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Be sc h r e i b ung Mit Druckunterschied betriebener Servogeber Die
Erfindung betrifft einen Servogeber, bei dem ein Kraftabgab glied durch Beaufschlagen
einer beweglichen Wand mit unterschiedlichem Druck verschiebbar ist, mit einer ein
im wesentlichen ringförmiges Auflager bildenden Auflagerplatte, einem Ventil, mit
dem der Druck auf einer Seite der beweglichen Wand relativ zu dem auf der anderen
Seite herrschenden Druck veränderbar ist, und einer ringförmigen Biege platte, die
sich im Betrieb konisch verformt, um über ein Eingabeglied einem Benutzer eine Reaktionskraft
zu vermitteln und die eine Vielzahl einzelner,sich radial erstreckender Finger aufweist,
die von einer Halterung beweglich abgestützt und in regelmäßigen Umfangsabständen
voneinander radial festgelegt sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Servogeber zu schaffen,
der bei kleinerer Kraftverstärkung (d.h. bei niederen Pedalkräften) gut steuerbar
ist und der bei höheren Pedalkräften eine hohe Unterstützung für "hartes oder kräftiges"
Bremsen liefert.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die Finger
um das Auflager herum elastisch verbiegbar sind, so daß sich der wirksame Radius
des Auflagers bei Verbiegen der Finger vergrößert.
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Die Finger sind in Art von Blattfedern etwas biegsam ausgebildet,
so daß die Krafteingabe/Kraftabgabekennlinie des Servogebers sich stärker einer
vorbestimmten idealen Linie nähert.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung
hesid.eise und mit vorteilhaften Einzelheiten erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen
Querschnitt durch eine Ausfühungsform eines Servogebers; Fig. 2 einen Ouerschnitt
eines Details des Servogebers mit der Biegeplatte und der Auflagerplatte; Fig. 3
eine schematische Vorderansicht zur Darstellung der effektiven Belastungspunkte
eines Fingers, der einen Teil der Biegeplatte bildet; und Fig. 4 eine Kurve zur
Darstellung der Abgabekraft in Abhängigkeit von der Eingabekraft des Servogebers.
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Der in Fig. 1 dargestellte Servogeber hat die Bauart, wie sie in
der Patentanmeldung P 23 20 853 beschrieben ist, und dient im folgenden nur als
Beispiels eines Servogebers, für den die Erfindung verwendbar ist.
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Der Servogeber eist ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Gehäuse auf,
das aus zwei zylindrischen, becherförmigen Teilen 12 und 14 zusammengesetzt ist,
dessen Umfangsreinder mit einander entsprechend geformten, radial auswarts gerichteten
Flanschen 16, 18 ausgebildet sind, die einander entsprechende Bördelungen 20 und
22 aufweisen, zwischen denen der verdickte, äußere Umfangsrand 23 einer elastischen
Membran 24 festgeklemmt ist. Die Membran 24 dient dazu, das Innere des Gehäuses
10 in zwei Fluidkammern 26 und 28. zu teilen. Zwischen ihrem inneren und äußeren
Rand weist die elastische Membran 24 eine Anzahl von verdickten Abstützansätzen
30 auf, die im nicht betätigten Zustand des Servogebers an einem sich radial erstreckenden
Bereich der »bschlußwand des Gehäuseteils 14 anliegen.
