DE1233288B

DE1233288B - Hilfskraftvorrichtung, insbesondere zum Betaetigen der Bremsen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1233288B
Application number: DEB59713A
Authority: DE
Inventors: Edwin Eugene Prather
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1959-08-21
Filing date: 1960-10-11
Publication date: 1967-01-26
Also published as: US3149539A; US3110031A; FR1279454A; DE1192532B

Description

DEUTSCHES mTVWS PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 63 c - 53/01

Nummer: 1233 288

Aktenzeichen: B 5971311/63 c

1 233 288 Anmeldetag: 11.Oktober 1960

Auslegetag: 26. Januar 1967

Die Erfindung betrifft Hilfskraftvorrichtungen, insbesondere zum Betätigen der Bremsen von Kraftfahrzeugen, bei denen eine vom Kraftfahrer mittels eines Steuergliedes betätigbare Ventileinrichtung die Bewegung eines Kraftgliedes steuert, bei denen ferner das Kraftglied und ein Kraftübertragungsglied gegeneinander beweglich sind und zwischen das Kraftglied und das Kraftübertragungsglied ein halbstarrer Körper eingeschaltet ist, der die Kraft des Kraftgliedes auf das Kraftübertragungsglied und eine Reaktionskraft auf den Fahrer durch das Steuerglied der Ventileinrichtung überträgt, nach Patent 1192 532.

Bei Hilfskraftvorrichtungen nach dem Hauptpatent 1 192 532 sind die einander gegenüberliegenden Oberflächen des die Reaktion übertragenden Gliedes und des halbstarren Körpers im allgemeinen flach, so daß ein bestimmter Bruchteil an Kraft des Kraftgliedes auf das Steuerglied als Reaktionskraft übertragen wird, solange das die Reaktion übertragende Glied mit dem halbstarren Körper im Eingriff steht. In manchen Anwendungsformen, vor allem bei Bremssystemen, ist es wünschenswert, daß das Reaktionsverhältnis zu Beginn der Betätigung der Hilfskraftvorrichtung sehr klein ist und dann allmählich auf einen konstanten Wert anwächst, um die Betriebs-Verhältnisse von durch Muskelkraft betätigten Bremssystemen ohne Servogerät nachzubilden, bei welchen eine kleine Kraft erforderlich ist, um die Backen in Berührung mit der gegenüberliegenden Reibfläche zu bringen, woraufhin dann erst eine größere Kraft notwendig ist. Zu diesem Zweck ist in dem Übertragungsweg der Reaktionskraft ein Spiel vorgesehen, so daß der halbstarre Körper mit dem die Reaktion übertragenden Glied erst dann in Eingriff kommt, nachdem sich das Kraftglied zur Verformung des halbstarren Körpers etwas bewegt hat, wobei eine anfängliche Gegenkraft am Steuerglied beispielsweise durch eine Rückstellfeder ausgeübt wird. Ein weiterer Grund für das Erfordernis des Spieles bei den früheren Ausführungsformen besteht darin, daß infolge der Toleranz, welche bei einer Massenproduktion derartiger Teile erforderlich ist, der Fall eintreten könnte, daß bei einem Gerät mit einer Ventilvorrichtung, deren Steuerglied sich in der überlappten Stellung gegen den halbstarren Körper abstützt, sich das die Reaktion übertragende Glied in den halbstarren Körper in einem solchen Maß erstreckt, daß eine übermäßig große Betätigungskraft auf das Steuerglied erforderlich würde, um das Arbeiten der Hilfskraftvorrichtung einzuleiten.

Die ein Spiel in dem Übertragungsweg der Reaktionskraft enthaltenden Ausführungsformen haben Hilfskraftvorrichtung, insbesondere zum
Betätigen der Bremsen von Kraftfahrzeugen

Zusatz zum Patent: 1192 532

Anmelder:

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

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Begrich, Patentanwalt,
Regensburg, Lessingstr. 10

Als Erfinder benannt:
Edwin Eugene Prather,
Southbend, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Oktober 1959 (847 955)

den Nachteil, daß ein erheblicher Betrag an Kraft auf das Betätigungsglied ausgeübt werden muß, bevor eine genügende Verformung des halbstarren Körpers eintritt, um das Spiel aufzunehmen und eine Reaktion auf das Steuerglied auszuüben, und daß zu dieser Zeit eine erhebliche Reaktionskraft plötzlich auf den Fahrer übertragen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Hilfskraftvorrichtung der eingangs genannten Art eine die Reaktionskraft übertragende Vorrichtung vorzusehen, die nicht ein plötzliches Ansteigen der auf den Fahrer übertragenen Reaktionskraft erzeugt und allmählich und weich in Tätigkeit tritt, um eine Reaktionskraft auch während der anfänglichen Betätigung zu übertragen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Anlageflächen des die Reaktionskraft übertragenden Teiles und des in eine Kammer eingeschlossenen halbstarren Körpers so geformt sind, daß die Berührungsfläche zwischen ihnen beiden anfänglich klein ist und dann auf einen Höchstwert anwächst, wenn die durch den halbstarren Körper übertragene Kraft ansteigt.

