DE19643975C1 - Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen, insbesondere für eine Bremse oder eine Kupplung, mit einem Gehäuse, in dem ein hydraulisch über einen Geberzylinder versorgbarer Arbeitskolben für einen Nehmerzylinder, ein pneumatisch beaufschlagbarer Servokolben, ein Steuerventil für die Beaufschlagung des Servokolbens und ein Übersetzungskolben vorgesehen sind, wobei an dem Übersetzungs­ kolben durch ein erstes Flächenverhältnis eine erste Übersetzung zwischen dem hydraulischen, über den Geberzylinder eingesteuer­ ten Druck und dem pneumatischen Druck gebildet ist, während durch ein zweites Flächenverhältnis zwischen der Wirkfläche des Servokolbens und der Wirkfläche des Arbeitskolbens eine zweite Übersetzung geschaffen ist. Solche Verstärker werden an Kraft­ fahrzeugen dann eingesetzt, wenn in einer hydraulisch über einen Nehmerzylinder beaufschlagbaren Bremse oder Kupplung erhebliche Kräfte aufgebracht werden müssen, die über die menschliche Kraft an einem Geberzylinder nicht aufbringbar sind. Andererseits ist das verschiebbare Volumen im Geberzylinder oft begrenzt. Auch eine feinfühlige Stufung des Verstärkers entsprechend dem zurückgelegten weg am Geberzylinder ist wünschenswert.

Ein Verstärker der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE 195 09 356 A1 bekannt. An das Gehäuse des Verstärkers ist ein Geber­ zylinder angeschlossen, der über ein Fußpedal betätigt wird. Damit wird eine Steuerleitung gebildet, die zu einem Steuerven­ til führt, welches einen Übersetzungskolben mit einer hydrau­ lisch und einer pneumatisch beaufschlagten Wirkfläche aufweist, so daß sich hier eine erste Übersetzung ergibt. Da die hydrau­ lisch beaufschlagte Wirkfläche kleiner ist als die pneumatisch beaufschlagte Wirkfläche, stellt die erste Übersetzung von der Steuerseite aus betrachtet eine Untersetzung dar. Das Steuer­ ventil besitzt im übrigen einen Doppelventilkörper, der wesent­ licher Bestandteil eines kombinierten Ein-/Auslaßventiles ist. Die Einlaßkammer des Einlaßventils ist an eine pneumatische Druckluftquelle angeschlossen. Über das geöffnete Einlaßventil des Steuerventils wird pneumatischer Druck auf den Servokolben geschickt. Der Servokolben wirkt auf den Arbeitskolben ein, wobei durch das Verhältnis der Wirkfläche des Servokolbens zu der Wirkfläche des Arbeitskolbens eine zweite Übersetzung geschaffen ist. Da die Wirkfläche des Servokolbens größer ist als die Wirkfläche des Arbeitskolbens, liegt hier eine echte Übersetzung vor. Die beiden Übersetzungen wirken multiplikativ zusammen, wobei sich letztendlich eine Gesamtübersetzung ergibt, die die eigentliche Aufgabe des Verstärkers erfüllt. Der bekann­ te Verstärker besitzt eine feste erste Übersetzung und eine feste zweite Übersetzung, so daß auch die Gesamtübersetzung damit festliegt.

Ein weiterer Verstärker ist aus der DE-PS 10 57 880 bekannt. Auch hier ist der Arbeitskolben mit dem Servokolben über eine Kolbenstange verbunden. Auf der dem Arbeitskolben abgekehrten Seite des Servokolbens ist das Steuerventil untergebracht, welches auch eine Vorratskammer für die Druckluft aufweist, die hier herangeführt ist. Die hydraulische Ansteuerung des Steuer­ ventils über den Übersetzungskolben erfolgt durch die hohle Kolbenstange hindurch. Hier ist zwar bereits eine koaxiale Bauweise verwirklicht, das Steuerventil befindet sich jedoch außerhalb des Raumes zwischen Servokolben und Arbeitskolben, so daß der Verstärker relativ lang baut.

