DE1580690B - Hydraulische Servosteuerung, insbesondere für den Hauptzylinder eines Kraftfahrzeug-Bremssystemes - Google Patents

Description

1 2 «

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische bekannten Servosteuerungen vermieden. Der Fühler

Servosteuerung, insbesondere für den Hauptzylinder ist das Antriebsteil für das Servoventil in Abhängig-

eines Kraftfahrzeug-Bremssystems, bestehend aus keit der relativen Stellungen des Betätigungsorgans

einem Servomotor in einem Gehäuse mit einem ver- und des Kolbens. Der Fühler ist leicht zu bearbeiten

schiebbaren Kolben, der vom Druck in einer Steuer- 5 und hat einen geringen Herstellungspreis, da er mit

kammer beaufschlagt ist, wobei dieser Druck von verhältnismäßig weiten Toleranzen hergestellt werden

einem Servoventil gesteuert ist, das zwischen einer kann. Er braucht außerdem in mechanischer Hinsicht

Hochdruckquelle und einem Vorratsbehälter an- nicht widerstandsfähig zu sein, da die einwirkenden

geordnet ist und dessen Längsachse parallel zur Zwangskräfte äußerst gering sind. Außerdem liefert

Längsachse des Kolbens liegt und das ferner von io dieser Fühler eine lineare Abhängigkeit, bei der das

einer mit dem Kolben und einem Betätigungsorgan Verhältnis der Verschiebung zwischen Betätigungs-

verbundenen Hebelvorrichtung betätigbar ist. organ und Kolben, d. h. der Wegverstärkungsfaktor

Eine derartige Servosteuerung ist bereits bekannt, etwa gleich 1 ist. Die erfindungsgemäße Servoso z. B. aus der USA.-Patentschrift 2 980 066. Dabei steuerung eignet sich bei fehlendem Druck für einen besteht zwischen dem Weg des Betätigungsorgans 15 direkten mechanischen Anschlag des Antriebsorgans und dem Verschiebeweg des Kolbens eine lineare auf den Kolben des Servomotors. Außerdem liefert Abhängigkeit. Jedoch kann das Verhältnis der line- diese Servosteuerung einen Gegendruck auf das Anaren Verschiebungen zwischen dem Betätigungsorgan triebsorgan, der proportional dem Steuerdruck und und dem Kolben wegen der Hebelvorrichtung, die die damit der dem Servomotor durch die Hochdruck-Verbindung zwischen dem Betätigungsorgan, dem 20 quelle mitgeteilten Kraft ist.

Servoventil und dem Kolben des Servomotors Dabei ist es auch möglich, die relative Lage der

herstellt, nicht 1 werden. Mit einer solchen Achse des Stößels zu der des Kolbens optimal zu (

Servosteuerung kann man den Kolben nicht un- wählen und bei der Bewegung des Antriebsorgans

mittelbar durch das Betätigungsorgan betätigen, jede Zwangseinwirkung des Fühlers auf den Stößel zu

obwohl es möglich ist, bei fehlendem Servodruck den 25 verhüten. Außerdem ist die Steuerung des Fühlers

Kolben des Servomotors mittels der Hebelvorrichtung sehr weich. Der genannte Hebel erleichtert den Auf-

zu betätigen, wobei das Servoventil sich dann am und Abbau der Vorrichtung und gewährleistet trotz

Anschlag befindet. Auch führt eine solche Funktions- billiger Bearbeitung eine gute Schwenkung des Füh-

weise, bei welcher der mechanische Druck durch die lers um seine Achse. Man erhält so eine weiche,

genannte Hebelvorrichtung auf den Kolben über- 30 ruhige und sichere Steuerung.

