DE1961391U - Druckmittelservoantrieb. - Google Patents

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B/g 4972

23* Februar 1967 W/He

THE BENDIX CORPORATION, bisher Building, Detroit, Michigan, U.S.A.

Druckmittels ervoantrieb

Die Neuerung "bezieht sich auf Druckmittelservoantriehe und insbesondere auf solche Druckmittelservoantriebe₉ hei denen eine durch Druckunterschied beaufschlagte₉ "bewegliche Wandung von einer axialen Nabe mit einem radialen Plansch, einem axialen Umfängsteil und einer ringförmigen Aussparung ausgebildet ist₅ wobei in diese Aussparung der innere Wulst einer Membran, eingesetzt ist, die sich über die bewegliche Wandung legt, und der äußere Wulst eine Abdichtung an der Verbindungsstelle des vorderen und des hinteren Mantels des Servoantriebsgehäuses ausbildet»

Ziel vorliegender Neuerung ist ein Druckmittelservoantrieb,, der einfach im Aufbau, widerstandsfähig in seiner Konstruktion und billig in der Herstellung ist. Dabei soll eine bewegliche

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Kunststoffwandung mit einer konischen Ausgestaltung für maximale Festigkeit vorgesehen sein. Ferner soll im Falle der Neuerung eine Anschlägvorrichtung .für eine, bewegliche Wand vorgesehen werden,, die so angeordnet ist, daß sie die Übertragung einer Rückführkraft durch die bewegliche Wand verminderte

Ferner ist Ziel der Neuerung ein Druckmittelservoantrieb, bei welchem die bewegliche Wand so ausgelegt ist, daß maximale Festig— keitseigenschaften in einem einstückigen, steifen Bauteil erhalten werden, wobei eine Membran antriebsmäßig das Bauteil mit dem Gehäuse des Servoantriebes verbindet und eine Abdichtung in bezug auf das starre Bauteil ausbildet, ohne daß zusätzliche Teile oder Befestigungsvorrichtungen erforderlich sind, die Membran soll dabei so angeordnet sein, daß sie den wirksamen Bereich der Wandung vergrößert.

Gemäß der Feuerung wird dies dadurch erreicht, daß sich der radiale Flansch von der labe zuerst in einem senkrechten Teil und dann in einem schräg verlaufenden Teil, der sich an den senkrechten Teil über einen dazwischenliegenden axialen Teil anschließt., erstreckt, so daß Zugbeanspruchungen auf die Membran nicht in ihren innersten Bereich, der sich über den senkrechten Teil legt, übertragen werden.

Vorzugsweise erstreckt sich die Membran in horizontaler Richtung von dem axialen Umfängsteil nach vorne, damit ein wirksamer Bereich für die Betätigung der beweglichen Wand erzielt wird, der vergrößert wird, wenn die Wand sich in Vorwärtsrichtung verschiebt»

lach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Neuerung ist eine Rückführfeder konischer Ausbildung zwischen dem vorderen

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Mantel und der "beweglichen Wand angeordnet, wobei &e größeren Windungen der Rückführfeder auf der Wandung in der Nähe des dazwischenliegenden axialen. Teiles vorgesehen sind, so daß die Richtung der Federkraft durch erhabene Teile verläuft₅ die auf der Membran in der Nähe des dazwischenliegenden axialen Teiles ausgebildet sind, wobei die Kraft nur einen geringen oder gar keinen Einfluß auf den senkrechten Teil ausübt,

Nachstehend wird die Neuerung in Yerbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert,

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Unter druck- S ervoa?antriebes gemäß der !Teuerung, und

!ig. 2 eine grafische Darstellung der verbesserten Wirkungsweise eines Servoantriebes gemäß der Neuerung.

Eine spezielle Ausfuhrungsform der Neuerung ergibt sich in Verbindung mit einem Unterdruck-Servoantrieb., wie er in Einrichtungen zur Kraftbetätigung eines HauptbremsZylinders für ein Fahrzeugbremssystem verwendet wird'» In Yerbindung mit den Anwendungstnöglicl: keiten eines derartigen Antriebes, die für den Gegenstand der Neuerung in keiner Weise als Beschränkung anzusehen sind,, sondern die lediglich ein praktisches Ausführungsbeispiel darstellen,weist die Einrichtung einen Druckmittelservoantrieb ¹¹A" auf, der mit einem Ende eines Hauptbremszylinders "B" eines "Spaltsystems" befestigt ist, dessen"Auslässe 10 und 11 mit getrennten hydraulischer Leitungen eines Bremssystems,. das er betätigt, verbunden sind.