Ein weiterer Verstärker ist aus der DE 43 39 449 A1 bekannt. Das Gehäuse des Verstärkers ist im mittleren Bereich geteilt, um hier den als Ringkolben ausgebildeten Servokolben aufzunehmen, der auf den Arbeitskolben aufgesetzt ist. In einer Verbindungs­ leitung zwischen Steuerventil und Servokammer des Servokolbens ist eine Drossel und ein Rückschlagventil angeordnet, wobei das Rückschlagventil die Drossel überbrückt und zur Entlüftung der Übersetzungskammer öffnet. Die Drossel und das Rückschlagventil sind mit versetzter Achse zu der Achse des Arbeits- und des Servokolbens angeordnet. Das Steuerventil befindet sich auch hier auf der Seite des Servokolbens, die dem Arbeitskolben abgekehrt ist. Insoweit ergibt sich auch hier eine relativ lange und breite Bauart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verstärker der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, der bei kleiner und gedrängter Bauweise montagefreundlich ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verstärker der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß das Gehäuse im wesent­ lichen als einachsiger rotationssymmetrischer Körper ausgebildet ist, daß der Arbeitskolben in dem einen Endbereich des Gehäuses und der Servokolben in dem anderen Endbereich des Gehäuses ange­ ordnet und beide über eine Kolbenstange verbunden sind, und daß der Übersetzungskolben und das Steuerventil koaxial zur Achse des Gehäuses zwischen dem Arbeitskolben und dem Servokolben an­ geordnet sind.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, sämtliche Elemente des Verstärkers koaxial in nur einer Achse, nämlich der Achse des Gehäuses, anzuordnen und unterzubringen. Die Breite bzw. der Durchmesser des Verstärkers wird im wesentlichen durch den Durchmesser des Servokolbens bestimmt, der am einen Endbereich des Gehäuses verwirklicht ist, während der Arbeitskolben und der zugehörige Arbeitsraum im anderen Endbereich untergebracht ist. In geschickter weise wird der Zwischenraum zwischen Servokolben und Arbeitskolben für die Unterbringung des Übersetzungskolbens und des Steuerventils genutzt. Damit ergeben sich auch vorteil­ haft kurze Leitungsverbindungen zwischen den einzelnen Elemen­ ten, die in Form von Durchbrüchen, Bohrungen u. dgl. realisiert werden können. Der Übersetzungskolben und die Elemente des Steuerventils sind damit gleichzeitig auch geschützt unterge­ bracht. Diese neue Konstruktionsidee ermöglicht es, den Über­ setzungskolben und die zu ihm gehörenden einzelnen Elemente einerseits sowie das Steuerventil und die dazu gehörenden Elemente andererseits entweder ringförmig auszubilden und um die Kolbenstange zu gruppieren. Andererseits ergeben sich aber auch Möglichkeiten, den Übersetzungskolben und/oder das Steuerventil innerhalb der Kolbenstange unterzubringen. Es versteht sich, daß insbesondere im zweiten Teil die Kolbenstange je nach Notwendig­ keit unterteilt sein sollte. Die Kolbenstange selbst kann auch einen vergleichsweise vergrößerten Durchmesser aufweisen, um die Elemente in der Kolbenstange unterzubringen.

In Verbindung damit besteht die Möglichkeit, das Gehäuse des Verstärkers einseitig gestuft auszubilden, also die Bohrung des Gehäuses stufenförmig sich in Richtung auf den Servokolben erweiternd zu gestalten, um einerseits die Bearbeitung des Gehäuses im Innern zu erleichtern und andererseits die Montage in einfacher Weise durchführen zu können. Der Servokolben wird bei solchen Verstärkern oft in Membranbauart realisiert, so daß es erforderlich ist, diese Membran randseitig einzuspannen. Dieser Einspannrand kann gleichzeitig als Trennung des Gehäuses genutzt werden, wobei die Möglichkeit besteht, den Servokolben, den Arbeitskolben, den Übersetzungskolben und das Steuerventil von einer Seite her in das Gehäuse einzuschieben und so unterzu­ bringen. Das zweite Teil des Gehäuses kann als Gehäusedeckel ausgebildet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Übersetzungskolben und das Steuerventil ringförmig ausgebildet und umgeben die Kolbenstange. Hier kann die Kolbenstange durchgehend oder aus Montagegründen nur mit einer einfachen Teilung versehen sein sowie einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweisen, der der Ausbildung und Unterbringung des Übersetzungskolbens und der Elemente des Steuerventils zugute kommt. In Verbindung mit einem einseitig gestuften Gehäuse kann hier eine sehr herstellungs- und montagefreundliche Ausbildung getroffen sein.

Bei dieser einen koaxialen Bauweise sind der Übersetzungskolben dem Arbeitskolben zugekehrt und das Steuerventil dem Servokolben zugekehrt angeordnet, um einerseits die direkte hydraulische Beaufschlagung des Übersetzungskolbens zu ermöglichen und andererseits kurze wege für die Belüftung der Steuerkammer des Servokolbens zu ermöglichen. Es besteht auch ohne weiteres die Möglichkeit, die Übersetzung an dem Übersetzungskolben durch Änderung des Flächenverhältnisses veränderbar zu gestalten. Es können eine Reihe von Nuten mit unterschiedlichen Durchmessern auf dem Umfang des Übersetzungskolbens untergebracht werden, wobei auch hier eine Stufung in der schon beschriebenen Richtung Anwendung findet.

Das Steuerventil kann in einem im Gehäuse ortsfest unterbring­ baren Einsatz vorgesehen sein und einen federnd aufgehängten Doppelventilkörper aufweisen, der hohl ausgebildet ist und mit der Kolbenstange einen Entlüftungskanal bildet. Damit wird ein Zwischenraum zwischen Kolbenstange und Doppelventilkörper zu Entlüftungszwecken genutzt, und es ergibt sich vorteilhaft die Möglichkeit, den Verstärker mit nur einer Entlüftungsöffnung auszustatten.