tragen wird, zu einer um so größeren Abmessung für Auch kann der Fühler beiderseits seiner Drehachse den Hebel, je höher die auf den Kolben zu über- zwei zylinderförmige Nocken sowie elastische Mittel tragende Kraft ist, wie es bei der Servosteuerung eines zum Vorschub des Kolbens bzw. des Servoventils zum Hauptbremszylinders, der Fall ist. Da jedoch der Anschlag an diese Nocken besitzen.
Raum, der dem Konstrukteur zur Anbringung des 35 Die zylinderförmigen Nocken, die den Fühler mit Hauptzylinders zur Verfügung steht, im allgemeinen dem Servoventil bzw. dem Kolben verbinden, sorgen sehr begrenzt ist, ist eine mit beträchtlichem Platz- für einen konstanten Abstand zwischen dem Antriebsbedarf verbundene große Hebelübersetzung von organ und dem Kolben, so daß jeder unzeitige Stoß Nachteil. Außerdem muß ein Arm der Hebelvorrich- des Antriebsorgans auf den Kolben, insbesondere tung genau bearbeitet werden, wenn man die Reibung _4U beim Schwenken des Fühlers, vermieden wird,
und den Spielraum zwischen dem Servoventil, dem F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt einer Servosteue-Betätigungsorgan und dem Kolben des Servomotors rung für eine Hufsbremse gemäß einer Ausführungsauf ein Minimum herabsetzen will. Dadurch ergibt form der Erfindung;

sich für diese bekannte Vorrichtung zur Steuerung F i g. 2 ist der Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1,

der Hebelarme notwendigerweise ein hoher Herstel- 45 der insbesondere den Antrieb des Fühlers zeigt;

lungspreis. F i g. 3 zeigt im Längsschnitt eine Servosteuerung

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Auf- für eine Hilfsbremse nach einer anderen Ausfüh-

gabe zugrunde, eine hydraulische Servosteuerung der rungsform der Erfindung.

eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, Die in F i g. 1 dargestellte Servosteuerung für den

daß der Kolben des Servomotors von dem Betäti- 50 Hauptzylinder eines Bremssystems ist in ihrer Ge-

gungsorgan ohne Hebelübersetzung betätigbar ist, samtheit mit 10 bezeichnet. Sie besteht aus zwei

wodurch sich eine gedrängtere Bauweise ergibt. Gehäuseteilen 12,14, die den Körper des Haupt-

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe be- Zylinders bzw. den der eigentlichen Servosteuerung steht darin, daß die Hebelvorrichtung aus einem Arm bilden. Die zwei Gehäuseteile 12, 14 sind unterein- und einem Fühler besteht, wobei der Fühler um eine 55 ander durch Bolzen 16 verbunden. Der Körper des an dem Arm befestigte Drehachse drehbar ist und mit Hauptzylinders 12 enthält in bekannter Weise eine seinen beiderseits der Drehachse liegenden Enden Axialbohrung 18, in der ein Kolben 20 bewegbar ist. einerseits mit dem Ventilkörper des Servoventils und Im zusammengebauten Zustand stützt sich der KoI-andererseits mit dem Kolben in kraftschlüssiger Ver- ben 20 auf einem Anschlagring 22 ab, der in einem bindung steht und der Arm um eine an seinem einen 60 Absatz an einem Ende der Bohrung 18 durch einen Ende befindliche feste Achse schwenkbar ist und mit Ring 24 gehalten wird. Der Kolben 20 ist durch eine seinem anderen Ende mit dem koaxial zu dem KoI- Feder 26 gespannt, die am Ende der Bohrung 18 abben angeordneten, axial verschiebbaren Stößel des gestützt ist. Am Ende der Bohrung 18 sind Aus-Betätigungsorgans kraftschlüssig verbunden ist, das gangsöffnungen 28, 30 ausgebildet, die mit den (nicht in die Steuerkammer ragt und dort bei Versagen des 65 dargestellten) Radzylindern verbunden sind.
Servodruckes an den Kolben des Servomotors an- Der Kolben 20 hat am vorderen Ende (auf der schlägt. Zeichnung links) einen Absatz 32, der in der Ruhe-

Dadurch werden die verschiedenen Nachteil der lage mit einem Stößel 34 eines Schwingventils 36 zu-

sammenwirkt, das in geneigter Lage die Verbindung der Bohrung 18 des Hauptzylinders mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 38 freigibt. Bei der Bremsung verschiebt sich der Kolben 20 nach links, wobei sich das Ventil 36 schließt. Die in der Bohrung 18 enthaltene Flüssigkeit wird dabei komprimiert und durch die Öffnungen 28 und 30 herausgedrückt.