609 759/250

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Vorsprung an dem halbstarren Körper oder an dem die Reaktionskraft übertragenden Glied vorgesehen, um die anfängliche kleine Berührungsfläche zu bilden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch eine pneumatisch arbeitende Vorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ist ein Schnitt durch die bisher verwendete die Reaktion erzeugende Vorrichtung;

F i g. 3 zeigt im Schnitt in einer der F i g. 2 ähnlichen Weise eine Ausführungsform gemäß der Erfindung;

F i g. 4 zeigt in einem der F i g. 2 ähnlichen Schnitt eine weitere Ausführungsform;

F i g. 5 zeigt in graphischer Darstellung die abgegebene Kraft in Abhängigkeit von der Reaktionskraft, die durch die in F i g. 2, 3 und 4 dargestellten Anordnungen übertragen wird;

F i g. 6 und 7 zeigen in einer der F i g. 3 entsprechenden Weise weitere Ausführungsformen;

F i g. 8 zeigt in einer graphischen Darstellung die abgegebene Kraft in Abhängigkeit von der Reaktionskraft, die von den in F i g. 6 und 7 dargestellten Anordnungen übertragen wird.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung, welche zum Antrieb der hydraulisch betätigten Bremsen von Kraftfahrzeugen verwendet wird, besteht im wesentlichen aus dem Servomotor A und dem hydraulischen Hauptzylinder E. Das aus Blech gepreßte becherförmige Gehäuse 10 bildet eine innere Kammer, welche durch einen Kolben B in eine vordere (rechte Seite bei der Zeichnung) und eine hintere Antriebskammer 12 bzw. 14 unterteilt ist. Der Druck in der Kammer 12 wird mittels einer Steuerventilanordnung C gesteuert, welche im Kolben B angeordnet ist und von diesem getragen wird. Bei Betätigung des Steuerventils drückt der Kolben B einen Verdrängerkolben D in den hydraulischen Hauptzylinder E, welcher am vorderen Ende des Servomotors A angebracht ist. Dadurch wird Bremsflüssigkeit unter Druck durch eine Auslaßverbindung 16 verdrängt, welche mit einem nicht dargestellten hydraulischen Bremssystem eines Kraftfahrzeuges verbunden ist.

Beide Kammern 12 und 14 des Servomotors A stehen gewöhnlich unter atmosphärischem Druck. Der Servomotor wird durch Einführen von Vakuum von der Antriebsmaschine des Fahrzeuges in die vordere Antriebskammer 12 des Servomotors betätigt.

Der KoIbenB wird von vorderen und hinteren Spritzgußteilen 18 und 20 gebildet, die mit verschiedenen Höhlungen und Kanälen versehen sind. Diese bilden bei einem Zusammenschrauben beider Abschnitte 18 und 20 verschiedene Kammern und Kanäle der Steuerventilanordnung C. Ein axial liegendes verschiebbares Steuerglied 22 ist in den mittleren Höhlungen des Kolbens angeordnet. Ein Paar konzentrischer und nach vorn zeigender Ventilsitze 24 und 26 wird von einer Trennwand 27 in dem rückwärtigen Kolbenabschnitt 20 und einem Flansch an dem Steuerglied 22 gebildet. Ein spulenförmiger Ventilkörper 28 mit einer großen Mittelöffnung 30, durch welche der vordere, im Durchmesser verkleinerte Abschnitt des Steuergliedes 22 geführt ist, ist auf der Vorderseite der Ventilsitze 24 und 26 zum Abschließen der von den Ventilsitzen gebildeten Öffnungen angeordnet. Der rückwärtige Flansch 32 des Ventilkörpers 28 ist mit Gummi zur abdichtenden Anlage mit den Ventilsitzen 24 und 26 ausgekleidet. Der vordere Flansch 34 ist vermittels einer Gummimembran gebildet, deren radiale äußere Umfangskanten zwischen die vorderen und rückwärtigen Abschnitte 18 und 20 des Kolbens B eingeklemmt sind. Der Raum vor der Membran 34 rundherum einschließlich der Mittelöffnung 30 des Ventilkörpers 28 bildet die atmosphärische Kammer 36 des Ventils.