Zusätzlich besteht die Möglichkeit, daß in der Kolbenstange ein Kanal für die Verbindung einer dem Übersetzungskolben zugeord­ neten Übersetzungskammer mit einer dem Servokolben zugekehrten Servokammer vorgesehen ist und daß in dem Kanal koaxial zu der Achse des Gehäuses ein Drosselrückschlagventil vorgesehen ist. Ein Teil der Kolbenstange wird damit zur Be- und Entlüftung der Servokammer herangezogen, ohne daß es erforderlich ist, eine äußere Leitungsverbindung zu schaffen, die aber grundsätzlich auch möglich ist. Es besteht sogar die Möglichkeit, auch das Drosselrückschlagventil koaxial zu der Achse des Gehäuses im Innern der Kolbenstange platzsparend unterzubringen.

Eine weitere, ebenfalls vorteilhafte Ausführungsform kennzeich­ net sich dadurch, daß der Übersetzungskolben und das Steuer­ ventil in der Kolbenstange untergebracht sind. Bei dieser Aus­ führungsform ist der Durchmesser der Kolbenstange verständ­ licherweise etwas vergrößert, um die beschriebenen Elemente einzeln oder teilweise innerhalb des Umrisses der Kolbenstange unterzubringen. Bei dieser Bauart wird die Kolbenstange zweck­ mäßig auch mehrfach unterteilt, was allein im Hinblick auf die Montage der einzelnen Elemente erforderlich erscheint. Es wäre grundsätzlich auch möglich, nur ein Teil innerhalb der Kolben­ stange und das andere Teil außerhalb der Kolbenstange anzu­ ordnen, beispielsweise den Übersetzungskolben außerhalb der Kolbenstange und das Steuerventil innerhalb der Kolbenstange oder umgekehrt. Auch bei all diesen Ausführungsformen ist es jedoch sinnvoll, daß der Übersetzungskolben dem Arbeitskolben zugekehrt und das Steuerventil dem Servokolben zugekehrt angeordnet wird.

Bei Unterbringung des Steuerventils und des Übersetzungskolbens in der Kolbenstange kann der Übersetzungskolben einen Fortsatz aufweisen, der mit dem Doppelventilkörper das Auslaßventil für die Übersetzungskammer bildet, wobei der Fortsatz einerseits und ein Teil der Kolbenstange andererseits mit sich axial begrenzt erstreckenden radialen Verdickungen versehen ist, die ein Drosselventil mit veränderlicher Drosselwirkung bilden. Je nach der axial verschiedenen Stellung der Teile zueinander wird eine unterschiedliche Drosselwirkung erreicht, so daß bei kleinen Aussteuerungen durch den Geberzylinder die Servokammer des Servokolbens gedrosselt beaufschlagt wird, während bei größeren oder zeitlich schneller durchgeführten Betätigungen eine abnehmende Drosselwirkung dazu genutzt wird, um die Servokammer möglichst schnell mit Druckluft zu füllen und die unterstützende Wirkung schnell zur Verfügung zu stellen.

Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform kann auf dem Arbeitskolben ein Rückschlagventil angeordnet sein, welches in der nicht betätigten Stellung von einem Fortsatz des Über­ setzungskolbens in Offenstellung gehalten ist. Die Offenstellung dieses Rückschlagventils ist erforderlich, um einen Flüssig­ keitsausgleich zwischen der hydraulischen Steuerleitung und dem Arbeitsraum des Arbeitskolbens zuzulassen, wie er z. B. infolge Temperaturänderungen o. dgl. erforderlich ist. Es versteht sich, daß das Rückschlagventil geschlossen wird, sobald die unter­ stützende Wirkung des Servokolbens eintritt, wodurch im Arbeits­ raum des Arbeitskolbens ein höherer Druck erzeugt wird als in der hydraulischen Steuerleitung.

Zwischen der Einströmkammer für den hydraulischen Druck und dem Arbeitsraum des Arbeitskolbens kann ein Sperrventil vorgesehen sein, das bei Ausfall der Druckluft bei der Einsteuerung des hydraulischen Druckes in seine Schließstellung übergeht. Dieses Sperrventil dient dazu, die hydraulische Steuerleitung von dem Arbeitsraum des Arbeitskolbens zu trennen, wenn die Druckluft­ versorgung ausfällt. In einem solchen Notfall muß am Geber­ zylinder eine höhere Kraft aufgebracht werden, um das über den Verstärker betätigte Organ zu betätigen. Um in diesem Falle eine Trennung der beiden Räume zu erzielen, ist das Sperrventil vorgesehen.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Vorratskammer des Steuerventils in gewohnter weise auszubilden, also mit einem federnd aufgehängten Doppelventilkörper, bei dem die Vorrats­ kammer den hülsenartigen Doppelventilkörper umgebend vorgesehen ist. Der Doppelventilkörper wird damit vom Vorratsdruck auf der Seite angeströmt, auf der auch die Feder angeordnet ist. Es ist aber andererseits auch möglich, daß der Doppelventilkörper des Steuerventils auf seiner die Feder abstützenden Rückseite in der Offenstellung des Steuerventils vom ausgesteuerten Druck beauf­ schlagt ist, also die Vorratskammer gleichsam auf der anderen Seite gebildet ist. In diesem Falle ist es allerdings erforder­ lich, die den Doppelventilkörper belastende Feder relativ kräftig zu dimensionieren, weil diese Feder den Doppelventil­ körper entgegen dem Vorratsdruck in der Schließstellung halten muß, wenn das Steuerventil nicht betätigt wird. Diese Ausfüh­ rungsform hat den weiteren erheblichen Vorteil, daß durch diese Ausbildung eine Erstbefüllung des Verstärkers mit hydraulischem Medium erheblich vereinfacht wird. Die vergleichsweise kräftiger dimensionierte Feder hält das Sperrventil beim Einschießen des hydraulischen Mediums offen, weil zu diesem Zeitpunkt der Vorratsdruck an dem Verstärker noch nicht angeschlossen ist bzw. nicht zur Wirkung kommt.