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Der Servogeber enthalt einetellerartige Ventilanordnung 31, die einen
insgesamt zylindrischen Ventilkörper 32 mit einer inneren Bohrung 34 aufweist, die
sich axial zum Gehäuse des Servogebers erstreckt. Die Innenbohrung 34 des Ventilkörpers
32 ist mit drei Bereichen 36, 38, 40 verschiedener Durchmesser ausgebildet, wobei
der hintere Durchmesser 36,(rechte Seite in Fig. 1) den größten Durchmesser und
der vordere Bereich 40 den kleinsten Durchmesser aufweist. Die Bohrungabereiche
38 und 40 sind voneinander durch eine Schulter 42 getrennt, während die Bohrungsbereiche
36 und 38 über eine kegelstumpfförmige Fl;acheVverbunden sind, die einwärts zur
Vorderseite des Servogebers (d.h. nach links gemäß Fig. 1) abgeschrägt ist. In-dem
Bohrungsbe-reich 40 ist beweglich ein zylindrisches Druckglied 46 aufgenommen, dessen
rückwärtiges Ende mit einem Kugelsitz ausgebildet ist, der eine entsprechende, am
vorderen Ende einer Ventilbetätigungastange 48 ausgebildete Kugel aufnimmt. Das
vordere Ende des Druckgliedes 46 ragt bis über den Bohrungsbereich 40 hinaus und
nimmt in einem Bereich 50 mit verringertem Durchmesser die radialen inneren Enden
einer Mehrzahl von steifen, sich radial erstreckenden, nach außen divergierenden
Finger 51 auf, die zusammen eine Biegeplatte 52 bilden. Die Rückseiten der radialen
inneren Enden der Finger liegen an einer Schulter 53 am Druckglied 46 an.
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Die nach hinten zeigenden Seiten der die Biegeplatte 52 bildenden
Fger dienen als Abstützung für einen sich radial erstrekkendPn Bereich der elastischen
Membran 24 und die Enden der außen ren Bereiche der Finger werden von einem zu einem
Flansch gebogenen Ring 54 abgestfitzt, der in einen axial gerichteten Bereich 55
der elastischen Membran 24 eingepaßt ist, über den der äußere Umfangsrand 23 der
Membran mit ihrem sich radial erstreckenden Bereich verbunden ist.
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Innerhalb des mittleren Bohrungabereiches 38 des Ventilkörpers 32
ist ein axial nachgiebiges Ventilverschlußglied 60 angeordnet, dessen rückwërtiges,
verdicktes Ende starr an dem vorderen, abgeschregten, kegelstumpfförmigen Bereich
44 der BoWung mittels eines Haltegliedes 62 festgeklemmt ist, das einen rohrförmigen
Körper mit einem kegelstumpfförmigen Bereich 64 daran aufweisen kann,
der
verformt wird, wenn der Körper in seine Lage eingeschoben wird, um einen dichten,
selbstsperrenden, festen Sitz für das Halteglied zu bilden. In einer anderen Ausführungsform
kanndas Halteglied ein mit Außengewinde versehenes, zylindrisches Rohr, wie in Fig.
1 dargestellt, sein. Zwischen dem Halteglied 62 und einem an der Ventilbetätigungsstange
48 angebrachten Bund 68 wirkt eine Schraubenfeder 66, um die Stange 48 in rückwartige
Richtung des Geh3uses des Servogebers in Richtung auf ihre nicht betätigte Lage
zu drücken. Das vordere Ende des Ventilverschlußgliedes 60 ist ebenfalls verdickt
und bildet eine flache, sich radial erstreckende Fläche 70, die sowohl mit einem
äußeren zylindrischen Ventilsitz 7, der durch die Schulter 42 gebildet ist, und
einem inneren, zylindrischen Ventilsitz 74 zusammenwirken kann, der am rückwärtigen
Ende des Druckgliedes 46 gebildet ist.
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Das Innere des vorne verdickten Bereiches des Ventilverschlußgliedes
60 ist mit'einem Versteifungsring 76 versehen. Zwischen dem vorderen verdickten
Bereich des Ventilverschlußgliedes 60 und einem einwärts gerichteten Flanschbereich
79 am Hal8glied 62 wirkt eine sich axial erstreckende Schraubenfeder 78 derart,
daß sie den vorderen verdickten Bereich des Verschlußgliedes 60 in Richtung auf
die Ventilsitze 72 und 74 drückt.