Der dargestellte Hauptbremszylinder "B" ist eine Gießkonstruktion, wobei der Gußkörper 12 eine axiale Bohrung 13 besitzt. Ein spulenförmiger Kolben 16 ist antriebsmäßig- über eine Federkäfiganordnung

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17 mit einem anderen Kolben 19 verbunden und in die Bohrung 13 eingesetzt, damit Druckmittelkammern 14 und 15 ausgebildet werden. Diese Kolben sind mit den üblichen Abdichtanordnungen in der Fähe der gegenüberliegenden Inden der Kolben versehen.

Der Hauptbremszylinder "B" weist ferner einen Behälter 24 mit Kammern 20 und 22 auf _? die über den Druckkammern 14 und 15 liegen und die den Zweck haben, Einsatzflüssigkeit für das hydraulische System bereitzuhalten, falls eine undichte Stelle oder eine Ausdehnung auftritt» Kleine kompensierende Öffnungen 25 und 26 verbinden die Behälter mit den Kammern 14 und 15 unmittelbar vor der zurückgezogenen Stellung der Kappendichtungen auf den vorderen Enden der Kolben 16 und 19» Wenn die lippe der kappenförmigen Dichtungen über die Kompensationsöffnungen gleitet, um sie abzuschließen, wenn der Kolben vorwärts getrieben wird, können die Kammern 14 und 15 im Anschluß daran den Druck für die Bremsbetä±igung erzeugen. Von den Kammern 20 und 22 in die Hauptzylinderbohrun, unmittelbar hinter den Kappendichtungen sind größere Öffnungen vorgesehen} damit gewährleistet ist₉ daß in diesem Bereich stets Atmosphärendruck herrscht. Der Kolben 16 ist in axialer Richtung durchbohrt j damit er eine die Kraft übertragend Stange aus dem Druckmittelantrieb "A'"- zur Druckbeaufschlagung der Kammern 14 und 15 übertragen kann, wie weiter unten noch erläutert wird«

Das Gehäuse des Servomotors ist mit HiIf.e von vorderen und hinteren Mantelpreßstücken 32 und 34 ausgebildet, die über eine Drehsperrverbindung 30 zusammengebaut sind«

Each einem weiteren Merkmal vorliegender Neuerung wird das kraftgetriebene Element des. Servoantriebes ¹¹A" durch ein einziges

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Form- oder G-ußstück ausgebildet, das so angeordnet oder konstruiert ist, daß-_ .es die notwendigen Ventilkammern, Durchiaßkanale und einen eine Gegenwirkung ergebenden Aufbau ausbildest- Das bewegliche Element des Servoantriebes, wird durch eine Membran 38 vervollständigt, dexp-en äußerer Umfang mit dem Mantel in beliebiger Weise verbunden ist, und deren innerer Teil selbsifcätig an der

wird .

Wandung 36 gehalten/sowie seine Abdichtung in bezug auf die Wandung 36 ergibt, wenn sie in die entsprechende Stellung einschnappt.

es Das bewegliche Element 36 ist so geformt, daß/eine zentrische labe 4O₉ einen vorderen Vorsprung 42 aus der labe und einen hinteren rohrförmigen Ansatz oder Yorsprung 44 aufweist» Radial von der Nabe nach außen erstreckt sich ein ringförmiger Flansch, der in dem dargestellten Beispiel durch vier getrennte Teile gebildet wird 5 nämlich einem senkrechten Teil 46_S einem dazwischenliegenden axialen Teil 50-, einem schrägen Teil 48 und einem axialen Endteil 54." Die Membran 38 wird über alle diese Teile des ringförmigen Flansches gezogen und rastet in eine Aussparung 52 der Nabe 40 ein« Die M_embran erstreckt Bich von dem Endteil 54 des Elementes 36 um einen vorbestimmten Abstand nach vorne, bevor sie sich in den Wulst- umfaltet, der zwischen die Mantel 32 und 34 eingesetzt wird, wenn sie miteinander gesperrt werden. Die Membran weist auch in radialer Richtung angeordnete Anschlagpuffer 58 auf, die die Lage des Elementes 36 in bezug auf den hinteren Mantel 34 begrenzen» Der rohrförmige Ansatz 44 ist so ausgebildet, daß er durch eine Öffnung im hinteren Mantel 34 reicht» Bevor der Ansatz 44 durch die Öffnung in der Anordnung gesteckt wird, wird eine Abdicht- und Lagerstütze 59 zwischen dem Umfang des Ansatzes 44 und einem ringförmigen Bund 60 vorgesehen, der mit dem Mantel 34 um die Öffnung ausgebildet ist.

