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Gegenstand: Auf Geberzylinder, insbesondere Bremshauptzylinder, wirkender
hydraulischer Kraftverstärker Die Erfindung betrifft einen auf Geberzylinder, insbesondere
Bremshauptzylinder, wirkenden hydraulischen Kraftverstärker, der aus einem Gehäuse
besteht, in dem ein Verstärkerkolben gleitet, während ein Steuerkolben kleineren
wirksamen Durchmessers auf einem Teil seiner Länge in einer Bohrung des Verstärkerkolbens
bzw. in einer Bohrung des Verstärkerkolbens und einer Bohrung des Gehäuses derart
gleitet, daß in Abhängigkeit von der relativen Stellung von Verstärker und Steuerkolben
zueinander der Druckraum des Kraftverstärkers Uber Bohrungen, Querbohrungen, Ringnuten
oder dergleichen im Zylinder und/oder im Verstärkerkolben und/oder im Steuerkolben
mit einer Druckquelle oder einem Ablauf verbindbar ist oder auch abgesperrt werden
kann.
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Derartige Kraftverstärker wirken meist über ein mehr oder weniger
langes hydrostatisches oder mechanisches Gestänge auf den Geberzylinder. Eine solche
Anordnung benötigt jedoch relativ viel Einbauraum und weist zudem den Nachteil auf,
daß störanfällige Obertragungsglieder benötigt werden, und daß im Falle einer hydrostatischen
Ubertragung eine Notbetätigung nicht möglich ist.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und
unter Verringerung der notwendigen Einzelteile eine größere Funktionssicherheit
und kleinere Einbaumaße zu erreichen.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß Xraftverstärker
und Geberzylinder in einem gemeinsamen
Gehäuse angeordnet sind,
und Verstärkerkolben und Kolbendes Geber zylinders ohne Zwischenschaltung hydraulischer
oder anderer Ubertragungsmittel in direkter Wirkverbindung stehen. In günstiger
Ausführung können Kolben und Verstärkerkolben zu einem einteiligen Hauptkolben ausgebildet
sein. Sie können den gleichen Durchmesser aufweisen, aber auch ein Stufenkolben
ist denkbar. ZweckmäBigerweise sind am Umfang des Hauptkolbens zwei der Hub länge
entsprechende Ringnuten für die Zu- oder Abfuhr des Druckmittels vorgesehen, von
denen eine mit einem Druckanschluß und über einen Druckkanal mit einer innerhalb
des Hauptkolbens verlaufenden Sackbohrung verbunden ist, während die andere mit
einem Tankanschluß und über einen Ablaufkanal mit der Sackbohrung in Verbindung
steht, und der in der Sackbohrung verschiebbare Steuerkolben in Abhängigkeit von
seiner Stellung die Verbindungen Druckraum - Druckkanal oder Druckraum - Ablaufkanal
öffnet bzw. sperrt. Der Stufenkolbep ist zu diesem Zweck mit einer immer mit dem
Druckraum verbundenen Längsbohrung versehen und steuert mit seinem freien Ende den
Ablaufkanal, während eine durch eine Querbohrung mit der Längsbohrung verbundene
Ringnut mit dem Druckkanal verbindbar ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Abbildungen dargestellten
Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Figur 1 zeigt einen Kraftverstärker, dessen Verstärkerkolben direkt
auf den ersten Kolben eines im gleichen Gehäuse angeordneten TandemhauptzylindeS
wirkt.
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Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform mit einem durch Vereinigung
des ersten Kolbens mit dem Verstärkerkolben entstandenen Hauptkolben.
