 in Längsrichtung mit Schlitzen 72 versehen sind, in die der Stift 26 des Kraftübertragungshebels 22 eingreift.

Das Arbeiten d&s Servomotors B wird durch die Ventilanordnung C gesteuert, die — weil der Servomotor normalerweise unter atmosphärischem Einfluß steht — zum Bremsen vom Ansaugkrümmer des Kraftfahrzeugmotors her einen Unterdruck auf die nach hinten gelegene Zylinderkammer 80 einwirken läßt, wodurch sich der Kolben 54 nach rückwärts bewegt und dabei das Übertragungsgestänge A mitnimmt. (Die Angaben »vorn« und »hinten« beziehen sich auf die Lage im Fahrzeug.) Zur Ventilanordnung C gehört der sich in Längsrichtung erstreckende Ventilraum 82 mit den Hohlräumen des Schaftes 56, der Nabe 64 und des sich nach vorn erstreckenden röhrenförmigen Fortsatzes 86, der mit den Scheiben 88 und 90 und den Schrauben 92 an der nach vorn gelgenen Fläche des Kolbens 54 befestigt ist. Eine verschiebbare Ventilhülse 84 hat an ihrem nach hinten gelegenen Ende einen in radialer Richtung verlaufenden Mansch 94, dessen in radialer Richtung nach außen zu liegende Kanten durch die Innenflächen des Kolbens 54 ihre Führung erhalten. Die nach hinten liegende Fläche des Flansches 94 ist mit einem elastischen Material 96 überzogen, das mit einem ringförmigen, am Kolben 54 sitzenden Ventilsitz 98 ein Dichtung bildet. Das nach vorn gelegene Ende der Vemtilhülse 84 ist mit dem sich nach vorn

so erstreckenden Fortsatz 86 durch die Membran 100 oder durch ein anderes, eine Dichtung darstellendes Teil verbunden, und die Ventilhülse 84 wird mittels einer Schraubenfeder 102 gegen den Ventilsitz 98 gedrückt. Der Ventilraum 82 wird durch ein bewegliches Ventilverschlußstück 104, das in der ringförmigen Nabe 64 gelegen und derart ausgebildet ist, daß es an dem elastischen Überzug anliegt und mit demselben eine Dichtung bildet, in die einander gegenüberliegenden Ventilkammern 106 und 108 unterteilt.

Das Ventilvergchlußstück 104 ist mit der nach rückwärts verlaufenden Schubstange 110 verbunden, die durch den Mantel 58 nach einem außerhalb des Servomotors gelegenen Punkt verläuft, wo sie mit dem Knopf 112 versehen ist, der an der Widerlagerfläohe 18 des Fußhebels 10 anliegt. Das nach vorn gelegene Ende der Ventilkammer 106 ist durch eine am röhrenförmigen Fortsatz 86 festgemachte Membran 114 abgeschlossen und das nach hinten gelegene Ende der

Ventilkammer 108 durch eine am Mantel 58 und der Schubstange 110 festgemachte zweite Membran 116. Von dem Auspuffkrümmer des Kraftfahrzeuges her und durch den Ansatzschlauch 118 erhält die vorn vorgesehene Ventilkammer 106 einen Unterdruck, und die hinten gelegene Ventilkammer 108 steht durch den Durchlaß 120 mit der nach rückwärts gelegenen Zylinderkammer 80 in Verbindung. Die nach vorn zu Hegende Zylinderkammer 122 steht durch

Ventilverschhißstückes 104 erforderliche Kraft wird weitgehend von der zwischen den Führungslagern 136 und 138 und dem Mantel 58 herrschenden Reibung bestimmt. Die Führungslager 136 und 138 sollten am besten aus gehämmertem Draht sein, um einen gleitenden Paßsirtz in der Bohrung des Mantels zu erreichen. In die Außenfläche der Schubstange 110 sind Rillen eingearbeitet, um für die ringförmigen Lager 136 und 138 Sitze zu schaffen. Eine der bei einer