Das Gehäuse 14 der Servosteuerung enthält im vorderen Teil zwei Bohrungen 40, 42, die in der dargestellten Ausführungsform parallel zueinander sind. Die Bohrung 40 verläuft koaxial zu der Bohrung 18 des Hauptzylinders. In der Bohrung 40 ist ein Kolben 44 eines Servomotors bewegbar angeordnet. Die Abdichtung zwischen dem Kolben 44 und der Bohrung 40 wird durch eine Ringdichtung 46 hergestellt. Der Kolben 44 wird durch eine auf dem Anschlag 22 abgestützte Feder 48 nach rechts gedrückt. Ein Stößel 5O₁ verbindet die Kolben 20 und 44 und überträgt die bei der Bremsung auf den Kolben 44 ausgeübte Kraft auf den Kolben 20.

Die Bohrung 42 enthält eine seitliche Öffnung 52 zur Verbindung mit einem Sammler 54 und eine seitliche Öffnung 56 zur Verbindung mit einem Vorratsbehälter für hydraulische Strömungsmittel, das von dem in der Bremsschaltung benutzten hydraulischen Strömungsmittel verschieden sein kann. In der Bohrung 42 gleitet ein Schieber 58 eines Servosteuerventils. Das vordere Ende der Bohrung ist durch eine Schraube 60 verschlossen. Am Ende dieser Schraube ist eine Feder 62 abgestützt, die den Schieber 58 nach rechts drückt. Außerdem enthält der Schieber 58 selbst eine abgestufte Bohrung 64, die an einem Vorderteil offen ist und am Hinterteil in eine radiale Bohrung 66 mündet. Ferner enthält das Hinterteil des Schiebers 58 ein Teil 68 mit geringerem Durchmesser, dessen Aufgabe weiter unten beschrieben wird.

Die Bohrungen 40, 42 münden an ihren hinteren Enden in eine Steuerkammer 70, die den Folgemechanismus 72 enthält. Dieser Mechanismus besteht aus zwei Teilen: einem U-förmigen Arm 74 und einem zwischen den Schenkeln des U-Armes angeordneten Fühler 76. Der Arm 74 kann sich um eine mit dem Gehäuse 14 fest verbundene Achse 78 drehen und ist am Unterteil unter Ausbildung einer Gabel 80 geschlitzt, in die eine Achse 82 eingreift. Die Achse 82 ist mit einem Stößel 84 kraftschlüssig verbunden, der seinerseits mit einem (nicht dargestellten) Bremspedal in Verbindung steht. Eine Verschiebungsbewegung des Stößels 84 dreht den U-Arm 74 um die Achse 78, während die Achse 82 in der Gabel 80 gleitet. Der Arm 74 ist außerdem mit einer Achse 86 kraftschlüssig verbunden, um die der Fühler 76 drehbar ist. Der Fühler 76 ist außerdem mit kreisförmigen Spannlöchern 88, 90 für den Durchtritt der Achsen 78 bzw. 82 versehen, wodurch ein ausreichendes Spiel für eine bestimmte Schwenkung des Fühlers um seine Drehachse 86 gegeben ist. Der Fühler 76 enthält schließlich an seinen Enden Nocken 92, 94, die im dargestellten Beispiel zylinderförmig sind und mit den entsprechenden Flächen 96 bzw. 98 der anliegenden Enden des Schiebers 58 und des Kolbens 44 zusammenwirken.

