DE1576087A1 - Hydraulischer Kraftverstaerker - Google Patents

Hydraulischer Kraftverstaerker

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DE1576087A1
DE1576087A1 DE19651576087 DE1576087A DE1576087A1 DE 1576087 A1 DE1576087 A1 DE 1576087A1 DE 19651576087 DE19651576087 DE 19651576087 DE 1576087 A DE1576087 A DE 1576087A DE 1576087 A1 DE1576087 A1 DE 1576087A1
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rod
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DE19651576087
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B17/00—Combinations of telemotor and servomotor systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/12—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release the fluid being liquid
    • B60T13/16—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release the fluid being liquid using pumps directly, i.e. without interposition of accumulators or reservoirs
    • B60T13/161—Systems with master cylinder
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    • B60T13/163—Pilot valve provided inside booster piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
    • F15B9/08—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor
    • F15B9/10—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor in which the controlling element and the servomotor each controls a separate member, these members influencing different fluid passages or the same passage

Description

Hydraulischer Kraftverstärker.
Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kraftverstärker der Kolbenzylinderbauart, dessen Kolben in einem Zylinder zwischen einem mit einer Druckquelle verbindbaren Einlaßende und einem Auslaßende spielt, das mit einer veränderliche Druckriickwirkungen ausübenden hydraulischen Betätigungsvorrichtung verbindbar ist, und einen mit dem Auslaßende des Zylinders über einen Kanal in Verbindung stehenden Hohlraum aufweist, in welchen eine in dem Kolben verschiebbare Krafteinleitungsstange hineinragt, welche eine Ventiltellerfläche hat, die mit einem Ventilsitz an der dem Einlaßende zugewandten Stirnfläche des Hohlraums zusammenwirkt, wobei der innerhalb des Ventilsitzes befindliche Teil des Hohlraumes über einen Kanal mit dem Einlaßende des Zylinders in Verbindung steht.
Ein derartiger Kraftverstärker hat den Zweck, eine Ausgangskraft zu liefern, die unabhängig von einem Druckabfall oder von Druckschwankungen auf der Ausgangsseite des Kraftverstärkers ist und sich allein mit der am Kolben herrschenden
Druckdifferenz verändert.
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Bei einem bekannten Kraftverstärker der genannten Art (USA-Patentschrift 2 957 311) ist das Einlassende des Zylinders mittels eines durch den Kolbenkörper hindurchgeführten Kanals mit dem Raum radial innerhalb des Ventilsitzes verbunden. Die Konstruktion dieses bekannten Kraftverstärkers ist sehr kompliziert und weist eine Vielzahl von Teilen auf, deren Herstellung und Zusammenbau aufwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftverstärker der eingangs genannten Art zu schaffen, der in seinem Aufbau wesentlich einfacher als der bekannte Kraftverstärker ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der das Einlaßende des Zylinders mit dem radial innerhalb des Ventilsitzes liegenden Teil des Hohlraumes im Kolben verbindende Kanal innerhalb der Krafteinleitungsstange vorgesehen ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der den Hohlraum im Kolben zum Auslaßende des Zylinders hin abschließende Teil des Kolbens von einem Flansch am inneren Ende der Kolbenstange gebildet.
Um eine günstige Abstützung der Krafteinleitungsstange zu erzielen, ist sie gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit ihrem vorderen über den Ventilteller hinausragenden Teil in einer Bohrung des Kolbens geführt.
Bei einer besonders einfachen Ausführung der Erfindung, ist das den Kolben überbrückende Überdruckventil von der Dichtung des Kolbens gebildet.
Der Kraftverstärker gemäß der Erfindung ist in denkbar einfacher Weise mit einer minimalen Anzahl von Teilen und vergleichsweise geringem Fertigunga- und Montageaufwand herstellbar. Infolge seipes einfachen und robusten Aufbaus erfüllt der Kraftverstärker seine Aufgabe zuverlässig, praktisch wartungsfrei und ohne Reparaturanfälligkeit.
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Die Erfindung wird im folgenden aniaand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Servoventil im Längsschnitt.
Mg. 2 ist eine schematische Darstellung eines mit dem eriindungsgemäßen Ventil ausgerüsteten Servosystems.