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Das rückwärtige Ende der Bohrung 34 des Ventilkörpers steht mit der
Atmosphäre in Verbindung, während der Ventilsitz 72 über einen Durchlaß 82 in einem
vorderen, verdickten Bereich 84 des Ventilkörpers 32 und über Zwischenräume zwischen
den die Biegeplatte 52 bildenden Fingern mit der vorderen Kammer 26 des Servogebergeheuses
in Verbindung steht. Die ckwärtige Kammer 28 des Serv 4etruses steht mit einer Kammer
86 in Verbindung, die in dem verdickten Bereich 84 des Ventilkörpers 32 vor dem
Ventilsitz 72 angeordnet ist.
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Zwischen ihren Enden liegen die die Biegeplatte 52 bildenden Finger
an ihrer Vorderseite an einem ringförmigen Auflager 88 an, das neben dem Umfang
einer kreisSörmigenAuflagerplat990 ausgebildet ist, die zentral an einer Abgabestange
des Servogebers angebracht ist. Das rtick1^7irtige Ende der Abgabestange 92 ist
beweglich in einer Bohrung 94 des Druckgliedes 46 aufgenommen, wobei
zwischen
dem inneren Ende dieser Bohrung 91 und der rückwärtigen Endflnche der Stange 92
ein axiales Spiel 96 belass-en st; das vordere Ende der Stange 92 tritt durch die
Vorderwand es Gehäuseteils 12 in einer fluiddichten Stopfbüchse 98 hindurch. Die
Auflagerplatte 90 ist gegen die Biegeplatte 52 mittels einer Schraubenfeder 100
vorgespannt, die zwischen der Auflagerplatte 90 und der sich radial erstreckenden
Innenfläche des Gehiuseteils 12 wirkt.
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Ein etwa becherförmiges Ringteil 102 ist mittels umgebogener Ansätze
104 am vorderen Ende des Ringteils 102, die sich durch entsprechende, winkelig voneinander
entfernte Öffnungen 106 in, derAUflayerplatte9o hindurcherstrecken, koaxial an der
Aufiagerplatte 90 angebracht. Am rückwärtigen Ende des becherförmigen teils 102
ist ein radial nach außen gerichteter Flansch 1o8 ausge bildet, der fest bzw. starr
in einer ringförmigen Aussparung 110 im vorderen Ende des Ventilkörpers 32 mittels
eines einwärts gerichteten Flanachbereiches 112 eines Halterings 114 angeordnet,
wobei der Haltering 114 über zusammenwirkende Innen- und Außengevindn am Haltering
114 und dem Vetilkörper 32 am Ventilkörper 32 befestigt ist. Die die Biegeplatte
52 bildenden Finger 51 erstrecken sich frei durch zugehörige in Umfangsrichtung
voneinander entfernte Öffnungen (nicht dargestellt) im becherförmigen Ringteil 10L.
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Der Haltering 114 wird zusatzlich verwendet, um das radial innere
Ende der Membran 24 relativ zum Ventilkörper 32 fest anzuordnen, indem er einen
einwärts gerichteten Flanschbereich 25 der Membran zwischen sich und dem Ventilkörper
32 festhält.
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Die Funktion des beschriebenen Servogebers ist die folgende: Im nicht
betätigten Zustand des Servogebers wird das Druckglied 46 durch die von der Feder
100 über die Biegeplatte 51 ausgeübte Kraft gemäß Fig. 1 nach rechts gedrängt, so
daß der Ventilsitz 74 am Druckglied mit der Fläche 70 am Ventilverschlußglied 76
in Eingriff ist und das letztere nach rechts drückt. Unter diesen Bedingungen sind
beide inneren Kammern 26 und 28 des Gehäuscs
von der Atmosphsre
durch das erste tellerförmige Ventil, das durch die ertsahnten Bauteile 70, 74 gebildet
ist, isoliert; die beiden Kammern 26 und 28 sind aber über den Durchlaß 82 und ein
offenes, zweites telerförmiges Ventil, das durch den anderen Ventilsitz 72 und die
Fläche 70 des Ventilverschlußgliedes 76 gebildet ist, miteinander verbunden. Beide
Kammern 26 und 28 sind in diesem Zustand des Servogebers über einen Unterdruckanschluß
120 an Unterdruck angeschlossen und der Servogeber ist in seinem Unterdruck unterstütztem
Zustand.