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Ein hohler G-ummiventilkegel 72 ist gegen eine Schulter innerhalb des rohrförmigen Ansatzes 44 angeordnet= Vorher wird jedoch ein Ventilstößel 64 räumlich vor ihm innerhalb einer abgestuften Bohrung angeordnet, die in der labe 40 angegossen oder herausgearbeitet ist. D$r Vorsprung 42 ist mit einer abgestuften Bohrung vergossen, die einen Kopf 66 einer Kraft übertragenden Stange 68 und eine G-egendruckscheibe 70 auf nimmt ₉ die über dem kleineren Durchmesser der Bohrung im Vorsprung 42 liegt und sich in die abgestufte Bohrung öffnet, die den Ventilstößel 64 aufnimmt= Der Ventilstößel ist mit einer Druckstange 72 befestigt, die mit einem Bremspedal verbunden werden kann. Zwischen der Stange 72 und dem Ansatz 44 wird eine VentilrückfUhrfeder 74 antriebsmäßig vorgespannt. Diese VentilrückfUhrfeder hält auch eine gestanzte Platte 76 zur Befestigung einer Ventilnachfolgefeder 78 zwischen dem Ventil und einer Ringplatte 80 fest, die mit der Vorderseite des Ventilkegels 62 ausgebildet und von dieser nach vorwärts steht. Der Ventilkegel 62 steuert somit die Verbindung von Druckniit/tel von einem Durchflußkanal 82, der durch die labe 40 und die- Öffnung des Ansatzes 44 ausgebildet ist,.zu einer Ventilkammer 84 darum herum» Die abgestufte Bohrung in der Habe 40, die den Ventilstößel 64 aufnimmt, weist einen radialen Durchflußkanal 86 auf, der zur Verbindung der Ventilkammer mit einer Steuerkammer 88 hinter der Anordnung der Membran und des Elementes 36 gebohrt oder gegossen ist»

Der vordere Mantel 32 weist eine gestanzte Öffnung auf_s in die ein Absperrventil 90 eingebaut ist₉ das eine Druckmittelguelle mit einer Kammer 92 vor der Anordnung der Membran 38 und des Elementes 36 verbinde^.. Innerhalb dieser Kammer ist eine Rückfuhrfeder 94 beim Zusammenbau der Mantel zwischen dem Mantel 32 und der Wandung 36 teilweise so zusammengepreßb, daß eine axiale Kraftwirkungslinie entsteht, die weitgehend mit den Anschlägen 58 ausgerichtet

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Ist;;, welche auf der Membran 38 angeordnet sind» Der Mantel 32 weist auch einen nach innen ausgebildeten Bund auf, der eine Öffnung "besitztj die so groß ausgelegt ist, daß sie die Druckbefestigung einer Abdichtung 96 bilden kann. Die Abdichtung besitzt Lippenj die über die Oberfläche der die Kraft übertragenden Stange 68 gleiten. Der Körper 12 des HauptbremsZylinders ist mit einem Yorsprung gegossen, der in diesen Bund paßt und der Ansätze aufweist, die mit dem Mantel 32 in der Weise zusammenwirken, daß sie den Zylinder an dem Servoantrieb halten. Das innere Ende des Zylinders 12 paßt in den Bund und durch Verwendung einer Abdichtung 97j.die zwischen Zylinder und Mantel eingesetzt ist5 können Verunreinigungen die Bohrung 13 nicht erreichen.

