DE1505602A1 - Druckmittelbetaetigter Servomotor - Google Patents

Description

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines druckmittelbetätigten Servomotors zur Betätigung eines Steuerventils bei der Anwendung von Strömungsmitteldrücken. Obwohl sich diese Erfindung ganz allgemein auf einen druckmittelbetätigten Servomotor bezieht, soll sie insbesondere zur Verwendung in Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommen. Es ist in Kraftfahrzeugen wünschenswert, daß das Brems- und das Gaspedal gleichen Abstand von dem Boden des Fahrgastraumes aufweisen. Weiterhin geht die Entwicklung im Kraftfahrzeugbau in letzter Zeit dahin, Servomotore in die Bremsanlage einzubauen, welche bei stärkster Bremsbetätigung einen sehr geringen Betätigungsweg aufweisen.

Das Hauptziel der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Aufgaben zu erfüllen.

In der deutschen Patentschrift 1 188 965 ist vorgeschlagen worden, einen druckmittelbetätigten Servomotor zu benutzen, dessen Gehäuse einen ringförmigen Flansch aufweist, der an einer Membran befestigt ist, welche das Gehäuse in zwei Kammern veränderlichen Volumens unterteilt und wobei eine, durch einen Betätigungshebel betätigte Ventilvorrichtung die Verbindung von wenigstens zwei verschiedenen Druckquellen zu diesen Kammern steuert und wobei das Gehäuse in diesem Flansch verschiebbar ist und über ein Zwischenglied auf den Kolben des Hauptbremszylinders einwirken kann. Diese Vorrichtung weist fernerhin eine zusätzliche Membran auf, welche durch den Steuerdruck betätigt wird. Diese Vorrichtung kommt jedoch bei stärkster Bremsbetätigung nicht zum Eingriff, weil dann der Servomotor unter dem größten Steuerdruck steht und den hydraulischen Bremsdruck nicht weiter erhöhen kann. In diesem Fall bewirkt der Steuerdruck eine größtmögliche Rückstellkraft auf die erste Membran und auf die damit verbundenen Betätigungsglieder, wodurch eine weitergehende Betätigung dieser Betätigungsglieder durch Muskelkraft verhindert wird und die zusätzliche Membran somit nicht weiter bewegt werden kann. Außerdem benötigt diese Vorrichtung mindestens zwei Membranen, von denen eine die Betätigung der Betätigungsglieder begrenzt, während die andere den Hauptbremszylinder unter Druck setzt.

Diese genannten Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung vermieden, indem der Flansch an einer Stelle am Fahrzeugrahmen befestigt ist und das Gehäuse innerhalb dieses Flansches verschiebbar ist, so daß es bei Betätigung der Ventilvorrichtung als eine Einheit zusammen mit dem Hauptbremszylinder in Richtung dieser Stelle am Fahrzeugrahmen gedrückt wird, wobei die Ventilvorrichtung die Bewegung des Betätigungshebels begrenzt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht bei stärkster Bremsbetätigung oder bei einem Versagen des Bremsdruckes, die Ventilvorrichtung durch Muskelkraft zu betätigen und somit den hydraulischen Bremsdruck zu erhöhen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß anstelle von mehreren, durch den Strömungsmitteldruck betätigten Membranen nur eine einzelne Membran benötigt wird.

Weitere Aufgaben und Ziele der Erfindung sind aus der Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung ersichtlich, in welcher der Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Servomotors gezeigt wird.

Der Servomotor 10 besteht aus einem vorderen Gehäuseteil 12 und aus einem hinteren Gehäuseteil 14. Wenn die beiden Gehäuseteile zusammengesetzt werden, schließen sie zwischen sich einen Randwulst 16 einer Membran ein, welcher das Innere des Servomotors abdichtet.

Von diesem Randwulst 16 erstreckt sich eine Membran 18 nach innen und ist über federnde Zapfen 22 mit einer Stützplatte 20 verbunden, welche den inneren Hohlraum in eine erste Kammer 24 und eine zweite Kammer 26 veränderlichen Volumens unterteilt. Die Stützplatte 20 ist mit einem Flansch 28 verbunden und wird auf diesem zwischen einem Anschlagring 30 und einer Gasverschlußmutter 32 festgehalten. Die Abstützplatte 20 enthält einen ringförmigen Flanschabschnitt 34, der sich von vorn erstreckt und in eine ringförmig verlaufende Nut 36 ausläuft, welche einen O-Ring 38 aus Teflon aufnehmen kann, der eine Auflage für die Innenfläche 40 des vorderen Gehäuseteiles 12 darstellt.