den Durchlaß 124 und den an der abnehmbaren End- ίο Nutzbarmachung der Reaktion d§r Membran 114 zum platte 128 am vorderen Ende des Servomotors ange- Bewegen des beweglichen Ventilverschlußstückes 104 brachten Filter 126 ständig unter atmosphärischem auftretende Schwierigkeit ist jedoch, daß der Rei-Druck. Der in der Zylinderkammer 122 herrschende bungswiderstand des Ventilversehlußstückes 104 im atmosphärische Druck wird durch den im Kolben 54 wesentlichen konstant bleibt, während der vom Ausbefindlichen Durchlaß 130 dann, wenn die Unter- 15 puffkrümmer herkommende Unterdrück wesentlichen druckverbindung zwischen den einander gegenüber- Schwankungen unterworfen ist. Da der Servomotor liegenden Ventilkammern 106 und 108 durch eine in der Lage sein muß, auch bei geringen UnterVorwärtsbewegung des beweglichen Ventilverschluß- drücken von etwa 25 cm Quecksilbersäule zu arbeistückes 104 geschlossen wird, durch das sich öffnende ten, müßte die Membran 114 genügend groß sein, um Ventil 96, 98 der nach rückwärts gelegenen Zylinder- 20 die statische Reibung das Ventflverschlußstückes bed kammer 80 übermittelt. einem Differentialdruck von etwa 25 cm Quecksilber

Wie bereits gesagt, liegt der Erfindung die Aufgabe zu überwinden. Würde die Membran aber so groß ge-

zugrunde, eine ausgeglichene Ventilanordnung zu er- halten und der Motor sein normales Vakuum von

stellen, zu deren Betätigung nur ein wünschenswertes 50 cm Quecksilbersäule oder mehr entwickeln, dann

Mindestmaß an körperlichem Kraftaufwand zu leisten ²5 wäre die auf das bewegliche Ventilveijschlußstück 104

ist. Zu diesem Zweck ist an dem beweglichen Ventil- abgegebene Kraft doppelt so groß wie erforderlich,

verscblußstück 104 eine nach vorn verlaufende Stange und die überschüssige Kraft würde auf den Hebel 10

132 angebracht, die mit der vorn gelegenen Mem- abgegeben. Eine Folge hierauf wäre, daß die Rück-

bran 114 zusammenwirkt und deren Reaktion auj holfeder 40 bedeutend stärker sein müßte und außer-

das bewegliche Ventilverschlußstück 104 überträgt. 30 dem der Fahrer eine zusätzliche Kraft aufzuwenden

Daraus ist zu ersehen, daß die beiden Enden des hätte, um den Hebel zu bedienen. Um dieses Hinder-

Ventilraumes 82 unter atmosphärischem Druck stehen nis zu überwinden, wurde die Nutzfläche der Mem-

und daß gleiche und entgegengesetzte Kräfte auf bran 114 nur wenig größer gehalten als die des Ven-

das bewegliche Ventilverschlußstüek 104 übertragen tilverschlußsitückes 104 und der Membran 116; zwi-

werden können, wenn die Membranen 114 und 116 35 sehen dem Mantel 58 und der Stange 110 wurde die

in entsprechender Größe gehalten werden. Dadurch, Feder 140 angebracht, mittels welcher die Stange

daß auch die Nutzfläche des beweglichen Ventilver- gegen die Widerlagerfläche 18 gedrückt wird. Die

schlußstiickes 104, die durch einen Sitz 134 bestimmt Feder 140 erbringt durch eine derartige Anordnung

wird, der Nutzfläche der Membran 114 und der der eine im wesentlichen konstante Kraft, die der sta-

Membran 116 gleichgewählt wird, ergibt sich eine 40 tischen Reibung des Ventilverschlußstückes weit-

Ventilanordnung, die ohne Rücksicht auf den in der gehend die Waage zu halten und sie zu überwinden in nach rückwärts gelegenen Ventilkammer 108 herrschenden Druck weitgehend ausgeglichen ist.

Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die gesamte Kraft, die die Schubstange 110 nach rechts bewegen will, durch den Druckunterschied an der Membran 114 entwickelt wird, der zwischen dem atmosphärischen Druck und dem Auspuffkrümmerunterdruck besteht. Es wirken ihr die Druckdifferenzen am Ventilverschlußstiick 104 und an der Membran 116 entgegen. Die Differenz am Ventilverschlußstück 104 wird sich immer ergeben aus dem Auspuffkrümmerunterdruck gegenüber einem Unterdruckpegel zwischen atmosphärischem Druck und Auspuffkrümmerunterdruck,

d di DifE d b

der Lage ist, so daß sich somit eine Ventilanordnung ergibt, die zu ihrer Betätigung praktisch ein Mindestmaß an körperlichem Aufwand erfordert.

Da der Ventilsitz 98 zum Erreichen eines freien Luftdurchganges größer ausgeführt sein muß als der Ventilsitz 134, ist es nicht möglich, die Membran 100 so zu bemessen, daß sie derVentilhülse 84 unter allen Umständen die Waage hält.

Wird die Nutzfläche der Membran 100 nur so groß gemacht wie die vom Ventilsitz 134 umgrenzte Fläche, dann wirkt auf die Ventilhülse 84 eine verhältnismäßig starke, aus den Druckunterschieden resultierende Kraft in Richtung auf den Ventilsitz 98 hin,

p p,

und die DifEerenz an der Membran 116 ergibt sich 55 wenn in der Ventilkammer 108 und in der Zylinderd Udk hh Di d

aus dem gleichen Zwischenunterdruckpegel und dem atmosphärischen Druck; somit ist die Summe der Differenzen am Ventilverschlußstück 104 und an der Membran 116 immer gleich der an der Membran 114, ohne Rücksicht auf den Zwischenunterdruckpegel.

Damit das Ventilverschlußstück 104 den Bewegungen des Fußhebels 10 folgen kann, muß es nach rückwärts gegen die Widerlagerfläohe 18 gedruckt werden. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß die Membran

kammer 80 der vole Unterdruck herrscht. Damit der Kolben 54 nach dem Loslassen des Bremspedals in seine Ruhestellung (in F i g. 2 links) zurückkehren kann, muß die Feder 40 so stark sein, daß sie die Ventilhülse 84 dann vom Ventilsitz 98 wegbewegen kann.

Wird andererseits die Nutzfläche der Membran 100 gleich groß ausgeführt wie die vom Ventilsitz 98 umgrenzte Fläche, um den Ausgleich zu schaffen für den

l dß d ll Udk i d Vtilk

g g

114 etwas zu groß gehalten wird, so daß die von ihr 65 Fall, daß der volle Unterdruck in der Ventilkammer abgegebene Kraft die von der Membran 116 an das 108 herrscht, dann ergibt sich eine Unausgeglichenbewegliche Ventilverschlußstück 104 abgegebene um heit, wenn der atmosphärische Druck in der Ventilein geringes Maß übersteigt. Die zur Bewegung des kammer 108 wirksam ist; die Feder 102 müßte dann

Bewegungen des Kolbens gegenüber den Seitenwänden die Lederdichtung gegen die Seitenwände des Zylinders. Der Kolben 54 wird durch eine konisch geformte Schraubenfeder 174 in Vorwärtsstellung ge-5 halten; in dieser Stellung liegt die auf dem äußeren Teil des Mantels 58 sitzende Gummianschlagscheibe 176 an der Außenfläche der Abstandsscheibe 50 an. F i g. 2 zeigt das bewegliche Ventilverschlußstück 104 in der offenen Stellung, in der ein Unterdruck in