Das insgesamt mit 1 bezeichnete Servoventil umfaßt ein Gehäuse in Form eines Zylinders 2, in dem ein hin- und nerbewegbarer Kolben 3 arbeitet, der an seiner Umfangsflache einen mit der Zylinderinnenwand zusammenarbeitenden Dichtungsring 4 trägt. Der Zylinder 2 ist mit einem Druckmitteleinlaß 6 und einem Druckmittelauslaß 7 versehen, die auf entgegengesetzten Seiten des Kolbens 3 angeordnet sind. An dem Kolben ist auf der Kraftabgabeseite, ä.h. gemäß ü'ig. 1 auf der linken Seite, ein Kraftabgabeorgan in Form einer Kolbenstange 8 befestigt, die in einer Öffnung der benachbarten Stirnwand 9 des Zylinders verschiebbar gelagert und gegenüber der Öffnung abgedichtet ist. Eine Krafteinleitungsstange 11 ist in einer Öffnung der anderen Stirnwand 12 des Zylinders sowie in einer Öffnung des Kolbens 3 verschiebbar gelagert und sowohl gegenüber der Stirnwand 12 als auch gegenüber den Kolben 3 abgedichtet. Die Stange 11 erstreckt sich ferner durch eine gleitende Bewegungen zulassende Dichtung in eine axiale Bohrung 13» die in eine zu einem Flansch erweiteten Ende der Kolbenstange 8 eingebracht ist. Die Stange 11 trägt ein Widerlager in Form eines Bundes 14. Auf die Stange 11 ist gegen den Bund 14 Schließkörper in Form eines Ventiltellers 16 geschoben welcher mit einem am benachbarten Ende der Kolbenstange 8 ausgebildeten Ventilsitz 17 Eusammenarbeitet.
Die Stange 11 weist radiale Bohrungen 18 auf, die in
ständiger Verbindung mit dem Einlaß 6 stehen und nach innen zu
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einer axialen Bohrung 19 führen, die mit weiteren radialen Bohrungen 21 verbunden ist, welche auf der Innenseite des Ventilsitzes 17 münden. In dem Kolben 3 ist ein Hohlraum ausgebildet, der zur Auslaßseite hin durch den Flansch der Kolbenstange 8 abgeschlossen ist. Der Hohlraum steht mittels axialer.Bohrungen 22, die in dem erweiterten Ende vorgesehen sind, mit dem Auslaßende des Zylinders 2 in Verbindung. Die Bohrungen 18, 19, 21 und 22 bilden Kanäle, durch die das Druckmittel von dem Einlaß 6 aus durch den Kolben 3 hindurch zu dem Auslaß 7 geleitet werden kann. Die Kanäle lassen das Druckmittel von dem Einlaß 6 aus Über das Ventil 16, 17 zum Auslaß 7 gelangen. Die wirksamen, einander entgegengesetzten Flächen des Kolbens 3» der Kolbenstange 8, der Stange 11 und des Ventiltellers 16 sind so bemessen, daß dann, wenn das Ventil 16, Π gemäß Fig. 1 vollständig geöffnet ist, keine resultierende hydraulische Druckkraft vorhanden ist, die bestrebt ist, die Kolbenstange 8 gemäß Fig. 1 nach links zu bewegen.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Servoventils sei angenommen, daß der Einlaß 6 an eine Pumpe angeschlossen ist, die ein hydraulisches Druckmittel fördert, daß die Kolbenstange 8 mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden ist, z.B. einem Hauptzylinder eines ersten Servosystems, und daß der Auslaß 7 zu einem zweiten Servosystem führt, dem das Druckmittel von der gleichen Pumpe aus zugeführt wird, das jedoch eine unabhängige Betätigungsvorrichtung umfaßt.