Die Erfindung wird an bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Verstärkers,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des Verstärkers,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform des Verstärkers,

Fig. 4 eine Detaildarstellung der Ausbildung des Steuer­ ventils des Verstärkers gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 eine Detaildarstellung des Sperrventils des Verstär­ kers gemäß Fig. 3.

Der in Fig. 1 dargestellte Verstärker 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches einen Anschluß 3 besitzt, an den eine Leitung 4 von einem hydraulischen Geberzylinder 5, der beispielsweise über ein Fußpedal betätigbar ist, herangeführt ist. Über die Leitung 4 gelangt hydraulisches Medium in den Bereich eines Arbeitskolbens 6 und in einen Arbeitsraum 7, der durch eine Dichtung 8 des Arbeitskolbens 6 begrenzt ist. Der Arbeitsraum 7 steht in dauernder Verbindung zu einem Anschluß 9 am Gehäuse 2, von dem eine hydraulische Leitung 10 zu einem Nehmerzylinder 11 führt, über den beispielsweise eine Bremse oder eine Kupplung betätigt wird.

In dem Gehäuse 2 ist ein Übersetzungskolben 12, der als Stufen­ kolben ausgebildet ist, in einer entsprechend gestuften Bohrung verschiebbar gelagert. Dieser Übersetzungskolben weist vier Dichtungsnuten 14, 15, 16, 17 auf, die wahlweise mit je einer Dichtung belegt werden können, so daß damit wahlweise unter­ schiedliche Wirkflächen festgelegt werden. Der Übersetzungs­ kolben 12 weist weiterhin eine Dichtung 18 auf, die einen Kolbenraum 19 begrenzt, über den hydraulisches Medium aus dem Geberzylinder 5 über die Leitung 4 geschickt werden kann. Die Dichtung 18 stellt damit die hydraulisch wirkende Dichtung auf der einen Seite des Übersetzungskolbens 12 dar, während die andere Dichtung bzw. Wirkfläche am Übersetzungskolben 12 durch die entsprechend belegte Dichtungsnut 14 oder 15 oder 16 oder 17 festgelegt wird.

Der Arbeitskolben 6 steht über eine Kolbenstange 20 mit einem Servokolben 21 in Verbindung, der in der Regel als Membrankolben ausgebildet ist. Die Membran 22 ist an ihrem Umfang in bekannter Weise zwischen dem Gehäuse 2 und einem Deckel 23 dichtend einge­ spannt und teilt eine Servokammer 24 von einem Federraum 25 ab, in welchem ein Stützkolben 26, der ggf. auch gegen andere Stütz­ kolben mit unterschiedlichen Wirkdurchmessern austauschbar ist, sowie eine Rückführfeder 27 untergebracht sind. Der Federraum 25 steht über eine Entlüftungsöffnung 28 in dauernder Verbindung mit der Atmosphäre. Die Entlüftungsöffnung 28 stellt die einzige Entlüftungsöffnung des Verstärkers 1 dar.

Auf der Kolbenstange 20 ist eine erste Dichtung 29 unterge­ bracht, deren Durchmesser in Verbindung mit dem Durchmesser der Dichtung 18 die hydraulisch beaufschlagte kreisringförmige Wirkfläche 30 des Kolbenraums 19 festlegt. Von dem Kolbenraum 19 führt ansonsten eine Leitung 31 zu einem Rückschlagventil 32 und von dort in den Arbeitsraum 7. Die Verbindung zwischen dem Anschluß 3 und dem Kolbenraum 19 ergibt sich durch eine Bohrung 33 in der Wandung des Gehäuses 2. Relativ zu der Dichtung 8 ist in der Wandung des Gehäuses 2 auch noch eine Schnüffelbohrung 34 vorgesehen, über die der Arbeitsraum 7 zu Beginn einer Betäti­ gung nachfüllbar ist, und zwar so lange, bis die Schnüffelboh­ rung 34 von der Dichtung 8 überfahren worden ist.