verhältnismäßig stark ausgeführt werden, um bei
diesem Zustand die Ventühülse 84 gegen den Ventilsitz 98 halten zu können. Bei einer derartigen Anordnung muß die Feder 40 so stark ausgebildet werden,
daß sie die Kraft der starken Feder 102 überwinden
kann.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist die Membran 100 so groß gehalten, daß
sie eine Nutzfläche ergibt, deren Größe zwischen den
Größen der von den Ventilsitzen 134 und 98 um- io der Kammer 80 aufgebaut wird. Beim Loslassen des grenzten Flächen liegt, und die Feder 102 ist so stark, Bremspedals wird das Ventilverschlußstück 104 gegen daß sie die zusätzliche erforderliche Kraft liefert, um den elastischen Überzug 96 der Ventilhülse 84 gedie Ventilhülse 84 gegen den Ventilsitz 98 zu halten. drückt, um sie von dem Ventilsitz 98 wezubringen. In Bei dieser Anordnung kann die Feder 40 kleiner dieser Stellung dringt dann atmosphärischer Druck gehalten sein, als sie bei der einen oder anderen der 15 von der vorn gelegenen Zylinderkammer 122 über beiden vorher erwähnten Ausführungen sein müßte, den Durchlaß 130, das nunmehr offene Ventil 84, 98, um eine Ventilanordnung zu erhalten, die praktisch die Ventilkammer 108 und den Durchlaß 120 nach bei einem Mindestmaß an erforderlichem körper- der rückwärts liegenden Zylinderkammer 80, wodurch lichem Arbeitsaufwand unter allen Betriebsbedin- der normale Zustand des Servomotors hergestellt gungen arbeitet. Infolge der Drehbewegung des Kraft- 20 wird. Drückt der Fahrer den Fußhebel 10 nieder, so Übertragungshebels 22 beschreibt der Widerlagerstift bewegt sich die Widerlagerplatte 18 im Verhältnis zu 26 einen bogenförmig gewölbten Weg, und da der dem Widerlagerstift 26 nach rückwärts, und zwar Widerlagerstift 26 in dem Schlitz 72 oben und unten um eine Strecke, die die von der Leerlaufverbindung in den parallelen Schenkeln 70 der Widerlagergabel 34 bestimmte Grenze nicht überschreitet. Diese an-68 gehalten wird, ergibt sich eine kippende Bewegung 25 fängliche Bewegung der Platte 18 läßt das Ventilverdes Kolbens 54. Diese kippende Bewegung des KoI- schlußstück 104 nach rückwärts rücken, wodurch die

Feder 102 die Ventilhülse 84 auf ihren Sitz 98 bewegen kann, um den Austausch atmosphärischen Druckes zwischen der nach vorn gelegenen Zylinder-Abschlußdeckel 48 des Zylinders 46 aufnehmen kann. 30 kammer 122 und der nach rückwärts gelegenen Zy-Die in dem Abschlußdeckel 48 bzw. in der Abstands- linderkammer 80 abzuschneiden. Sodann öffnet das

Ventil 104, 134, so daß von der vorderen Ventilkammer 106 der rückwärtigen Ventilkammer 108 ein Unterdruck vermittelt wird, wodurch die hinten ge-Abschlußdeckels 48 ist mit einem Gummibelag 148 35 legene Zylinderkammer 80 ebenfalls einen Unterdruck versehen. Ein lederner Unterdruckdichtungsring 150 erhält, was den Antrieb des Servomotors verursacht, von handelsüblicher Ausführung mit einer Metall- Ein Druckunterschied auf den Kolben 54 bewegt ihn hülse 152, die eine flache in radialer Richtung ver- nun nach rückwärts, wodurch auch der Widerlagerlaufende Widerlagerfläche hat, die gegen den Gummi- stift 26 des Kraftübertragungshebels 22 nach rückbelag 148 anliegt und mit ihm eine Dichtung bildet, 40 wärts gedrückt wird und den Druckzylinder 32 beist um den Mantel 58 gelegt. Die lederne Unterdruck- tätigt. Durch die Rückwärtsbewegung des Widerdichtung 150 wird durch eine zwischen der Abstands- lagerstiftes 26 wird der Stift 36 der Leerlaufverbinscheibe 50 und dem Sprengring 158 sitzende Feder so dung 34 dazu gebracht, sich in dem Schlitz 38 etwa gegen den Gummibelag 148 gedrückt, daß eine Dich- in der Mitte einzustellen. Gleichzeitig gelangt das tang erzielt wird, wobei der Sprengring 158 den 45 Steuerventil des Servomotors in die »überlappte« Unterdruckdichtungsring 150 hält. Es ist also zu er- Stellung, in der beide Ventile 104, 134 und 96, 98 sehen, daß die hier vorstehend beschriebene Dich- geschlossen sind. Wie zu sehen ist, führt ein weiteres tungsanordnung nicht nur eine seitliche Bewegung Niederdrücken des Fußhebels durch den Fahrer des Mantels 58 aufnehmen kann, sondern auch wäh- dazu, daß die Widerlager 18 weiter nach rückwärts rend der ganzen Dauer einer derartigen Bewegung 50 geführt wird, bis der Stift 36 in die rückwärtige Hälfte mit dem Gummibelag 148 eine wirkame Unterdruck- des Schlitzes 38 geführt und das Ventilverschlußstück dichtung herzustellen in der Lage ist. 104 von seinem Sitz wegbewegt wird, um den Servo-