Der Teil 56 der Membran 38, der von dem Endteil 54 des beweglichen Elementes 36 nach vorwärts steht, besitzt eine Länge, die ein Ausbauchen nach innen in Anlage, mit der vorderen Stirnseite des Teiles 54 ermöglicht₉ wenn ein Druckunterschied an der Membran und dem Element vorhanden ist« Damit dies geschehen kann₉ wird die Verbindungslinie der Mäntel 32 und 34 so gewählt_? daß diese etwa die Hälfte des Abstandes oder mehr als die Breite der Innenfläche, die von den Mänteln 32 und 34 umschrieben wird, beträgt. Dies ist von besonderer Bedeutung für den Vorteil gegenüber Servoantrieben bekannter Art, wie sich aus der grafischen Darstellung nach Pig. 2 ergibt. In dieser Darstellung bezieht sich die gestrichelte Kurve auf bekannte Servo:-*antriebe, bei denen die abgegebene Kraft abfällt j wenn der Servoantrieb seinen Hub ausführte Die fest ausgezogene Kurve zeigt, wie dieser Servoantrieb eine weitgehend konstante Kraft über den gesamten Hub aufrechterhält, Dies wird dadurch erreicht, daß die fläche vergrößert wird, wenn die Anordnung einen Hub ausführt, damit die Geschwindigkeit der Rückführfeder in der Anordnung überwunden wird.

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Die Konstruktion der radialen Teile des Elementes 36 ist so gewählt j daß der dazwischenliegende, axial verlaufende Teil 50 einen Grenzpunkt für die Zugkräfte in den äußeren Enden der Membran 38 aufgrund des an ihnen herrschenden Druckunterschiedes ergibt. Mit anderen Worten hel% dies, daß die Zugkräfte innerhalb der Membran den Teil längs der senkrechten Fläche 46 des Flansches des Elementes 56 nicht beanspruchen dürfen, damit gewährleistet ist, daß der■Zwischenteil innerhalb der Aussparung

4.0
in der Nabe/verbleibt,

In Betrieb drückt der Bedienende das Bremspedal nieder und die Druckstange 72 verschiebt sich nach innen₃ wobei der Ventilstößel 64 gegen die G-ummischeibe 70 verschoben wird, während der Ventilkegel 62 der Bewegung folgt» Zuerst legt sich der Ventilkegel 62 an die Efabe 40 an, so daß die Verbindung des Durchflußkanales 82 zur Ventilkammer 84 beendet wird, und im Anschluß daran verschiebt sich der Ventilkolben 64 von der vorderen Stirnseite des Ventilkegels 62 weg und öffnet den Einlaß des rohrförmigen Ansatzes 44 zur Ventilkammer 84, so daß ein Druckunterschied der Steuerkammer 88 aufgegeben werden kann»

Die dargestellte Anordnung, ist eine Unterdruckaufhänganordnung, wobei eine Unterdruekquelle, z.B'. aus der Einlaßleitung eines Fahrzeugmotors, zum Absperrventil 90 und dmrch dieses hindurch zur Kammer 92 vorgesehen ist. Dieser Unterdruck gelangt normalerweise vor der Betätigung des Ventiles 62 durch den Durchflußkanal 82 in die Ventilkammer 84 und dann durch den radialen Durchflußweg 86 zur Steuerkammer 88. Bei einer Betätigung? z.B, in der vorstehend angegebenen Weise, wird Atmosphärendruck durch den rohrförmigen Ansatz 44 über die Filterelemente 98 eingeführt.

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. Γ si

die über eine Öffnung 100 in einem Gummiabschluß 102 mit der umgebenden Atmosphäre innerhalb) des Fahrzeugfahrgastraumes in Verbindung st eh "en. ...

Wenn somit Umgebungsluft in.die Steuerkammer 88 eingeführt wird, herrscht ein Druckunterschied an der Membran und dem Element_s wie weiter oben erwähnt. Zuerst versucht dieser Druckunterschied den Teil 56 der Membran 58 nach innen auszuweiten, so daß er über der vorderen Stirnseite des Endteile.s 54 des radialen Flansches des Elementes 36 liegt, damit die wirksame Fläche vermindert wird. Es wird ein größerer"Druckunterschied aufgebaut und die Bewegung der Membran und des Elementes nach innen verringert den Kontakt des Teiles 56 der Membran mit dem Endteil, so daß die wirksame fläche der Anordnung vergrößert wird, wenn der Hub ausgeführt wird. Dies ergibt eine größere Kraft für jedem Hubzuwachs für den Servomotor,

Der Gummiabschluß 102 ist so gewählt, daß er über dem Vorsprung 60 des Gehäuses 34 liegt und-, mit radial verlaufenden Planschen 103 versehen ist. Die Sehrauben 104 schließen den Servorantrieb an eine Fahrzeugschottwand 106 mit dazwischenliegenden Flanschen 103 an, Dadurch wird verhindert, daß lärm und Verunreinigungen vom Motorraum des Fahrzeuges in den Passagierraum dringen können.