Die gestuften Gegenflächen zu dem gestuften ausgebildeten Übersetzungskolben 12 können von einem Einsatzkörper 35 gebildet werden, der, wie in Fig. 1 dargestellt, ausgebildet und im Gehäuse 2 ortsfest gelagert ist. Es ist natürlich auch möglich, auf den Einsatzkörper 35 zu verzichten und das Gehäuse 2 ent­ sprechend gestuft auszubilden.

An dem Gehäuse 2 ist weiterhin ein Anschluß 36 vorgesehen, zu dem eine Leitung 37 herangeführt ist, die von einem Druckluft­ vorratsbehälter 38 ausgeht. Im Gehäuse 2 bzw. in der gestuften Bohrung 13 des Gehäuses 2 ist ein mit einer radialen Bohrung 39 versehener Einsatz 40 untergebracht, der zusammen mit dem Einsatzkörper 35 durch einen Sicherungsring 41 ortsfest gelagert ist. Zur Verbindung des Anschlusses 36 mit der Bohrung 39 ist eine Bohrung 42 am Gehäuse vorgesehen. In dem Einsatz 40 ist ein Doppelventilkörper 43 auf einer Feder 44 federnd aufgehängt. Der Doppelventilkörper 43 bildet mit einem eingezogenen Rand 45 des Einsatzes 40 ein Einlaßventil 43, 45 und mit einem Fortsatz 46 an dem Übersetzungskolben 12 ein Auslaßventil 43, 46. Auf diese Weise teilt der Doppelventilkörper 43 in dem Einsatz 40 eine Vorratskammer 47 ab, in der Vorrat aus dem Druckluftvorrats­ behälter 38 ansteht. Zwischen dem Einsatz 40 und dem Über­ setzungskolben 12 ist eine Übersetzungskammer 48 gebildet, in der zugleich eine Rückführfeder 49 für den Übersetzungskolben 12 untergebracht ist. Der Übersetzungskolben 12 besitzt eine radiale Durchbrechung 50, die sich in einem Kanal 51 fortsetzt, der einen Teil der Kolbenstange 20 in Richtung auf den Servo­ kolben 21 durchsetzt. Der Kanal 51 ist unter Einschaltung eines Drosselrückschlagventils 52 an die Servokammer 24 angeschlossen. Zur Abdichtung der Durchbrechung 50 bzw. des Kanals 51 sind zwei Dichtungen vorgesehen. Durch den Doppelventilkörper 43 in Verbindung mit seinem Vorratanschluß sowie dem Rand 45 und dem Fortsatz 46 ist ein Steuerventil 53 gebildet, über welches die Übersetzungskammer 48 und damit letzlich auch die Servokammer 24 belüftbar ist. Zur Entlüftung der Übersetzungskammer 48 dient ein Entlüftungskanal 54 zwischen dem äußeren Umfang der Kolben­ stange 20 und dem hohl ausgebildeten Doppelventilkörper 43.

Wie bereits aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das Gehäuse 2 im wesentlichen als einachsiger rotationssymmetrischer Körper mit seiner Achse 55 ausgebildet. Die Achse 55 stellt eine Rotations­ symmetrieachse dar, und zwar nicht nur für das Gehäuse 2, sondern auch für den Arbeitskolben 6, den Übersetzungskolben 12, die Kolbenstange 20, den Stützkolben 26, die Membran 22 und damit auch den Servokolben 21. Sogar das Drosselrückschlagventil 52 ist koaxial zur Achse 55 untergebracht. Auch der Einsatz 40 und der Einsatzkörper 35 sind rotationssymmetrisch zur Achse 55 ausgebildet. Damit ist erkennbar, daß alle Elemente zu der Achse 55 ausgerichtet angeordnet sind. Der Verstärker 1 ist hinsicht­ lich seiner Bohrung 13, die in Richtung auf den Servokolben 21 gestuft jeweils größere Durchmesser erhält, einseitig leicht bearbeitbar. Andererseits können die inneren Elemente von der einen Seite her einfach montiert werden. Der Abschluß erfolgt durch Aufsetzen des Deckels 23 und Festziehen eines Spannbandes 56 in an sich bekannter weise.

Die Wirkungsweise des Verstärkers gemäß Fig. 1 ist folgende:
Der Verstärker 1 ist in Fig. 1 in nicht betätigter Stellung dargestellt. In der Vorratskammer 47 steht Vorratsluft unter Druck aus dem Druckluftvorratsbehälter 38 an. Der Arbeitsraum 7 und der Kolbenraum 19 ist mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllt, die jedoch nicht unter Druck steht. Bei Betätigung des Geber­ zylinders 5 wird über die Leitung 4 in dem Kolbenraum 19 und dem Arbeitsraum 7 hydraulischer Druck aufgebaut, wobei ggf. über die Schnüffelbohrung 34 zunächst eine geringfügige Volumennachströ­ mung erfolgen kann. Dies kann parallel mit einer Nachströmung über das sich öffnende Rückschlagventil 32 geschehen. Sobald ein Druckaufbau im Arbeitsraum 7 erfolgt ist, kann sich ein entspre­ chender Druck in dem Kolbenraum 19 auch auf die Wirkfläche 30 des Übersetzungskolbens 12 auswirken, so daß der Übersetzungs­ kolben 12 in Richtung auf den Servokolben 21 in Bewegung gesetzt wird. Wenn der Fortsatz 46 an dem Übersetzungskolben 12 auf den Doppelventilkörper 43 auftrifft, wird zunächst das Auslaßventil 43, 46 des Steuerventils 53 geschlossen und in der Folge dessen Einlaßventil 43, 45 geöffnet. Damit strömt Druckluft aus der Vorratskammer 47 in die Übersetzungskammer 48 ein und gelangt mit gleicher Druckhöhe auch über die Durchbrechung 50 und den Kanal 51 in die Servokammer 24 des Servokolbens 21. Damit wird der pneumatische Servodruck aufgebaut, der dazu führt, daß das Rückschlagventil 32 geschlossen wird und andererseits das Steuerventil 53 in seine Abschlußstellung übergeht, in der auch das Einlaßventil 43, 45 geschlossen ist. Die Einströmung der Druckluft in die Servokammer 24 geschieht über die Bohrung des Drosselrückschlagventils 52 in gedrosselter Weise. Damit ent­ steht ein gewünscht feinfühliger Druckaufbau in der Servokammer 24. Dies führt dann letztendlich zu einer Druckerhöhung im Arbeitsraum 7, derart, daß die entsprechende Betätigung des Nehmerzylinders 11 über die Leitung 10 möglich wird und ausge­ führt wird.

Wird die Betätigung des Geberzylinders 5 aufgehoben, dann wird zunächst der hydraulische Druck in dem Kolbenraum 19 abgebaut, so daß der Übersetzungskolben 12 in Richtung auf den Arbeits­ kolben 6 verschoben wird. Hierbei öffnet das Auslaßventil 43, 46 des Steuerventils 53. Damit wird die Übersetzungskammer 48 über den Federraum 25 und die Entlüftungsöffnung 28 entlüftet, wobei gleichzeitig auch die Servokammer 24 über den Kanal 51 und die Übersetzungskammer 48 entlüftet wird. Die Teile begeben sich in ihre in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage zurück. Bei dieser Entlüftung der Servokammer 24 kann das Drosselrückschlagventil 52 öffnen, so daß für die Rückströmung der Druckluft die ver­ gleichsweise größere Fläche um den Ventilkörper des Drosselrück­ schlagventils 52 benutzt wird.

Die Ausführungsform des Verstärkers 1 gemäß Fig. 2 ist in weiten Bereichen gleich oder ähnlich zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1 aufgebaut, weshalb hierauf verwiesen werden kann. Lediglich die Kolbenstange 20 ist etwas anders geteilt und ausgebildet. Der Kanal 51 verläuft nicht durch die Kolbenstange, sondern außen herum durch das Gehäuse 2, wobei hier auch das Drossel­ rückschlagventil 52 exzentrisch zur Achse 55 in dem Kanal 51 untergebracht ist. Andererseits ist das Rückschlagventil 32 auch etwas anders ausgebildet, wobei gleichzeitig die Schnüffel­ bohrung 34 in Wegfall kommen kann. Das Rückschlagventil 32 weist einen Ventilkörper 57 auf, der gehäuseseitig nachgiebig über eine Feder 58 aufgehängt ist. Damit wird erreicht, daß das Rückschlagventil 32 in der nicht betätigten Stellung auf jeden Fall offensteht und so ein Volumenaustausch erfolgen kann, während andererseits die Schließstellung des Rückschlagventils 32 erst dann erreicht wird, wenn auch der Arbeitskolben 6 einen entsprechenden Hub zurückgelegt hat. Ansonsten ist Aufbau und Wirkungsweise des Verstärkers gemäß Fig. 2 anhand der Beschrei­ bung der Fig. 1 erkennbar.

In den Fig. 3 bis 5 ist eine weitere Ausführungsform des Ver­ stärkers 1 dargestellt, der sich dadurch auszeichnet, daß sowohl der Übersetzungskolben 12 wie auch das Steuerventil 53 innerhalb der Kolbenstange 20 untergebracht bzw. angeordnet sind. Die Kolbenstange 20 ist mehrfach geteilt, was zur Montage der Elemente erforderlich ist. Der Übersetzungskolben 12 ist hier zweiteilig ausgebildet und besitzt einen hydraulischen Teil 59, dessen kreisförmige Wirkfläche 30 von der Dichtung 18 begrenzt wird, die den Kolbenraum 19 in Richtung auf die Kolbenstange 20 abdichtet. Der pneumatische Teil 60 des Übersetzungskolbens 12 trägt die Dichtungsnuten 14, 15 und 16, von denen eine wiederum mit der entsprechenden Dichtung zu versehen ist. Die mehrteilige Kolbenstange 20 verbindet auch hier den Arbeitskolben 6 mit dem Servokolben 21. Der Einsatz 40 weist die Bohrung 39 zum Heran­ führen der Vorratsluft in die Vorratskammer 47 auf, die hier in den Kolbenstange 20 untergebracht ist.

Fig. 4 zeigt eine Einzelheit des Verstärkers 1 gemäß Fig. 3 in vergrößernder Darstellung, und zwar den Bereich der Vorrats­ kammer 47 mit der ungewöhnlichen Ausbildung und Anordnung des Doppelventilkörpers 43, der auf der Feder 44 abgestützt wird. Die Vorratskammer 47 ist dabei jedoch nicht um die Feder 43 herumgebildet, sondern gleichsam auf der anderen Seite des Doppelventilkörpers 43, der hier eine Lippendichtung aufweist. Es ist auch bereits erkennbar, daß das geschlossene Einlaßventil 43, 45 von der Kraft der Feder 44 entgegen dem Druck in der Vorratskammer 47 zugehalten werden muß. Andererseits wird das Auslaßventil 43, 46 durch eine Betätigung des Übersetzungs­ kolbens 12 geschlossen und nachfolgend das Einlaßventil 43, 45 geöffnet. Von der Übersetzungskammer 48 führt eine Durchbrechung 50 über den Kanal 51 letztendlich zum Servokolben 21 und dort in die Servokammer 24. Am Übergang zwischen der Übersetzungskammer 48 und der Durchbrechung 50 trägt der Fortsatz 46 des Über­ setzungskolbens 12, 60 eine Verdickung 61, der auf der Seite der Bohrung gegenüberliegend und den Eingang der Durchbrechung 50 umgebend eine Verdickung 62 zugeordnet ist. Wenn das Auslaß­ ventil 43, 46 geschlossen ist, liegen sich die beiden Verdickun­ gen 61 und 62 direkt gegenüber, so daß an dieser Stelle eine Drossel gebildet wird und die Einströmung von Druckluft aus der Übersetzungskammer 48 in die Durchbrechung 50 und den Kanal 51 in Richtung auf den Servokolben 21 nur gedrosselt erfolgen kann. Erfolgt dagegen eine solche Betätigung, daß der Übersetzungs­ kolben 12, 60 einen relativ großen Öffnungshub ausführt, über­ decken sich die Verdickungen 61 und 62 nicht, so daß eine vergleichsweise ungedrosseltere Einströmung der Druckluft in die Servokammer 24 erfolgen kann.

Diese besondere Ausbildung des Steuerventils 53 mit dem Doppel­ ventilkörper 43 erbringt den Vorteil, daß der Arbeitsraum 7 bei der Erstbefüllung mit hydraulischem Medium leichter befüllt werden kann. Dies wird im Zusammenhang mit Fig. 5 weiter erläu­ tert, die ein Detail der Ausbildung des Verstärkers 1 in der Nähe des Arbeitsraumes 7 zeigt. Auf dem einen Teil 59 des Übersetzungskolbens 12 ist eine Lippenmanschette 63 angeordnet, die mit sich axial erstreckenden Rippen 64 an dem Arbeitskolben 6 zusammenarbeitet. Auf die Darstellung gemäß Fig. 5 wird hingewiesen. Wenn der Anschluß 36 drucklos ist, wirkt sich die Feder 44 mit vergleichsweise erhöhter Kraft auf den Doppel­ ventilkörper 43 aus, so daß der Übersetzungskolben das Einlaß­ ventil 43, 45 nicht öffnen kann. Der Ventilkörper 43 stellt zu diesem Zeitpunkt einen Anschlag für die Begrenzung des Hubes des Übersetzungskolbens 12 dar, derart, daß die Lippenmanschette 63 keine Schließstellung erreichen kann. Diese Stellung wird dazu ausgenutzt, um hydraulisches Medium bei der Erstbefüllung in den Arbeitsraum 7 einzubringen. Andererseits kann aber bei anstehen­ dem Vorratsdruck in der Vorratskammer 47 eine Betätigung des Übersetzungskolbens 12 sehr wohl zu einem Öffnen des Einlaß­ ventils 43, 45 führen, wie es für eine normale, ordnungsgemäße Betätigung erforderlich ist. Andererseits aber läßt sich diese Ausbildung auch im Notfall für eine Notsituation anwenden, wenn beispielsweise die Versorgung mit Vorratsluft ausgefallen ist. Auch in diesem Falle fehlt dann zwar die Teilentlastung des Ventilkörpers 43, und die Kraft der Feder 44 wirkt sich voll auf den Doppelventilkörper 43 aus. In diesem Notfall jedoch wird der Fahrer gezwungen, durch eine erhöhte Fußkraft einen erhöhten hydraulischen Druck in dem Geberzylinder 55 zu erzeugen, der ab einer gewissen Druckhöhe in der Lage ist, den Doppelventilkörper 43 entgegen der Kraft der Feder 44 zu verschieben. Da in der Vorratskammer 47 kein Vorratsdruck ansteht, kann auch eine Servounterstützung nicht erfolgen. In vorteilhafter Weise wird jedoch durch die Bewegung des Übersetzungskolbens 12 in Richtung auf den Servokolben 21 über die Lippenmanschette 63, die mit dem Arbeitskolben 6 ein Sperrventil 65 bildet, eine vollständige Trennung des Kolbenraums 19 von dem Arbeitsraum 7 erreicht, so daß sich die Volumenübersetzung zwischen diesen beiden Räumen nicht nachteilig auswirken kann. Es ist dann trotzdem möglich, einen Geberzylinder 5 mit relativ kleinem Volumen zu benutzen, um das insoweit größere Volumen in dem Arbeitsraum 7 zu verschieben, wobei entsprechend dem Flächenverhältnis zwar eine Untersetzung der übertragbaren Kraft erfolgt und der Fahrer gezwungen wird, die erhöhte Fußkraft zur Betätigung des Nehmer­ zylinders 11 rein körperlich aufzubringen.

Claims (11)

1. Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeu­ gen, insbesondere für eine Bremse oder eine Kupplung, mit einem Gehäuse (2), in dem ein hydraulisch über einen Geberzylinder (5) versorgbarer Arbeitskolben (6) für einen Nehmerzylinder (11), ein pneumatisch beaufschlagbarer Servokolben (21), ein Steuer­ ventil (53) für die Beaufschlagung des Servokolbens (21) und ein Übersetzungskolben (12) vorgesehen sind, wobei an dem Über­ setzungskolben (12) durch ein erstes Flächenverhältnis eine erste Übersetzung zwischen dem hydraulischen, über den Geberzy­ linder (5) eingesteuerten Druck und dem pneumatischen Druck ge­ bildet ist, während durch ein zweites Flächenverhältnis zwischen der Wirkfläche des Servokolbens (21) und der Wirkfläche des Ar­ beitskolbens (6) eine zweite Übersetzung geschaffen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) im wesentlichen als einach­ siger rotationssymmetrischer Körper ausgebildet ist, daß der Arbeitskolben (6) in dem einen Endbereich des Gehäuses (2) und der Servokolben (21) in dem anderen Endbereich des Gehäuses (2) angeordnet und beide über eine Kolbenstange (20) verbunden sind, und daß der Übersetzungskolben (12) und das Steuerventil (53) koaxial zur Achse (55) des Gehäuses (2) zwischen dem Arbeits­ kolben (6) und dem Servokolben (21) angeordnet sind.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungskolben (12) und das Steuerventil (53) ringförmig und die Kolbenstange (20) umgebend vorgesehen sind.

3. Verstärker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungskolben (12) dem Arbeitskolben (6) zugekehrt und das Steuerventil (53) dem Servokolben (21) zugekehrt angeordnet sind.

4. Verstärker nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Übersetzung an dem Übersetzungskolben (12) durch Änderung des Flächenverhältnisses veränderbar ist.

5. Verstärker nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Steuerventil (53) in einem im Gehäuse (2) ortsfest unterbringbaren Einsatz (40) vorgesehen ist und einen federnd aufgehängten Doppelventilkörper (43) aufweist, der hohl ausge­ bildet ist und mit der Kolbenstange (20) einen Entlüftungskanal (54) bildet.

6. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Kolbenstange (20) ein Kanal (51) für die Verbindung einer dem Übersetzungskolben (12) zugeordneten Über­ setzungskammer (48) mit einer dem Servokolben (21) zugeordneten Servokammer (24) vorgesehen ist, und daß in dem Kanal (51) koaxial zu der Achse (55) des Gehäuses (2) ein Drosselrück­ schlagventil (52) vorgesehen ist.

7. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungskolben (12) und das Steuerventil (53) in der Kolben­ stange (20) untergebracht sind.

8. Verstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersetzungskolben (12) dem Arbeitskolben (6) zugekehrt und das Steuerventil (53) dem Servokolben (21) zugekehrt angeordnet sind.

9. Verstärker nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Übersetzungskolben (12) einen Fortsatz (46) auf­ weist, der mit dem Doppelventilkörper (43) das Auslaßventil (43, 46) für die Übersetzungskammer (48) bildet, und daß der Fortsatz (46) einerseits und ein Teil der Kolbenstange (20) andererseits mit sich axial begrenzt erstreckenden radialen Verdickungen (61, 62) versehen sind, die ein Drosselventil mit veränderlicher Drosselwirkung bilden.

10. Verstärker nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß auf dem Arbeitskolben (6) ein Rückschlagventil (32) angeordnet ist, welches in der nicht betätigten Stellung von einem Fortsatz des Übersetzungskolbens (12) in Offenstellung gehalten ist.

11. Verstärker nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Kolbenraum (19) für den hydraulischen Druck und dem Arbeitsraum (7) des Arbeitskolbens (6) ein Sperr­ ventil (65) vorgesehen ist, das bei Ausfall der Druckluft bei der Einsteuerung des hydraulischen Druckes in seine Schließ­ stellung übergeht
12. Verstärker nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Doppelventilkörper (43) des Steuerventils (53) auf seiner die Feder (44) abstützenden Rückseite in der Offenstellung des Steuerventils (53) vom ausgesteuerten Druck beaufschlagt ist.