Der hintere Gehäuseteil 14 ist in der Mitte mit einer Öffnung versehen, in der sich eine Lagerhalterung 42 mit einer Dichtung 44 und einem Lager 46 befinden, welche den rohrförmigen Teil des Flansches 28 aufnehmen, ohne mit der inneren Kammer des Servomotors 10 in Verbindung zu stehen.

Der rohrförmige Teil des Flansches 28 enthält einen radial verlaufenden Abschnitt 48, welcher durch mehrere Bolzen 50 an einer Zwischenwand im Fahrzeugrahmen 52 befestigt ist. Der radial verlaufende Abschnitt 48 erstreckt sich an seiner unteren Seite über das Gehäuse des Servomotors hinaus und weist einen angeschweißten Führungszapfen 53 auf, der sich durch eine Aussparung 56 in einer Verlängerungsplatte 54 des hinteren Gehäuseteiles 14 erstreckt und bei Bewegung des Servomotors auf dem Flansch 28 eine Führung für den Servomotor 10 darstellt.

Am vorderen Ende des Servomotors 10 befindet sich an dem nach innen gebogenen Abschnitt 58 des vorderen Gehäuseteiles 12 ein Hauptbremszylindergehäuse 60, das durch (nicht gezeigte) Bolzen oder ähnliche Verbindungselemente am vorderen Gehäuseteil 12 befestigt ist und dort gegen eine Dichtung 62 drückt, welche sich in dem nach innen gebogenen Abschnitt 58 befindet. Es ist ein Entlüftungskanal 63 vorgesehen, um den vor der Dichtung 62 liegenden Bereich zu entlüften und dort einen Lufteinschluß zu vermeiden.

Der Hauptbremszylinder ist von bekannter Bauart und enthält einen Vorratsbehälter 64, der vermittels eines Federringes 66 befestigt ist. Ein radialer Durchlaß 70 verbindet den Vorratsbehälter mit der inneren Kammer 68 des Hauptbremszylinders.

Der Kolben 72 mit der Dichtung 74 kann die in der inneren Kammer 68 befindliche Flüssigkeit unter Druck setzen. Außerdem weist der Hauptbremszylinder einen zusätzlichen Durchlaß 75 vom Vorratsbehälter 64 zum Hauptbremszylinder auf, so daß Flüssigkeit durch Durchlässe 76 im Kolben 72 in die Kammer 68 gelangen kann und somit ein Lufteinschluß in dem von dem Hauptbremszylinder beschickten Bremssystem vermieden wird.

Der Kolben 72 des Hauptbremszylinders steht über eine Stange 78 mit einer Rückstellscheibe 80 in einem Ventilkörper 82 in Verbindung. Diese Stange besitzt ein einstellbares Kopfende 84, welches dazu dient, Toleranzen beim Zusammenbau von Hauptbremszylinder und Servomotor auszugleichen, so daß die Stange 78 am Ventilkörper 82 anliegt.

Der Ventilkörper 82 wird durch eine Hülse 86 im Flansch 28 verschiebbar gelagert. Die Hülse 86 weist abdichtende Lager 88 und 90 auf, welche dem Lager entsprechen, das seinerseits das hintere Gehäuseteil 14 auf dem Flansch 28 trägt. Der Ventilkörper 82 enthält außerdem einen radialen Flansch 92, der durch eine veränderliche Feder 94 gegen die Gasverschlußmutter 32 gedrückt wird, wobei die Feder 94 zwischen dem vorderen Gehäuseteil 12 und dem radialen Flansch 92 angeordnet ist. Die Hülse 86 und der Flansch 28 weisen Öffnungen auf, die einen oder mehrere Durchlässe 96 bilden, welche von einer Steuerkammer 98 zwischen dem Ventilkörper 82 und der Hülse 86 zur hinteren oder zweiten Kammer 26 führen.