Wenn sich das Servoventil gemäß Fig. 1 in seinem normalen Zustand befindet, d.h. wenn es nicht betätigt ist, ist keine resultierende hydraulische Druckkraft vorhanden, die bestrebt ist, das Kraftabgabeorgan 8 zu bewegen, und zwar ohne Rücksicht auf den am Einlaß 6 herrschenden absoluten Druck, und es besteht eine freie Verbindung zwischen dem Einlaß 6 und dem Auslaß 7* Wird das Servoventil jetzt dadurch betätigt, daß die Krafteinleitungsstange 11 nach innen bzw. nach links gedrückt
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wird, nähert sich der Ventilteller 16 dem Sitz 17, oder wird damit in Berührung gebracht, so daß der den Kolben 3 passierende Druokmittelstrom gedrosselt oder unterbrochen wird. Auf diese Weise wird an dem Kolben ein Druckunterschied hervorgerufen, wobei der höhere Druck auf die in Fig. 1 rechte Stirnfläche des Kolbens 3 und die radial innerhalb des Ventilsitzes 17 gelegene Ringfläche an dem Plansch der Kolbenstange 8 wirkt, die innen von dem Aussendurchmesser der Stange 11 begrenzt ist. Dadurch wird die Kolbenstange 8 nach außen geschoben, bis die Verschiebekraft durch die Reaktionskraft ausgeglichen wird, welche durch die mit der Kolbenstange verbundene Betätigungsvorrichtung aufgebracht wird. Da der erhöhte Einlaßdruck auch auf die dem Sitz 17 gegenüberliegende Seite des Ventilteller 16 wirkt, wird eine entsprechende Reaktionskraft auf die Krafteinleitungsstange 11 übertragen, so daß der Schließbewegung dee Ventiltellers ein Widerstand entgegengesetzt wird, wodurch der Betätiger die von ihm aufgebrachte Kraft spürt. Eine intermittierende Betätigung des zweiten Servosystems führt nicht zu einer Beeinflussung der Arbeitscharakteristik des Servoventilsj denn das Servoventil bleibt auch bei Druckschwankungen im Gleichgewicht, bis es mit Hilfe der Stange 11 betätigt wird. Diea gilt auch dann, wenn in dem zweiten Servosystem ein Druckabfall auftritt. Wenn das zweite Servosystem so ausgebildet ist, daß ein Versagen bewirkt, daß der Ventilauslaß 7 praktisoh verschlossen wird, kann das Ventil immer noch mit der Hand betätigt werden. -0Ie Dichtung 4 des Kolbens 3 ist so ausgebildet, daß sie als Überdruckventil arbeiten kann, um das Druckmittel vom Auslaß zum Einlaß an dem Kolben vorbeiströmen zu lassen. Der Ventilteller 16 überträgt dann Kräfte von dem Bund 14- aus über die Stange 11 auf den Ventilsitz 17, der ein Widerlager für die Kolbenstange 8 bildet. Diese Wirkungsweise ergibt sioh auf ähnliche Weise auch dann, wenn die Druckmittelpumpe versagt.
Bei dem erfindungsgemäßen Servoventil kann man natürlich zahlreiche Abänderungen und Abwandlungen vorsehen. Beispielsweise ist bei dem hier gezeigten Ventil die Bohrung 13, die
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das Ende der Stange 11 aufnimmt, vollständig geschlossen, so daß sie als luftfeder wirkt. Diese Bohrung könnte jedoch auch entlüftet sein und/oder eine Rückführfeder enthalten. Wenn eine solche Feder vorgesehen wird, könnte man die Feder so bemessen, daß sie beim Erreichen einer Grenzstellung der Stange 11 vollständig zusammengedrückt wird, so daß Kräfte von der Stange aus auf die Kolbenstange übertragen werden können, wenn die Zufuhr des hydraulischen Druckmittels versagt, so daß das Ventil 16, 17 mindestens teilweise von mechanischen Kräften entlastet wird. Das Servoventil könnte auch auf andere Weise ausgebildet werden, doch läßt sich der Ventilteller 16 nach Fig. 1 aus sehr einfache Weise herstellen und einbauen, und diese Konstruktion ermöglicht es, die Größe der wirksamen Ventilfläche innerhalb eines großen Bereichs zu variieren. Ferner sei bemerkt, daß man anstelle der Dichtung 4- auch andere Bauarten von Überdruckventilen verwenden könnte, z.B. ein federbelastetes Kugelrückschlagventil.
Eine besondere vorteilhafte Ausbildungsform einer hydraulischen Servoeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen oervoventil ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Diese Einrichtung kann z.-0· ein erstes Servoventil zum Betätigen der Bremsen ! eines Fahrzeugs und ein zweites Servosystem zum Betätigen einer Lenkvorrichtung umfassen. Die Krafteinleitungsstange 11 ist mit einem Bremspedal oder mit zwei Bremspedalen verbunden, wobei zwei Bremspedale dann vorgesehen sind, wenn die Bremsen auf beiden Seiten des Fahrzeugs getrennt betätigt werden können sollen} bei der Betätigung eines oder beider Pedale wird die Stoßstange 11 in der gleichen Weise bewegt. Eine gemeinsame Druckpumpe 31 saugt dae hydraulische Medium aus einem Behälter 32 an und fördert es zum Einlaß 6 des Servoventils Die Kolbenstange des Servoventils kann mit dem Betätigungsorgan einee HauptbremsZylinders 33 zusammenarbeiten, der an das Gehäuse des Servoventils angebaut sein oder mit diesem aus einem Stück bestehen kann. Der Hauptzylinder 33 ist
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zwischen dem Behälter 32 und einem Bremewählventil 34 angeschlossen mit dem die einzelnen Bremszylinder 36 verbunden sind* Der Auslaß 7 des Servoventils ist an ein Lenkventil 37 angeschlossen» das seinerseits mit einem weiteren hier nicht gezeigten Servoventil mit unabhängiger Betätigung verbunden ist und dazu dient, die Zufuhr des hydraulischen Druckmittels zu einem Lenkungsbetätigungsstößel zu regeln. Das hilfskraftbetätigte Lenksystem, das von bekannter Konstruktion sein kann, bildet nicht einen Gegenstand der Erfindung, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigen dürfte. Dae Lenkventil 37 wird normalerweise als Ventil mit einer zentralen Öffnung ausgebildet eein, wobei diese öffnung intermittierend geschlossen wird, wenn die Lenkung betätigt werden soll. Das Ventil 37 könnte alternativ einen Teil eines zweiten Servosystems für den gleichen oder einen anderen Zweck bilden, z.B. eines Systems zum Spesen des Differentials einer Zugmaschine.