Wenn die Anordnung einen Hub ausführt, wird der Druck im Hauptbremszylinder über den Kopf der die Kraft übertragenden Stange 68 zur Scheibe 70 weitergeleitet., damit die Scheibe gegen den Ventilstößel 64 in einem Bereich zunehmender Größe gedrückt wird« Dies gibt dem das Bremspedal Bedienenden ein entsprechendes "Gefühl"«,

Der Izwischenliegende axiale Teil 50, der auch als Leiste bezeichne"

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werden kann, ergibt eine Stelle auf der Wandung 36, die den Yerlauf der Zugkräfte in der Membran 38 unterbricht, wenn die Membran unter Einwirkung eines Druckunterschiedes steht« Damit entfällt bei Servoantrieben-, mit großen Wirkflächen die Hotwendigkeit, den inneren Wulst ^j ,der Wandung J6 festzuklemmen, und es wird die bekannte Anordnung dadurch verbessert, daß die Notwendigkeit für einen großen , senkrechten Teil am Flansch entfällt, um ein Gleiten zwischen der Membran und der Wandung zu ermöglichen. Gleichzeitig kann eine stärkere Wandung durch Verwendung einer winkeligen Konstruktion erreicht werden.

Ferner hebt die beschriebene Rückführfederanordnung !Federbelastungen im !Plansch 46 weitgehend auf, so daß die Lebensdauer der Wandung 36 wesentlich vergrößert wird-

Claims (1)

1. P.Ä.1G7 868*25.2.67

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   Sohutzansprüche;

   Ι« Druckmittelservorantrieb, "bei dem eine durch -Druckunterschied ■beaufschlagte., "bewegliche Wandung von einer axialen Habe mit einem radialen !Flansch.₉- einem axialen TJmf angsteil und einer ringförmigen Aussparung ausgebildet ist, wobei in diese Aussparung der innere Wulst-einer Membran eingesetzt ist, die sich über die/feewegliohe Wandung legt, und- der äußere Wulst eine Abdichtung an der Verbindungsstelle des vorderen und. des hinteren Mantels des Servoantriebsgehäuses ausbildet, dadurch gekennzeichnet;, daß sich der radiale Flansch von der Iahe (42) zuerst in einem senkrechten Teil (46) und dann in einem schräg verlaufenden Teil (48), der sb±L an den senkrechten Teil (46) über einen dazwischenliegenden axialen Teil (50) anschließt, erstreckt, so daß Zugbeanspruchungen auf die Membran (38) nicht in ihren innersten Besieh, der sich über den senkrechten Teil (46) legt, übertragen werden.

   Druckmittelservoantrieb nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet,. daß die Membran sich in horizontaler Richtung von dem axialen Umfangsteil (54) nach vorne erstreckt, damit ein wirksamer Bereih, für die Betätigung der beweglichen. Wand (36) erzielt wird, der vergrößert wird, wenn die Wand sich in Vorwärtsrichtung verschiebt.

   3» Druckmittelservoantrieb nach Anspruch 1 oder 2_S dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückführfeder (94) konischer Ausbildung zwischen dem vorderen Mantel (32) und der beweglichen Wand (36) angeordnet ist, wobei die größeren Windungen auf der Wandung (36) in der Bähe des dazwischenliegenden axialen Teiles (50) vorgesehen sind, so daß die Richtung der Federkraft durch erhabene Teile (58). verläuft, die auf der Membran (38) in der lähe des. dazwischenliegenden axialen Teiles (50) ausgebildet sind, wobei die Kraft nur einen geringen oder keinen Einfluß auf den senkrechten Teil (46) ausübt.

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   4. DruckmittelservoantrielD nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Mantel (32) im Vergleich zum hinteren Mantel (34) flach ausgebildet ist, und daß die Verbindung der "beiden Mantel an einer Stelle vorgesehen ist, die wesentlich größer ist als die Hälfte der Breite <3es" Gehäuses,,

   5. Druckmittelservoantrieh nach Anspruch 4_S dadurch gekennzeichnet, daß die "bewegliche·- Wand (36) aus einstückigem Kunststoff "besteht.