Die Bewegung des Stößels 84 nach innen in den Körper der Servosteuerung erzeugt eine Drehung des Armes 74 im Uhrzeigersinn, sowie eine Verschiebung der Achse 86 des Fühlers 76. Die Nocken 92 und 94 des Fühlers werden daher gegen die entsprechenden Flächen 96, 98 des Schiebers 58 des Servoventil bzw. des Kolbens 44 des Servomotors gedrückt. Wenn die Kraft der Feder 48 des Kolbens 44 größer als die der Feder 62 des Schiebers ist, stützt sich der Fühler 76 auf der Fläche 98 des Kolbens 44 ab und wird auf dieser Fläche infolge der Verschiebung der Drehachse 86 in Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn versetzt. Dadurch dringt der Schieber 58 in die Bohrung 42 ein, bis das Teil 68 des Schiebers 58 mit der

ίο Öffnung 52 in Verbindung kommt. In diesem Augenblick strömt aus dem Sammler 54 Druckflüssigkeit in die Steuerkammer 70, wodurch der Kolben 44 gegen die Feder 48 verschoben wird und der Kolben 20 mittels des Stößels 50 in die Arbeitskammer des Hauptzylinders gleitet. Gleichzeitig übt der Druck in der Steuerkammer 70 auch auf den Stößel 84 einen hydraulischen Druck aus, der die auf das Pedal übertragene Gegenkraft bildet. Wenn diese Gegenkraft gleich der Schubkraft ist, kommt der Stößel 84 zum Stillstand. Der Arm 74 und die Achse 86 sind dann nicht mehr in Bewegung. Der Fühler 76 wird durch den dem Druck der Steuerkammer 70 ausgesetzten Kolben 44 in Bewegung gesetzt und im Uhrzeigersinn um seine Achse 86 gedreht, wodurch der Schieber 58 in seine Neutrallage geführt wird, in der die Steuerkammer 70 von dem Sammler 54 und dem Behälter für hydraulische Strömungsmittel getrennt ist. Der Kolben 44, der dann im Gleichgewicht ist, wird in einem gegebenen konstanten Abstand von dem Stößel 84 gehalten, wobei jede Abweichung von diesem gegebenen Abstand eine entsprechende Bewegung des Schiebers 58 einleitet, bei der der Kolben 44 in seine durch die Lage des Stößels 84 bestimmte Gleichgewichtslage zurückgeführt wird. Jede auf den Stößel 84 zusätzlich einwirkende Kraft bewirkt dessen Verschiebung und eine entsprechende Verschiebung des Kolbens 44, bis diese Zusatzkraft durch die durch den Druckanstieg in der Steuerkammer 70 ausgeübte Kraft kompensiert wird, so daß ein neuer Gleichgewichtszustand erreicht wird. Wenn die auf das Bremspedal ausgeübte Kraft abnimmt, verschiebt sich der Stößel 84 durch den in der Steuerkammer 70 herrschenden Druck aus dem Gehäuse 14 heraus (in der Zeichnung nach rechts). Auf dem Stößel 84 ist ein Bund als hinterer Anschlag vorgesehen, der eine Stößellage bestimmt, in welcher der Kolben 20 des Hauptzylinders 12 in seiner Ruhelage ist und die Kammer in der Bohrung 18 mit dem Vorratsbehälter 38 in Verbindung steht. Bei der Rückbewegung des Stößels 84 gelangt der Bund an dem Gehäuse 14 der Servosteuerung zum Anschlag, und der Arm 74 dreht sich gegen den Uhrzeigersinn um die Achse 78 und setzt die Drehachse 86 des Fühlers 76 in Bewegung. Der Fühler 76 wird so nach hinten bewegt, so daß sich der Schieber 58 unter Einwirkung der Feder 62 nach rechts verschieben kann. Außerdem dreht sich der Fühler 76 beim Rücklauf gleichzeitig im Uhrzeigersinn um die Achse 86. Diese Drehung ist eine Folge der Vergrößerung des Abstandes zwischen der Lage des Stößels 84 und der des Kolbens 44. Die Verschiebung des Schiebers 58 unter Einwirkung der Feder 62 bringt die Steuerkammer 70 durch die Öffnung 56 mit dem Vorratsbehälter in Verbindung, so daß sich der Kolben 44 unter der Wirkung der Feder 48 bis in eine Lage verschieben kann, die dem Anschlag des Kolbens 20 auf dem Anschlagring 22 entspricht. Auch diese Lage des Kolbens 44 ist eine Gleichgewichtslage, wie sie oben definiert wurde. Ein