Der Ventilkörper 82 erstreckt sich durch die Zwischenwand 52 des Fahrzeugrahmens und enthält einen biegsamen Balg 100, der durch Bolzen 50, wie gezeigt, auf der Zwischenwand befestigt wird und verhindert, daß Schmutz oder andere Bestandteile in den Servomotor gelangen können. An seinem hinteren Ende weist der Balg 100 einen Luftfilter 102 auf, der ebenfalls das Eindringen von Schmutz in den Servomotor und in das Ventilgehäuse verhindert. Innerhalb des Ventilgehäuses befindet sich neben der Rückstellscheibe 80 und zwischen der Rückstellscheibe und dem Filter 102 ein Ringventil 104, das durch eine Feder 106 nach vorn beaufschlagt wird. Der Betätigungshebel 108 kann mit dem Bremspedal innerhalb des Fahrgastraumes des Kraftfahrzeuges verbunden sein. Auf dem Betätigungshebel 108 und auf dem Ventilkörper 82 befindet sich außerdem eine Federhalterung 110 und drückt den Betätigungshebel 108 vermittels der zwischen beiden wirkenden Rückstellfedern 112 nach hinten. An seinem vorderen Ende ist der Betätigungshebel 108 mit einem Ventilstößel 114 verbunden, der eine Eingriffsfläche 116 und einen nach hinten weisenden Ventilsitz 118 aufweist.

In der in der Zeichnung dargestellten entspannten Stellung liegt der Ventilsitz 118 an der Vorderfläche 120 des Ringventils 104 an und verhindert, daß innerhalb des hohlen Ringventils befindliche Luft durch den Luftfilter 102 entweichen kann. Der Ventilkörper 82 weist außerdem einen nach hinten weisenden Ventilsitz 122 auf, der in der gelösten Stellung von der Vorderfläche 120 des Ringventils 104 einen Abstand aufweist. Der Ventilkörper 82 enthält einen axialen Durchlaß 124, über den die erste oder vordere Kammer veränderlichen Volumens 24 mit einer Ventilkammer

126 und über einen radialen Durchlaß 128 mit der Steuerkammer
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in Verbindung steht, von der eine Verbindung durch den Durchlaß 96 zur zweiten Kammer veränderlichen Volumens 26 führt, wobei die Membran 18 und die Stützplatte 20 unter Druck stehen, welcher der ersten Kammer 24 von einer Druckquelle zugeführt wird. Eine solche Druckquelle wäre z. B. der (nicht gezeigte) Ansaugstutzen eines Kraftfahrzeugmotors, welcher einen Unterdruck auf der Membran und auf der Stützplatte bewirken würde.

Bei einer Bremsung wird das Bremspedal niedergedrückt, wodurch der Betätigungshebel so weit nach vorn gedrückt wird, bis die Vorderfläche 120 des Ringventils 104 auf dem nach hinten weisenden Ventilsitz 122 des Ventilkörpers 82 aufliegt. In dieser Stellung wird die über den axialen Durchlaß 124 bestehende Unterdruckverbindung mit der Ventilkammer 126 unterbrochen, so daß das Steuerventil abgetrennt wird. Bei einem stärkeren Niederdrücken des Bremspedals hebt sich der nach hinten weisende Ventilsitz 118 von der Vorderfläche 120 des Ringventils 104 ab, wobei Luft durch den Luftfilter 102 zur Ventilkammer 126 und zur zweiten Kammer 26 gelangen kann. Weil aber der Ventilkörper 82 durch die Feder 94 gegen den Flansch 28 gedrückt wird, bewirkt der Luftdruck in der Kammer 26, daß der Servomotor 10 auf dem Flansch 28 nach hinten gezogen wird, die Feder 94 zusammendrückt, und daß sich der Hauptbremszylinder 60 in bezug auf den Kolben 72 gleichfalls nach hinten bewegt und die innere Kammer 68 unter Druck setzt.

Wenn der höchste Betätigungsdruck erreicht ist oder bei einem Versagen des Betätigungsdruckes, kann der Betätigungshebel 108 weiter bewegt werden, bis ein Setzkeil 132 in einer Nut 134 im Ventilkörper 82 anliegt. Dieser Setzkeil 132 wird im Ventilkörper 82 durch einen Federring 136 festgehalten. Wenn dieser Setzkeil 132 zum Eingriff kommt, kann der Ventilkörper 82 vor den Flansch 28 gedrückt werden, um den Kolben 72 in der Kammer 68 des Hauptbremszylinders 60 weiter nach vorn zu bewegen. Dabei entsteht ein größerer Bremsdruck, der auch durch Muskelkraft erzeugt werden kann.