Aus der vorstehenden Beschreibung der Vtirkungsweise des erfindungsgemäßen' Servoventils ist ersichtlich, daß die Betätigung des Bremssystems über das Servoventil nicht durch den Betriebszustand des Lenkventils 37 im Augenolick der Betätigung des öervoventils beeinflußt wird.
Das Servoventil kann auch vorteilhaft bei einer Anordnung verwendet v/erden, die nur ein Servosystem umfaßt, z.B. ein Servobremssystem, wobei in diesem Pail der Auslaß 7 des Ventils an eine zum schalter 32 zurückführende Leitung angeschlossen werden kann. Hierbei würde es möglich sein, das -Bremssystem auch dann gleichmäßig zu betätigen, wenn die Pampe unregelmäßig arbeitet, so daß es nicht erforderlich ist, einen üpeicher für das Druckmittel vorzusehen.
Patentansprüche
5753 *
ORIGINAL !NSPEOTD
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Claims (4)

  1. DR. ING. F. WUKSTHOFF 8 MÜNOHBN 90
    DIPI* ING. G. PUIiS SCHWEIGEHSTHASSE *
    DR.B.T.PBGHMANN niiro» 88 06 01 DR. ING. D. BBHRBNS
    PATBNTANWAtT* T*arxmTATjnn Μϋκο»**
    ir ι _? (D Uoi.y
    1A-30 679
    Patentansprüche
    1·J Hydraulischer Kraftverstärker der Kolbenzylinder-
    uart, dessen Kolben in einem Zylinder zwischen einem mit einer Druckquelle verbindbaren Einlaßende und einem Auslaßende spielt, das mit einer veränderliche Druckrückwirkungen ausübenden hydraulischen Betätigungsvorrichtung verbindbar ist, und einen mit dem Auslaßende des Zylinders über einen Kanal in Verbindung stehenden Hphlraum aufweist, in weichen eine in dem Kolben verschiebbare Krafteinleitungsstange hin -
    einragt, welche eine Ventiltellerfläche hat, die mit einem Ventilsitz an der dem Einlaßende zugewandten Stirnfläche des Hohlraums zusammenwirkt, wobei der innerhalb des Ventilsitzes befindliche Teil des Hohlraumes über einen Kanal mit dem Einlaßende des Zylinders in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der da.s Einlaßende des Zylinders (2) mit dem radial innerhalb des Ventilsitzes (17) liegenden Teil des Hohlraumes im Kolben (3) verbindende Kanal (18, 19, 21) innerhalb der Krafteinleitungsstange (11) vorgesehen ist.
  2. 2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Hohlraum im Kolben (3) zum Auslaßende des Zylinders (2) hin abschließende Teil des Kolbens von einem Flansch am inneren Ende der Kolbenstange (8) gebildet ist.
  3. 3· Kraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (16) eine auf die Krafteinleitungsstange (11) passende Eingscheibe ist, die sich an einem Bund (14) der Krafteinleitungsstange abstützt.
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  4. 4. Kraftverstärker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitungsstange (11) mit ihrem vorderen, über den Ventilteller (16) hinaus ragenden Teil in einer Bohrung (13) des Kolbens (3) spielt.
    5· Kraftverstärker nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das den Kolben (3) überbrückende Überdruckventil von der Dichtung (4) des Kolbens gebildet ist.
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    -ΊΟ- .
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DE19651576087 1964-11-04 1965-11-04 Hydraulischer Kraftverstaerker Pending DE1576087A1 (de)

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