hinterer Anschlag für den Kolben 44 ist nicht erforderlich.

Für die in der Zeichnung dargestellte Servosteuerung sind zwei verschiedene hydraulische Strömungsmittel vorgesehen. Um jede gelegentliche Mischung selbst durch geringfügiges Entweichen in der Dichtungsvorrichtung zu vermeiden, sind die Kolben 20 und 44 mit Rillen 100 bzw. 102 versehen. Diese Rillen gestatten das Entweichen zum unteren Teil der Bohrung 40, die durch einen Kanal 104 mit der Außenluft verbunden ist.

In Fig. 3 ist eine Servosteuerung einer zweiten Ausführungsform dargestellt, die sich durch konstruktive Einzelheiten von der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 unterscheidet. Diese Einzelheiten erleichtern den Zusammenbau, der nachfolgend beschrieben wird. ....·'. ■ .

In Fig. 3 sind die gleichen oder ähnlichen Teile der Servosteuerung, wie sie unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 schon beschrieben wurden, durch die gleiche Bezugszahl mit der Vorziffer 1 versehen.

Der Kolben 120 hat an seiner Vorderseite eine Dichtungskappe 121, die vor einer in einem Ansatz 129 ausgebildeten Ausgleichsbohrung 123 angeordnet ist. Diese Bohrung 123 verbindet die Arbeitskammer in der Bohrung 118 des'Hauptzylinders 112 mit dem Flüssigkeitsbehälter 138. Bei der Bremsung verschiebt sich der Kolben 120 nach links und stößt die Kappe 121 vorwärts. Die Kappe schließt dabei die Bohrung 123 und gewährleistet so die Kompression der in der Arbeitskammer 118 enthaltenen Flüssigkeit und ihr Herauspressen durch die mit den Bremsen verbundene Öffnung 128. Eine Leitung 125 in dem Ansatz 129 stellt die ständige Verbindung ^wischen dem hinter der Kappe 121 befindlichen Volumen und dem Vorratsbehälter 138 her. .

Die Bohrung 142 ist durch einen Stöpsel 143 mit Gewinde 106 verschraubt. Das andere Ende der Bohrung ist durch einen Teil des Körpers des Servomotors verschlossen. In dieser Bohrung ist die Querbohrung 152 mit einer Hochdruckquelle oder einem nicht dargestellten Sammler und ein Rohransatz 156 mit einem Behälter für hydraulische Strömungsmittel verbunden. In diese Bohrung 142 ist eine Hülse 157 eingesetzt, in welcher der Schieber 158 gleitet. Am Ende der Hülse 157 ist eine Dichtungskugel 161 eingesetzt, auf der die Feder 162 abgestützt ist. Diese Feder drückt den Schieber 158 gemäß der Zeichnung nach rechts.

Der Folgemechanismus 172 ist etwas gegenüber der anderen Ausführungsform verändert. Der Arm 174 wird durch zwei im wesentlichen parallele Platten gebildet. Die Gabel 180 hat an ihrem Ende einen Schlitz 181 in Form eines Schlüsselloches.

Der zwischen den Plätten angebrachte Fühler 176 hat die Form eines Waagebalkens, so daß die Achsen 178 und 182 leicht außer Eingriff gebracht werden können.