Eine um den Außenrand des Kolbens 54 herum- motor anzutreiben. Hält der Fahrer den Fußhebel 10 gelegte Druckdichtung 160 ist so ausgeführt, daß sie in dieser neuen Stellung, dann führt die nach rückdie oben angeführte kippende Bewegung des Kolbens 55 wärts laufende Bewegung des Kolbens 54 dazu, daß aufnehmen kann. Der Außenrand des äußeren teller- wieder eine »überlappte« Stellung der Ventilanordähnlichen Teiles des Kolbens 54 hat zu den Seiten- nung herbeigeführt wird; das Steuerventil des Servowänden des Zylinders reichlich Spiel und ein ring- motors wird, falls keine undichten Stellen vorhanden förmig gehaltener lederner Dichtungsstreifen 162 von sind, in seiner »überlappten« Stellung gehalten und L-förmigem Querschnitt ist zwischen den Kolben und 60 hält den Kraftübertragungshebel 22 in seiner entdie Seitenwände des Zylinders eingepaßt und mittels sprechenden Lage. Weiterhin ist erkennbar, daß auch einer Dichtungshaltescheibe 164 und Kopfschrauben im Falle eines Versagens des Servomotors aus irgend-166 befestigt. Das nach vorn liegende Schenkelstück einem Grunde — z. B. wenn der Kraftfahrzeugmotor des Lederdichtungsstreifens 162 wird mit HiKe der nicht genügend Unterdruck erzeugt, um den Servovom Kolben durch die Dichtungsschnurhalteplatte 65 motor in Betrieb zu setzen — die Bewegung des 172 und die Kopfschrauben 166 gehaltenen Dichtungs- Fußhebels 10 den Stift 36 der Leerlaufverbindung 34 schnur 168 und des Dichtungsdehnungsringes 170 ge- dahin bringt, daß er an der rückwärts liegenden preßt. Der Dehnungsring 170 drückt trotz kippender Fläche des Schlitzes 38 anliegt und dadurch den

bens 54 macht das Anbringen einer entsprechenden
Unterdruckdichtung 142 erforderlich, die die seitliche
Bewegung des Mantels 58 zu dem abnehmbaren

scheibe 50 vorgesehenen Öffnungen 144 und 146 sind
so groß gehalten, daß sie die seitliche Bewegung des
Mantels 58 aufnehmen können; die Außenfläche des

Kraftübertragungshebel 22 durch Muskelkraft bewegt.

Das in F i g. 1 gezeigte Übertragungsgestänge A ist so ausgeführt, daß es »mit Gefühl« arbeitet, d. h., es erzeugt am Fußhebel 10 eine Wirkung, die dem Fahrer anzeigt, wieviel Kraft vom Servomotor B abgegeben wird. Dies wird in dem in der Abbildung gezeigten Gestänge dadurch erreicht, daß der Kraftübertragungshebel 22 am Fußhebel drehbar angebracht ist, und zwar an einem Punkt, der gegen den Drehpunkt 12 des Fußhebels etwas versetzt ist. Überträgt der Servomotor seine Kraft auf den Widerlagerstift 26, so wird dadurch am Stift 24 ein Drehmoment erzeugt, welches durch den Kraftübertragungshebel 22 auf die Kolbenstange 30 übertragen wird. Die entgegenwirkende Kraft des Druckzylinders 32 wird, gekoppelt mit der vom Servomotor B ausgeübten Kraft, durch den Stift 24 auf den Fußhebel 10 übertragen, welcher Stift von dem Drehpunkt 12 des Fußhebels um ein kleines Stück versetzt ist. Diese gesamte nach rückwärts gerichtete Gegenkraft drückt die Trittplatte 20 gegen den Fuß des Fahrers, und zwar in einem Maße, das umgekehrt proportional der Strecke ist, die der Stift 24 und die Trittplatte 20 vom Drehpunkt 12 entfernt sind.

Will der Fahrer die auf die Bremsanlage ausgeübte Kraft vermindern, läßt er den Fußhebel 10 in einem entsprechenden Maß hochkommen. Eine derartige Fußbewegung des Fahrers verursacht, daß die Feder 40 die Wideiiagerfiäche 18 nach rückwärts zieht, wodurch das Ventilverschlußstück 104 gegen die Ventilhülse 84 gedrückt und letztere vom Ventilsitz 98 abgehoben wird. Dadurch wird ermöglicht, daß ein atmosphärischer Druck aus der vorderen Zylinderkammer 122 in die rückwärts gelegene Zylinderkammer 80 einströmt und den darin herrschenden Unterdruck vermindert. Die von dem Druckzylinder 32 in Verbindung mit der Kolbenfeder 174 erzeugte Gegenwirkung drückt den Kolben 54 nach vom, bis die Gegenwirkung des Druckzylinders 32 so weit nachläßt, daß sie sich mit derselben am Kolben durch den neuen Differentialdruck ausgleicht. Während dieser Rücklaufbewegung wird der Stift 36 von seiner annähernden Mittelstellung im Schlitz 38 nach der rückwärtigen Hälfte desselben bewagt. Wenn der Kolben 54 seine neue, weitgehend ausgeglichene Stellung erreicht bat, ist auch das Steuerventil wieder in eine überlappte Stellung gelangt. Wird der Hebel 10 vom Fahrer vollkommen zurückgenommen, darm liegt das Ventilverschlußstück 104 weiterhin an der Ventilhülse 84 an und hält das Ventil 84, 98 in seiner offenen Stellung, so daß der Kolben 54 so weit zurückgezogen wird, bis der Gummianschlagring 176 wieder an der Außenfläche der Abstandsscheibe 50 anliegt.

Wie bereits oben ausgeführt, bewirkt die Rückwärtsbewegung des Kolbens 54, daß der Widerlagerstift 26 einen bogenförmigen Weg beschreibt, der von dem drehbar aufgehängten Hebel 22 bestimmt wird. Da die paraHelen Schenkel 70 dar Widerlagergabel 68 an dem Widerlagerstift 26 oben und unten anliegen, bewirkt die bogenförmig verlaufende Bewegung dieses Stiftes, daß der Kolben 54 in einem bestimmten Maße kippt, wenn er in der Längsrichtung seines Zylinders bewegt wind. Dieses Kippen bewirkt, daß der Mantel 58 zu dem Endverschlußstück 48 und der Abstandsscheibe 50 schräg verlaufende Bewegungen ausführt. Wie schon ausgeführt, sind die Durchlässe bzw. 146 groß genug bemessen, um diese Bewegung aufzunehmen, und ,der lederne Unterdruckdichtungsring 150, der auf dem Mantel 58 sitzt und von der Feder 156 so gehalten wird, daß er an der Gummiauflage 148 anliegt, ist seitlich .auf dieGummiauflage 148 aufgeschoben, daß er mit dieser eine Abdichtung bildet. Zwischen dem Kolben 54 und den Seitenwänden des 'Zyßnaevs A6 wird auch während der Kippbewegung des Kolbens die Unterdruckdichtuoig mit Hilfe der Druckdichtung 160 aufrechterhalten. Der Andruckring 170 biegt sich während dieser Kippbewegung 'genügend, um die abstehenden Schenkelteile des ringf örmigenLederdichtungsstreif ens an die Seitenwandung des Zylinders angedrückt zu halten.