ίο Der Raum rückwärts von der Membran 34 und radial nach außen von der Trennwand 27 bildet die Vakuumkammer 38 des Ventils. Der ringförmige Raum zwischen der Vakuumventilsitztrennwand 27 und dem beweglichen Steuerglied 22 bildet die Steuerkammer 40 des Ventils. Der rückwärtigen Antriebskammer 14 wird durch das Luftfilter 42 und eine Öffnung 44 ständig atmosphärischer Druck zugeführt, der von dort durch eine Öffnung im Kolben B zu der atmosphärischen Kammer 36 fließt. Vakuum von der Antriebsmaschine des Fahrzeuges wird ständig der Vakuumkammer 38 durch ein biegsames Gummirohr 46 mitgeteilt. Die Steuerkammer 40 des Ventils steht dauernd mit der vorderen Antriebskammer 12 durch einen Steuerkanal 48 in Verbindung, der im Kolben B gebildet ist. Der spulenförmige Ventilkörper 28 wird normalerweise im Eingriff mit dem Vakuumventilsitz 24 durch eine Schraubenfeder 50 gehalten. Der atmosphärische Ventilsitz 26 wird normalerweise außer Eingriff mit dem spulenförmigen Ventilkörper 28 mittels einer Ventilrückstellfeder 52 gehalten, die zwischen dem Steuerglied 22 und dem Vorderabschnitt 18 des KolbensS angeordnet ist. In der normalen Lage der Steuerventilanordnung C befindet sich infolgedessen der atmosphärische Ventilsitz 26 außer Eingriff mit dem Ventilkörper 28, so daß atmosphärischer Druck von der rückwärtigen Antriebskammer 14 durch die atmosphärische Ventilkammer 36 in die Steuerkammer 40 fließt und dadurch atmosphärischen Druck in beiden Antriebskammern 12 und 14 des Servomotors aufbaut. Wenn der Servomotor betätigt werden soll, wird das Steuerglied 22 nach vorn mittels der Stoßstange 54 bewegt und der atmosphärische Ventilsitz 26 in Eingriff mit dem Ventilkörper 28 gebracht, um eine weitere Verbindung der Atmo-Sphäre mit der vorderen Antriebskammer 12 abzusperren. Durch eine weitere Vorwärtsbewegung des Steuergliedes 22 wird der Ventilkörper 28 weiterhin nach vorn außer Eingriff mit dem Vakuumventilsitz 24 gebracht, und es kann Luft aus der vorderen Antriebskammer 12 in die Vakuumventilkammer 38 und von dort zu der Ansaugleitung der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges fließen.

Infolge des am KolbenS wirksamen Druckunterschiedes kann der Kolben die Kraft der Rückstellfeder 56 überwinden. Er drückt daraufhin den Verdrängerkolben D in den hydraulischen Hauptzylinder £ zur Betätigung der Bremsen des Fahrzeuges. Das rückwärtige Ende des Verdrängergliedes D liegt in einer becherförmigen Reaktionskammer 58 in der vorderen Fläche des Kolbens B. Eine Reaktionsgummischeibe 60 ist zwischen dem Boden der becherförmigen Reaktionskammer 58 und dem rückwärtigen Ende des Verdrängergliedes D angeordnet, so daß sie druckaufgeladen wird, jedesmal wenn eine Kraft vom Kolben B auf das Verdrängerglied D übertragen wird. Damit eine für die vom Kolben B auf das Verdrängerglied D übertragene Kraft kennzeichnende Reaktionskraft gegen die Betätigungswirkung des