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In einem Gehäuse 1 ist eine Bohrung 2 angebracht, in der ein Verstärkerkolben
3 gleitet, welcher ohne Zwischenschaltung irgendwelcher Ubertragungsmittel direkt
auf einen ebenfalls
in der Bohrung 2 gleitenden ersten Kolben 4
eines Tandemhauptzylinders 6 wirkt. Am Kolben 4 ist eine Betätigung9-stange 7 bsfestigt,
deren freies Ende 8 in einer Sackbohrung 9 eines zweiten Kolbens lo um einen gewissen
Hub ver schiebbar ist, bevor es am Grunde 11 der Sackbohrung 9 anstößt. Der Kolben
10 wird von einer sich am Gehäuse 1 abstützenden Feder 12sbelastet und in der Ruhelage
gegen einen Anschlag 13 gedrückt, der sich zum Zwecke der Montage oder Demontage
des Kolbens 10 entfernen läßt. Auf der Betätigungsstange 7 ist ein Federteller 14
verschiebbar angeordnet, auf dem sich eine sorgespannte Feder 15 abstUtztZ deren
anderes Widerlager der Kolben 4 ist. Der zwischen Gehäuse 1 und Kolben lo in der
Bohrung 2 abgeteilte Raum 16 ist mit einem Verbraucheranschluß A und in der Ruhelage
des Kolben. lo mit einer Nachsaugbohrung 17 verbunden, die in einen Tankanschluß
T1 mündet. Der zwischen Gehäuse 1, Kolben 4, Kolben lo und Betätigungsstange 7 gebildete
Ringraum 18 ist immer mit einem Verbraucheranschluß B und in der Ruhelage des Kolbens
4 mit einer Nachsaugbohrung 19 verbunden, die in einen Tankanschluß T2 mündet. Der
Verstärkerkolben 3 wird von der Feder 15 Uber den Kolben 4 gegen eine in die Bohrung
2 eingesetzte pulse 20 gedrückt.
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In der Hülse 20 sowie in einer Sackbohrung 21 des Verstärkerkolbens
3 ist ein aus zwei getrennten Teilen unterschiedlichen Durchmessers bestehender
Steuerkolben 22, 23 geführt.
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Der Teil 23 ist mit Hilfe eines Sprengringes 24 oder dergleichen am
Verstärkerkolben 3 angebunden, besitzt aber diesem gegenüber eine bestimmte axiale
Beweglichkeit. eil 22 wird von einer Rückstellfeder 25 belastet, welche sich am
Verstärkerkolben 3 abstützt. In der Ruhelage von Steuerkolben 22, 23 und Verstärkerkolben
3 befindet sich das freie Ende 26 des Teiles 22 im Bereich eines die Sackbohrung
21 anechneidenden Ablaufkanals 27, der über eine Ausdrehung 28 im VerstArkerkolbe,n'vsowie
Schlitze 29 im Kolben 4 mit einer
Ringnut 30 im Kolben 4 verbunden
ist, Die Ringnut 30 steht während des ganzen Hubes des Kolbens 4 mit dem Tankanschluß
T2 in Verbindung. Axial vom freien Ende 26 entfernt mündet ein Druckkanal 31 in
die Sackbohrung 21, welcher über eine Ringnut 32 im Verstärkerkolben 3 mit einem
Druckanschluß P verbunden ist. Noch etwas weiter entfernt ist der Teil 22 mit einer
Ringnut 33 versehen, welche durch eine Querbohrung 34 mit einer innerhalb des Teils
22 verlaufenden Längsbohrung 35 verbunden ist.
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Die Längsbohrung 35 ihrerseits ist immer über eine Querbohrung 36
mit dem zwischen Gehäuse 1, Büchse 20, Steuerkolben 22, 23 und Verstärkerkolben
3 befindlichen Druckraum 37 verbunden. Die wirksame Steuerkante der Ringnut 33 ist
mit 38 bezeichnet. Die wirksame Fläche des Steuerkolbens 22, 23 sei mit fr und die
wirksame Fläche des Verstärkerkolbens sei mit F bezeichnet.
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In Figur 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen,
während funktionell gleiche Teile die gleiche Bezugszahl mit einem Strich exhielten,
z.B. Längsbohrung 35 und 35'. Der Unterschied besteht im wesentlichen darin, daß
Verstärkerkolben 3 und Kolben 4 zu einem einteiligen Hauptkolben 39 vereinigt sind.
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Die Wirkungsweise des Kraftverstärkers ist folgende: Eine von außen
mit Hilfe eines Gestänges, eines Pedals oder dergleichen auf den Steuerkolben 22,
23 aufgebrachte Kraft bewirkt eine Bewegung des Steuerkolbens 22, 23 in das Gehäuse
1 hinein. Da die Rückstellfeder 25 so schwach ist, daß sie die durch die Peder 15
und die Dichtungsreibung sowie gegebenenfalls durch einen gerlngen Druck im Ringraum
18 auf den Verstärkerkolben 3 aufgebrachte Kraft nicht überwinden kann, bes wegt
sich der Steuerkolben 22, 23 auch relativ zum VeratArkerkolben 3. Diese Bewegung
erfolgt unter Verdrängung von Druckmittel aus dem Druckraum 37 bzw. aus der Sackbohrung
21 in
den Ablaufkanal 27 ohne größeren Kraftaufwand solange, bis
der Ablaufkanal 27 vom freien Ende 26 des Steuerkolbens 22, 23 zugesteuert wird.
Von diesem Zeitpunkt an entsteht im System 21, 35, 36, 37, 34,33 ein von den auf
den Verstärkerkolben 3 wirkenden Kräften abhängiger Druck, der einmal auf die wirksame
Fläche f des Steuerkolbens 22, 23 und zum anderen auf die wirksame Fläche F des
Verstärkerkolbens 3 wirkt. Aufgrund des Flächenverhältnisses F : f ergibt sich dadurch
unter Vernachlässigung von Reibungs-und Federkräften eine Kraftübersetzung, die
aber durch einen im Verhältnis F : f vergrößerten Weg des Steuerkolbens 22, 23 gegenüber
dem Verstärkerkolben 3 erkauft wird. Erst wenn die Steuerkante 38 die Verbindung
zwischen der Ringnut 33 und dem System 21, 33, 34, 35, 36, 37 öffnet, ergibt sich
eine Nachfolgesteuerung bei gleichen Wegen von Steuerkolben 22, 23 und Verstärkerkolben
3, wobei das Verhältnis von Ausgangskraft zu Eingangskraft nach wie vor F : f ist.
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Bei der Entlastung des Steuerkolbens 22, 23 ergibt sich der umgekehrte
Vorgang, wobei sich ebenfalls ein Kraftverhältnis von F : f ergibt. Selbstverständlich
ist eine mechanische Kraftübertragung zwischen Steuerkolben 22, 23 und Verstärkerkolben
3 bzw. Hauptkolben 39 bei Ausfall des Druckes am Anschluß P möglich. Diese mechanische
Kraftübertragung wird auch dann wirksam, wenn die auf den Verstärkerkolben 3 bzw.
den Hauptkolben 39 wirkenden Kräfte die maximal erreichbare Druckkraft F . PmaX
übersteigen. Der Kolben 4 bzw. der. Hauptkolben 39 wirken als Kolben eines Geberzylinders,
der in den gewählten Ausführungsbeispielen die Form eines für Zwei-Kreis-Bremssysteme
verwendeten Tandemhauptzybinders 6 hat. Der Zweck eines derartigen Tandemhauptzylinders
6 besteht darin, in zwei verschiedenen Bremssystemen (entsprechend den Anschlüssen
A und B) einen zum Betätigen von Bremsen
benötigten Druck aufzubauen,
wobei dieser Druck bei Ausfall eines Bremskreises in dem anderen aufrecht erhalten
werden soll. Bei einem Defekt im Bremskreis A wird daher der Kolben lo bis zu seinem
Anschlag im Gehäuse 1 verschoben, worauf sich im Ringraum 18 der Druck für den Bremskreis
B in der üblichen Weise aufbauen kann. Fällt dagegen der Bremskreis B aus, erfolgt
die Kraftübertragung voni Kolben 4 bzw. vot Hauptkolben 39 auf den Kolben lo nicht
mehr hydraulisch, sondern mit Hilfe der Betätigungsstange 7, die dann am Grunde
11 der Sackbohrung tK anliegt.
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Die Erfindung ist keineswegs auf das gezeigte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Der Geberzylinder muß nicht ein Tandemhauptzylinder sein, es kann sich
auch um einen einfachen Hauptzylinder handeln. Ebenso ist die Anwendung für eine
Bremsanlage nur als Beispiel gewählt. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind beispielsweise
das Betätigen von Kupplungen, Fernverstellungen schwerer Armaturen, Fernbetätigung
von Türen und Klappen, Handbetätigung von Spannvorrichtungen und dergleichen mehr.
Weiterhin ist natürlich die Anordnung der Ringnuten, Quer- und Längsbohrungen sowie
die Ausbildung des Steuerkolbens in weiten Grenzen frei wählbar.