Damit ist ein Servomotor geschaffen worden, der praktisch nur ein Minimum der körperlich aufgewandten Kraft zur Betätigung serner Steuerventilanordnung und zur Bewegung seines Steuergestänges benötigt und praktisch ein Maximum der körperlich aufgewandten Kraft an seinen mit ihm zusammenwirkenden Druckzylinder abgibt. Es ist hier ausgeführt worden, daß die Erfindung auf einen Servomotor des Kolben-Typs angewandt wurde, doch dürfte es augenscheinlich sein, daß die gleichen Prinzipien auch in anderen entsprechenden Servomotoren, wie beispielsweise Motoren mit Blasebalg- und Membrananordnungen durchgeführt werden können, wobei diese Servomotoren entweder Schub- oder Zugmotoren sein können.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Pneumatischer Servomotor, insbesondere zum Betätigen der Bremsen eines Kraftfahrzeuges, mit einem verschiebbaren Arbeitskolben, welcher einem Druckunterschied unterworfen ist, der durch eine im Kolben angeordnete Ventilvorrichtung mit einem durch Muskelkraft betätigten Verschlußstück geregelt wird, welches mit einem Ventilsitz so zusammenwirkt, daß ein im Kolben vorgesehener Ventilraum in zwei sich gegenüberliegende Kammern unterteilt ist, dadurchgekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (104) durch zwei aus dem Kolben beiderseits hervortretende Stangen (110 und 132) mit zwei in Gestalt von Membranen (114 und 116) ausgebildeten Ausgleichsmitteln verbunden ist, auf deren Außenflächen der gleiche Druck lastet und die die voneinander abgekehrten Enden der sich gegenüberhegenden Ventiikammern (106 und 108) abschließen, wobei die Membranen derart bemessen sind, daß sie die auf das Ventilverschlußstück wirkende und von der Druckdifferenz zwischen den sich gegenüberliegenden Ventilkammern ausgehende Druckkraft im wesentlichen ausgleichen.

2. Servomotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Feder (140), die das Ventilverschlußstück (104) zu seinem Ventilsitz (134) hin oder von diesem weg vorspannt.

3. Servomotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (134) auf einer verschiebbaren Ventilhülse (84) vorgesehen ist, die unter der Spannung einer Feder (102) steht, die die Ventilhülse in Richtung auf einen am Arbeitskalben (54) vorgesehenen Ventilsitz (98) vorspannt.

4. Servomotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (84) mit einem

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Ausgleichsmittel (100) verbunden ist, das eine von einem gleichbleibenden Druck und dem Vorratsdruck des Arbeitsmittels beaufschlagte Fläche aufweist, deren Größe zwischen den Größen der durch den einen Ventilsitz (98) umgrenzten Fläche und der durch den anderen Ventilsitz (134) umgrenzten Fläche liegt.

5. Servomotor nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (54) mit einem röhrenförmig ausgebildeten, durch die Außenwand des Gehäuses (46) hindurchgehenden Schaft (56) versehen ist, dessen Hohlraum zu der einen Ventilkammer (108) gehört und der die Schubstange (110) aufnimmt, deren Ende mit einer an dem vom Fahrer betätigten Hebel (10) vorgesehenen Widerlagerfläche (18) kraftschlüssig verbunden ist.

6. Servomotor nach den Ansprüchen 2 und 5, gekennzeichnet durch eine Feder (40), die den vom Fahrer betätigten Hebel (10) an der Schub-

stange (110) halt und der Feder (140), die das Ventilverschlußstück (104) vorspannt, entgegenwirkt.

7. Servomotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus Stücken von Drahtmaterial gebildete und in auf der Schubstange (110) vorgesehenen Rillen angebrachte Lagerstücke (136 und 138) an der Innenfläche des röhrenförmigen Schaftes (56) anliegen.

8. Servomotor nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der röhrenförmige Schaft (56), der durch die Wand des Gehäuses (46) mit einem gewissen Spiel nach außen tritt, mit einem frei beweglichen Dichtungskörper (154) versehen ist und der arbeitende Kolben (54) gegenüber dem Zylinder (46) eine leicht schräg verlaufende Bewegung ausführen kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 906 301.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 509/259 2.64 & Bundesdruckerei Berlin