Claims

Steuergliedes 22 erzeugt wird, und damit eine der auf das Steuerglied 22 angewendeten Betätigungskraft proportionale Kraft auf den Verdrängerkolben D zur Wirkung kommt, ist eine Öffnung 62 von kleinem Durchmesser in dem vorderen Kolbenabschnitt 18 vorgesehen, welche mit der rückwärtigen Fläche der Reaktionsgummischeibe 60 in Verbindung steht. Ein kleiner Vorsprung 64 an dem vorderen Ende des Steuergiiedes 22 erstreckt sich in die Öffnung 62 zu dem der Reaktionsgummischeibe 60 benachbarten Bereich, so daß ein Verformungsdruck der Reaktionsgummischeibe auf den Vorsprung 64 ausgeübt wird, um sich der Betätigungsbewegung des Steuergliedes 22 entgegenzustellen. Damit der beabsichtigte Zweck in ausreichendem Maß erreicht wird, soll der Hauptteil des die Reaktion übertragenden Gliedes 64 im wesentlichen die Öffnung 62 abschließen, so daß die Reaktionsscheibe 60 nicht darüberhinaus herausgepreßt wird. Der Vorsprung 66 von kleinem Durchmesser soll in der Öffnung 62 zentriert und von solchem Querschnitt sein, daß er nur einen Bruchteil der Öffnung 62 bildet. Bei der in Fig. 1, 3 und 4 dargestellten Anordnung ist die Endfläche des die Reaktion übertragenden Gliedes 64 mit einer im allgemeinen konischen Vorsprungsfläche 66 versehen, deren Spitze die anfängliche kraftübertragende Berührung zwischen der elastisch verformbaren Reaktionsscheibe 60 und dem die Reaktion übertragenden Glied 64 bildet. Bei der in Fig. 1 und 4 dargestellten Ausführungsform soll die Konusspitze die Reaktionsscheibe 60 in der überdeckten Stellung des Steuerventils berühren, da wegen des Summierens von Toleranzen in manchen Fällen eine Nichtbeeinflussung oder ein Preßsitz vorkommen kann. Insofern als nur eine kleine Fläche der Reaktionsscheibe 60 anfänglich mit dem Glied 64 in Berührung kommt, beeinflußt der Betrag an Preßsitz, der bei den Massenherstellungsverfahren vorgesehen ist, nicht wesentlich das »Gefühl« bei den hergestellten Einheiten, und die Reaktionskurve für diese Einheiten gibt eine Abstufungskurve entsprechend der Kurve 4 in F i g. 5. Wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, hält eine Ventilrückstellfeder 52 normalerweise das Steuerglied 22 aus seiner überdeckten Lage heraus, jedoch kann diese Feder durch Vorsehen eines genügenden Preßsitzes zwischen dem Ende des konischen Vorsprunges 66 und der Reaktionsscheibe 60 ausgeschaltet werden. Wenn gemäß F i g. 3 ein vorbestimmter Betrag an Spielraum zwischen der Konusspitze und der Reaktionsscheibe 60 in der überdeckten Stellung des Ventils vorgesehen ist, wird die aus F i g. 5 ersichtliche weitere Abstufungskurve erzielt. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den F i g. 6 und 7 dargestellt. Diejenigen Teile nach den F i g. 6 und 7, welche den gleichen Teilen in F i g. 1 entsprechen, sind durch gleiche Bezugszeichen unter Voransetzung einer weiteren Ziffer gekennzeichnet. Bei der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform ist ein im allgemeinen zylindrischer Vorsprung 666 einteilig mit dem Reaktion übertragenden Glied 664 hergestellt. Bei der Ausführungsform der Reaktion erzeugenden Anordnung nach F i g. 7 ist der zylindrische Vorsprung 766 einteilig mit dem elastisch verformbaren Material 60 hergestellt, und die Endfläche des Reaktion übertragenden Gliedes 764 ist flach ausgeführt. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform ist die Endfläche des zylindrischen Vorsprunges 766 so dargestellt, daß die Endfläche des Reaktionsgliedes 764 in der überdeckten Stellung des Steuerventils des Servomotors damit im Eingriff steht. Die Kurven 6 und 7 in F i g. 8 zeigen die Art der Abstufungskurve, die durch jede der entsprechenden Anordnungen erzielt wird. Patentansprüche:

1. Hilfskraftvorrichtung, insbesondere zum Betätigen der Bremsen von Kraftfahrzeugen, bei der eine vom Kraftfahrer mittels eines Steuergliedes betätigbare Ventileinrichtung die Bewegung eines Kraftgliedes steuert, bei der ferner das Kraftglied und ein Kraftübertragungsglied gegeneinander beweglich sind und zwischen das Kraftglied und das Kraftübertragungsglied ein halbstarrer Körper eingeschaltet ist, der die Kraft des Kraftgliedes auf das Kraftübertragungsglied und eine Reaktionskraft auf den Fahrer durch das Steuerglied der Ventileinrichtung überträgt, nach Patent 1 192 532, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen des die Reaktionskraft übertragenden Teiles (64) und des in eine Kammer eingeschlossenen halbstarren Körpers (60) so geformt sind, daß die Berührungsfläche zwischen ihnen beiden anfänglich klein ist und dann auf einen Höchstwert anwächst, wenn die durch den halbstarren Körper übertragene Kraft ansteigt.

2. Hilfskraftvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung (766) an dem halbstarren Körper (60) vorgesehen ist.

3. Hilfskraftvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung (66, 666) an dem Reaktionsglied vorgesehen ist.

4. Hilfskraftvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung von einer konisch geformten Fläche (66) des Reaktionsgliedes gebildet wird.

5. Hilfskraftvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in der Bremslösestellung ein Spielraum zwischen dem Vorsprung und dem die Reaktionskraft übertragenden Teil oder dem halbstarren Körper vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen