DE2317958B2 - Hydraulischer Kraftverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kraftverstärker mit den im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Merkmalen.

Hydraulische Kraftverstärker werden zur Verstärkung einer von einer Bedienungsperson ausgeübten mechanischen Kraft eingesetzt, beispielsweise bei der Betätigung von Bremssystemen.

Ein hyraulischer Kraftverstärker mit den im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Merkmalen ist aus der US-PS 28 65 335 bekannt. Der dort vorgesehene Doppelventilkörper wird nur unter der Wirkung des Druckmittels, nicht aber aufgrund einer eigenen Druckfeder in seiner geschlossenen Stellung gehalten. Dies kann in bestimmten Einbauanlagen einen völlig dichten Abschluß unmöglich machen.

Bei dem bekannten Kraftverstärker erfolgt weiterhin die mechanische Betätigung an einer äußeren Stirnseite des Eingangskolbens, und zwar über eine an dieser Stirnseite angreifende Rolle, die mit dem Fußpedal mechanisch verbunden ist Abgesehen davon, daß durch diesen außen liegenden Kraftangriff eine geschützte und gegen Beschädigungen gesicherte Betätigung nicht möglich ist, besteht bei einer solchen Krafteinleitung auch die Gefahr, daß bei nicht genauem zentrischen Kraftangriff auf den Eingangskolben nicht unerheblich

Kippkräfte einwirken, die sich auf eine einwandfreie Betätigung des Kraftverstärkers ungünstig auswirken.

Ein mit Druckluft arbeitender Kraftverstärker, bei dem der Doppelventilkörper eine ihn auf seine ■; Stirnfläche zu drücken suchende Druckfeder ausweist, ist aus der US-PS 27 79 314 bekannt. Jedoch besteht auch bei dieser bekannten, konstruktiv sehr aufwendigen Bauart die Gefahr, daß die Kraft nicht genau zentrisch angreift und dadurch Kippkräfte entstehen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen hydraulischen Kraftverstärker der eingangs angegebenen Art, so auszubilden, daß er im Vergleich zu den bekannten Kraftverstärkern störungsunempfindlicher und baulich einfacher hinsichtlich des Betätigungsmechanismus im Bereich der Krafteinleitung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs enthaltenen Merkmale gelöst

Es ergibt sich hierdurch eine einfache, geradlinige Hintereinanderschaltung der zur Übertragung der Eingangsverstellkraft dienenden Betätigungsmittel und zugleich eine im Vergleich zu der aus der US-PS 28 65 335 bekannten Bauart bessere Zentrierung der eingeleiteten Kraft. Es konzentrieren sich nämlich auf engem Raum Ventilsitz und Druckfeder gegenüber Betätigungsstange, Eingangskolben und Doppelventilkörper. Hierzu trägt besonders vorteilhaft die am einstehenden Stirnende der Betätigungsstange vorgesehene Ausnehmung zur Zentrierung der Kugel bei.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch den hydraulischen Kraftverstärker in der freigegebenen Stellung,

F i g. 2 einen Teilschnitt durch den hydraulischen Kraftverstärker in der betätigten Stellung.

In F i g. 1 ist mit 10 das den Kraftverstärker bildende Ventil mit geschlossener Mitte bezeichnet, das ein Einlaßgehäuse 11, ein Auslaßgehäuse 12 und Befesti-4R gungsaugen 14, 16 aufweist. Das Einlaßgehäuse 11 besitzt eine Einlaßbohrung 18, einen darin axial verschiebbaren Eingangskolben 20, der Steuerflächen 22 und einen Kanal 24 aufweist. Bei Betätigung eines an einer Stütze 106 schwenkbar gelagerten Pedals 104 wird die Kraft über eine mit dem Pedal gekoppelte und in einer den Eingangskolben 20 zentrisch durchdringenden Bohrung 40 einstehenden Betätigungsstange 26 auf eine Kugel 30 geleitet, die bei Verschiebung der Betätigungsstange 26 in Arbeitsrichtung auf einen in der Bohrung 40 so vorgesehenen Anschlag 44 aufläuft, wodurch der Eingangskolben 20 in Arbeitsrichtung, d. h. in der Zeichenebene nach rechts verstellt wird. Zur Zentrierung der Betätigungsstange 26 an der Kugel 30 weist das in die Bohrung 40 einstehende Stirnende der Betäti-'55 gungstange 26 eine Ausnehmung 28 auf. Betätigungsstange 26, Eingangskolben 20 und Einlaßgehäuse 11 werden durch Sicherungsringe 32, 34, 36 lagegerecht gehalten. Eine abgeschrägte Scheibe 35 mit einem im Vergleich zur Bohrung 40 kleineren Außendurchmesser bo ermöglicht eine Verstellbewegung des an der Kugel 30 angrenzenden Stirnende in bezug auf die Kugel. Hierdurch ist auch eine geringfügig von der geradlinigen Richtung abweichende Krafteinleitung gewährleistet. Durch einen Staubschutz 38 wird die gesamte h"i Anordnung nach außen hin geschützt.

Die Bohrung 40 erstreckt sich über die gesamte Länge des Eingangskolbens 20 und besitzt einen weiteren Anschlag 46, sowie eine Schlitzausnehmung 50.

In einem Kanal 51 ist ein Doppelventilkörper 52 verstellbar gelagert, welcher die von einer nicht dargestellten Druckflüssigkeitspumpe über den Einlaß 54 und entlang der Steuerflächen 22 und durch den Kanal 24 einströmende Druckflüssigkeit, steuert. Der Doppelventilkörper 52 besitzt einen ersten Steuerkolben 58 mit einer Sitzventilfläche 56 und einen zweiten Steuerkolben 60 mit einer Sitzventilfläche 62. Der Steuerkolben 58 bildet mit dem Anschlag 46 ein erstes Sitzventil, während der Steuerkolben 60 zusammen mit einer am Ausgangskolben 68 zentrisch angeordneten Schulter 6V ein weiteres Sitzventil bildet.

In der Bohrung 40 ist eine verhältnismäßig weiche Druckfeder 43 angeordnet, die sich mit ihrem einen Ende unmittelbar an der rechten Seite 55 der Kugel 30 und mit ihrem anderen Ende unmittelbar an der Frontfläche 57 des Steuerkolbens 58 abstützt, um so den Doppelventilkörper 52 stets nach rechts in seine geschlossene Stellung zu bringen.

Wenn die Ventilfläche 56 des ersten Steuerkolbens 58 an dem Anschlag 46 des Eingangskoibens 20 anliegt, so liegt die Ventilfläche 62 des zweiten Steuerkolbens 60 außerhalb der Stirnfläche 64 des Eingangskolbens 20. Zu beachten ist, daß in der neutralen Stellung ein schmaler Spalt 65 zwischen dieser Stirnfläche 64 und der Vorderfläche 66 des den Verstärkerkolben darstellenden Ausgangskolbens 68 aufrechterhalten wird, da der Eingangskolben 20 kürzer als die Einlaßbohrung 18 ist. Mit Hilfe des Doppelventilkörpers 52 ist es möglich, das einströmende Druckmittel durch den Eingangskolben 20 und das ausströmende Druckmittel durch den Ausgangskolben 68 zu steuern.

Das Auslaßgehäuse 12 besitzt eine Bohrung 70 zur axial verschieblichen Lagerung des Ausgangskolbens 68. Dieser Ausgangskolben 68 besitzt auf seiner der Vorderfläche 66 abgewandten Seite einen ausgebohrten rückwärtigen Teil 72. Der Außenumfang 74 des Ausgangskolbens 68 ist mit einer Steuerfläche 76 und mit Dichtungen 78, 78a versehen. Die Steuerfläche 76 stellt zusammen mit einem Verbindungskanal 82 eine Verbindung zwischen dem Auslaß 80 und einem zentrischen Kanal 45 im Ausgangskolben 68 her.

Im Boden 84 des rückwärtigen Teils 72 befindet sich eine Sitzfläche 86 zur Aufnahme des Führungsteils 88 einer Ausgangsstange 90. Diese ist mit einer Stützplatte 92 versehen, die zusammen mit einem Verschlußstück 94 zur Abstützung einer Rückholfeder 96 dient.

E>ie Ausgangsstange 90 erstreckt sich durch eine öffnung 98 des Verschlußstücks 94. Die Ausgangsstange 90 ist ebenfalls mit einem Staubschutz 100 versehen. Das Verschlußstück 94 wird durch einen Sicherungsring 102 gehalten. Es ist durchaus möglich, die mechanische Ausgangsstange 90 durch ein hydrostatisches Abtriebsglied zu ersetzen.

Es sei angenommen, daß keine Pedalkraft auf den Eingangskolben 20 einwirkt. Dieser wird dann durch die Rückholfeder 96 über den Ausgangskolben 68 in seine linke Endstellung bewegt. Die Federkraft der Rückholfeder 96 in Verbindung mit der wirksamen Vorderfläche 66 des Ausgangskolbens 68 ist so ausgewählt, daß ein ausreichender Sicherheitsfaktor vorhanden ist, um die Einrichung in ihre Neutralstellung zu bringen, wenn das Pedal 104 freigegeben und keine Kraft auf die Betätigungsstange 26 ausgeübt wird. Es versteht sich, daß andere Rückholmittel als dargestellt vorgesehen sein können. Beispielsweise kann das Pedal selbst mit einer Rückholfeder ausgerüstet sein, die den Eingangskolben 20 in seine Neutralstellung zurückholt, und es kann auch eine zweite Rückholeinrichtung für den Ausgangskolben 68 vorhanden sein.

Im Betriebszustand wird der hydraulische Kraftverstärker 10 durch Niedertreten des Pedals 104 mechanisch betätigt. Die an dem Pedal 104 gelenkig angeschlossene Betätigungsstange 26 erstreckt sich zentrisch in das rückwärtige Ende 108 des Einlaßgehäuses 11. Wird durch den Einlaß 54 ein Druckmitte! eingelassen, so wird dadurch der Doppelventilkörper 52

κ.· nach rechts gedrückt, so daß sich die Ventilfläche 56 des ersten Steuerkolbens 58 gegen den Anschlag 46 des Eingangskolbens 20 legt, wodurch jegliche Druckrtiittelströmung unterbunden wird. Es versteht sich, daß bei einer vertikalen Anordnung des Ventils 10 mit einem oben liegenden Gehäuse 11 die Schwerkraft die notwendige Anlage des Doppelventilkörpers garantieren würde, so daß keine Flüssigkeit ausströmen könnte. In der dargestellten horizontalen Lage kann jedoch geringfügig Druckmittel ausströmen, bevor das Ventil schließt

Bei Betätigung des Pedals 104 werden die Kräfte auf den Eingangskolben 20 übertragen, so daß dieser nach rechts in seine in F i g. 2 dargestellte Lage verschoben wird. Der Eingangskolben 20 bewegt sich in den Spalt 65 und nimmt dabei den Doppelventilkörper 52 mit, bis die Ventilfläche 62 des zweiten Steuerkolbens 60 sich an der Schulter al anlegt. Eine weitere Bewegung des Eingangskolbens 20 nach rechts führt zu einem öffnen des durch den Steuerkolben 58 und den Anschlag 46

i» gebildeten Sitzventile, da der Doppelventilkörper 52 an einer weiteren Bewegung gehindert wird, und zwar durch das Schließen des durch den Steuerkolben 60 und der Schulter 67 gebildeten Sitzventils.

Wenn sich der Ausgangskolben 68 geringfügig nach

r> rechts bewegt hat, steht die gesamte Vorderfläche 66 dieses Kolbens zur Beaufschlagung mit Hochdruckflüssigkeit zur Verfugung. Damit wirken der Eingangskoiben 20 und der Ausgangskolben 68 als Differentialkolben. Wenn ein Flüssigkeitsverlust eintritt oder der Steuerkolben 60 sich von seinem Sitz abhebt, läuft Flüssigkeit in den Flüssigkeitstank ab, und der Ausgangskolben 68 bewegt sich zurück auf den Eingangskolben 20, wodurch der erste Steuerkolben 58 das von ihm gebildete Sitzventil öffnet und somit Hochdruckflüssigkeit einströmen kann, um den Verlust auszugleichen.

Bei Ausfall der Druckmittelversorgung ist dennoch eine Betätigung möglich, nämlich durch eine mechanische direkte Kraftübertragung vom Pedal 104 über den Eingangskolben 20 und den Ausgangskolben 68. Durch diese mechanische Betätigung merkt die Bedienungsperson, wenn die Hochdruckflüssigkeitsseite ausgefallen ist.
Nach Freigabe des Pedals 104 wird die Funktion der Kolben umgekehrt, d. h., der Ausgangskolben 68 wird unter der Wirkung der Rückholfeder 96 das antreibende Glied: Er treibt den Eingangskolben 20 nach links. Wenn der Eingangskolben sich nach links bewegt, schließt das Sitzventil 46, 56, während das Sitzventil 60, 67 öffnet

ho Damit wird die Hochdruckflüssigkeit im Raum zwischen dem Eingangs- und Ausgangskolben über den Kanal 82 und die Steuerfläche 76 sowie den Auslaß 80 abgelassen, so daß stromab des Steuerkolbens 58 ein Niederdruckbei'eich und stromauf ein Hochdruckbereich vorhanden

»'· ist. Sowohl der Eingangskolben 20 als auch der Ausgangskolben 68 bewegen sich unter der Kraft der Rückholfeder % nach links, so daß diese unter Druck stehen, bis die Freigabestellung erreicht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydraulischer Kraftverstärker mit einem Steuerventil, das als Doppelsitzventil ausgebildet ist, dessen das steuerungsaktive Teil darstellender Doppelventilkörper in der arbeitsunwirksamen Stellung die Druckmittelzufuhr zum Arbeitsraum des Verstärkerkolbens unterbindet und diesen Raum mit dem Druckmittelauslaß verbindet, und mit einem dem Verstärkerkolben axial vorgelagerten Eingangskolben, der in einer ihn zentrisch durchdringenden Bohrung den Doppelventilkörper des Doppelsitzventils aufnimmt, dessen in der arbeitsunwirksamen Stellung den Druckmittelauslaß aus dem Arbeitsraum des Verstärkerkolbens freigebender Verschlußkörper bei axialer Verschiebung des Eingangskolbens in die Arbeitsstellung den diesem Verschlußkörper zugeordneter, im Verstärkerkolben angeordneten Ventilsitz verschließt und dessen in der arbeitsunwirksamen Stellung den Druckmitteleinlaß absperrender Verschlußkörper in der Anfangsphase der axialen Verschiebung des Eingangskolbens in die Arbeitsstellung den ihm zugeordneten, in der Bohrung des Eingangskolbens angeordneten Ventilsitz bis zum Absperren des im Verstärkerlcolben vorgesehenen Ventilsitzes geschlossen hält, und ferner mit einer auf den Eingangskolben einwirkenden Betätigungsstange, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (26) in die den Eingangskolben (20) zentrisch duchdringende Bohrung (40) einsteht und an ihrem einstehenden Stirnende eine Ausnehmung zur Zentrierung einer Kugel (30) aufweist, die bei Verschiebung der Betätigungsstange (26) in Arbeitsrichtung auf einen in der Bohrung (40) vorgesehenen Anschlag (44) aufläuft, und daß in dieser Bohrung (40) eine Druckfeder (43) angeordnet ist, die sich mit ihrem einen Ende unmittelbar an der Kugel (30) und mit ihrem anderen Ende unmittelbar am Doppelventilkörper (52) abstützt.