Es gibt eine Reihe weiterer unter die Erfindung fallender Ausführungsformen. Insbesondere kann die Länge der Kammer 70 so gewählt werden, daß der Folgemechanismus wegfällt. Man kann den Schieber herausnehmen, indem man ihn nach rechts schiebt. Dieser Schieber kann auch nach links herausgenommen werden, wobei der Absatz mit geringerem Durchmesser der Bohrung 64 mit Innengewinde versehen ist,-so daß ein Werkzeug mit Außengewinde eingeschraubt werden kann. _

Für die Merkmale des Anspruches 7 wird nur in Zusammenhang mit den übrigen Ansprüchen Patentschutz begehrt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Servosteuerung, insbesondere für den Hauptzylinder eines Kraftfahrzeug-Bremssystems, bestehend aus einem Servomotor in einem Gehäuse mit einem verschiebbaren Kolben, der vom Druck in einer Steuerkammer beaufschlagt ist, wobei dieser Druck von einem Servoventil gesteuert ist, das zwischen einer Hochdruckquelle und einem Vorratsbehälter angeordnet ist und dessen Längsachse parallel zur Längsachse des Kolbens liegt und das ferner von einer mit dem Kolben und einem Betätigungsorgan verbundenen Hebelvorrichtung betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelvorrichtung (Folgemechanismus 72,172) aus einem Arm (74,174) und einem Fühler (76,176) besteht, wobei der Fühler (76,176) um eine an dem - Arm (74,174) befestigte Drehachse (86, 186) drehbar ist und mit seinen beiderseits der Drehachse (86,186) liegenden Enden einerseits mit dem Ventilkörper (Schieber 58,158) des Servoventil und andererseits mit dem Kolben (44, 144) in kraftschlüssiger Verbindung steht und der Arm (74,174) um eine an seinem einen Ende befindliche feste Achse (86,186) schwenkbar ist und mit seinem anderen Ende (80,180) mit dem koaxial zu dem Kolben (44,144) angeordneten, axial verschiebbaren Stößel (84,184) des Betätigungsorgans kraftschlüssig verbunden ist, das in die Steuerkammer (70,170) ragt und dort bei Versagen des Servordruckes an den Kolben (44, 144) des Servomotors anschlägt.

2. Servosteuerung nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (76,176) beiderseits seiner Drehachse (78,178) mit zwei zylinderförmigen Nocken (92, 94; 192,194) versehen ist, wobei elastische Mittel (Federn 48, 62; 148,162) vorgesehen sind, um den Kolben (44,144) bzw. das Servoventil (58,158) in Anschlag auf diese Nocken (92, 94; 192,194) zu drücken.

3. Servosteuerung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (84,184) des Betätigungsorgans mit einem Anschlag versehen ist, der seine Verschiebung aus dem Gehäuse (14,114) heraus begrenzt.

4. Servosteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (70,170) in dem Gehäuse (14,114) ausgebildet ist und die Bohrung (40) für den Kolben (44,144) mit der Bohrung (42) des Servoventils verbindet und daß in der Steuerkammer (70,170) die Hebelvorrichtung (Folgemechanismus 72, 172) angeordnet ist.

5. Servosteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Servoventil ein im Druckgleichgewicht befindliches Schieberventil (Schieber 58,158) ist.

6. Servosteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (158) des Servoventils in einer verschiebbaren Hülse (157) mit radialen öffnungen angeordnet ist, die mit

der Hochdruckquelle und dem Niederdruckbehälter verbunden sind.

7. Servosteuerung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14,114) mit einer durch einen Stöpsel (60,143) dicht ver-

schlossenen Öffnung (42,106) versehen ist, die koaxial zu dem Schieber (58,158) angeordnet ist und Radialabmessungen hat, die größer als die des Schiebers (58, 158) und/oder der Hülse (157) sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

009 585/173