Claims (10)

1. Druckmittelbetätigter Servomotor zum Steuern einer Kraftfahrzeug-Bremsvorrichtung, dessen Gehäuse einen rohrförmigen Flansch aufweist, der an einer Membran befestigt ist, welche das Gehäuse in zwei Kammern veränderlichen Volumens unterteilt, mit einer durch einen Betätigungshebel betätigten Ventilvorrichtung, welche die Verbindung von wenigstens zwei verschiedenen Druckquellen zu diesen Kammern steuert, in diesem Flansch verschiebbar und über ein Zwischenglied mit dem Kolben des Hauptbremszylinders verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Flansch (28) an einer Zwischenwand (52) des Fahrzeugrahmens befestigt ist, daß das Gehäuse (12, 14) innerhalb dieses Flansches (28) verschiebbar ist und bei Betätigung der Ventilvorrichtung (82) als eine Einheit zusammen mit dem Hauptbremszylinder (60) in Richtung dieser Zwischenwand (52) des Fahrzeugrahmens gedrückt wird, wobei die Ventilvorrichtung (82) die Bewegung des Betätigungshebels (108) begrenzt.

2. Druckmittelbetätigter Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ventilvorrichtung

(82) bei Betätigung des Kolbens (72) des Hauptbremszylinders (60) durch Muskelkraft in bezug auf den Flansch (28) nach vorn bewegt.

3. Druckmittelbetätigter Servomotor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (78) mit einer Rückstellscheibe (80) in Verbindung steht, welche auf die Ventilvorrichtung (82) und auf den Betätigungshebel (108) eine Rückstellkraft ausübt.

4. Druckmittelbetätigter Servomotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung einen rohrförmigen Ventilkörper (82) mit einem axialen Durchlaß (124) enthält, der eine der Kammern (24) veränderlichen Volumens mit einer Ventilkammer (126) verbindet, welche ihrerseits über einen radialen Durchlaß (128) mit der anderen Kammer (26) veränderlichen Volumens in Verbindung steht, daß ein Ringventil (104) die Verbindung zwischen dem axialen Durchlaß (124) und der Ventilkammer (126) sperren und eine Verbindung zwischen der Ventilkammer (126) und einer ersten Druckquelle (102) geben kann, um bei Betätigung des Betätigungshebels (108) einen Druckunterschied zwischen den beiden Kammern veränderlichen Volumens zu bewirken.

5. Druckmittelbetätigter Servomotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilkörper (82) und dem vorderen Gehäuseteil (12) des Servomotors (10) ein federndes Element (94) vorhanden ist, um in der Ruhestellung den Servomotor (10) in einem Abstand von der Zwischenwand im Fahrzeugrahmen (52) zu halten, daß auf dem Flansch (28) ein Anschlagring (30) befestigt ist, welcher die Membran (18) in einem bestimmten Abstand von dem hinteren Gehäuseteil (14) hält.

6. Druckmittelbetätigter Servomotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung einen Ventilstößel (114) aufweist, der an dem Betätigungshebel (108) befestigt ist und in der Ruhestellung einen bestimmten Abstand von der Rückstellscheibe (80) und von einem Anschlagteil (132), das auf dem Ventilkörper (82) befestigt ist, aufweist, daß der Ventilstößel (114) in der Ruhestellung am Ringventil (104) anliegt, welches einen Abstand von einem Ventilsitz (122) aufweist, um die Verbindung zwischen dem axialen Durchlaß (124) und der Ventilkammer (126) zu gestatten.

7. Druckmittelbetätigter Servomotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zugleich als Lager dienende Abdichtung (42) das Gehäuse des Servomotors (10) auf dem Flansch (28) abdichtet.

8. Druckmittelbetätigter Servomotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zwischenwand im Fahrzeugrahmen (52) ein Führungszapfen (53) befestigt ist, der eine Führung für das Gehäuse des Servomotors (10) darstellt und ein Blockieren, sowie unnötigen Verschleiß des Lagers (42) verhindert.

9. Druckmittelbetätigter Servomotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (18) eine weitere Führung

(38) aufweist, um vor dem Flansch (28) das Gehäuse des Servomotors (10) in einem bestimmten Abstand vom Flansch (28) zu lagern.

10. Druckmittelbetätigter Servomotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (38) ein Teil enthält, das einen geringen Reibungskoeffizienten aufweist, um den Reibungswiderstand an der Innenfläche (40) des Gehäuses des Servomotors (10) herabzusetzen.