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Eine Bewegung der Betatigungsstange 48 nach links, beispielsweise
durch Betätigen eines Fußpedals, bewirkt, daß das Druckglied 46 ihm folgt. Während
dieser Bewegung bleibt das erste tellerartige Ventil wegen der Feder 78 geschlossen.
Wenn die Fläche 70 des Ventilverschlußgliedes 76 mit dem Ventilsitz 72 in Eingriff
kommt, schließt das zweite tellerartige Ventil und trennt die Kamc mern 26, 28 voneinander.
Eine weitere Bewegung des Druckgliedes 46 nach links bewirkt, daß sich der Ventilsitz
74 von der Fläche 70 abhebt, so daß sich das erste tellerartige Ventil öffnet und
die rückwärtige Kammer 28 mit der Atmosphäre verbindet. Der so an der Membran entwickelte
Druckunterschied bewirkt dann eine Verschiebung der Membran und der Abbiegeplatte
51 nach links gegen die Kraft der Feder 100; diese Bewegung wird über die Auflagerplatte
90 auf die Abgabestange 92 übertragen.
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Die als Folge des Druckunerschieds auf die Biegeplatte 51 wirkenden
Krczfte bewirken, daß sich diese Platte konisch um das ringförmigeAUfiager88 verbiegt,
wodurch eine nach rückwärts gerichtete Resktionskraft ausgeübt wird, die auf das
Druckglied und folglich auf die Betätigungsatange 48 ausgeübt wird und dem Benutzen
der Bremse ein "Gefühl" vermittelt.
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In der beschriebenen Anordnung bestehen die die Biegeplatte 52 bildenden
Finger 51 aus einem steifen Material, so daß sie sich im Betrieb des Servogebers
nicht biegen. Mit dieser Bauart wird eine Eingabekraft/Abgabekraftkennlinie A gemäß
Fig. 4 erreicht.
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Wenn die Finger eine gewisse Elexibilität aufweisen, wird eine Eingabekraft/Abgabekraftkennlinie
oder ein Verstärkungsverhältnis
C erhalten, das bei höheren Eingabekraften
in Richtung auf ein höheres Verstärkungsverhältnis zielt.
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Im nicht betätigten Zustand der Bremse besteht auf beiden Seiten
der flexiblen Finger, die die Biegeplatte bilden, Unterdruck und entsprechend wirkt
keine Kraft auf die Finger. Wenn die Bremse betätigt wird, wird auf eine Seite der
auf den Fingern aufruhenden Membran Luft gelassen, wodurch eine Kraft F radial nach
f di AUflagyrplattewirktX wie in Fig. 2 gezeigt. Diese Kraft F hängt von der Eingabekraft
ab und erhöht sich entsprechend mit der Pedalkraft.
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Wie in Fig. 3 dargestellt, ist anfangs, wenn die Kraft F fehlt oder
sehr klein ist, jeder Finger mit der Auflagerplatte an Punktstellen A7A1 an den
zwei Kanten der Finger in Eingriff. Der von jedem Finger gebildete Hebel hat somit
einen wirksamen Hebelarm R1. enn die Kraft F zunimmt, biegen sich die verwendeten
Finger, die eine gewisse Flexibilitit aufweisen, um das Auflager 88 der Auflagerplatte,
wodurch sich Al A2 nähert, so daß R1 sich R2 nähert. Da R2 größer als,R1 ist, nimmt
der wirksame, durch jeden Finger gebildete Hebelarm zu, wodurch wiederum eine Vergrößerung
des Verstärkungsverhältnisses des Servogebers, wie durch die Kurve C dargestellt,
entsteht.
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Das Biegen der Finger geschieht innerhalb der Elastizitätsgrenzen
des Fingermaterials, so daß keine bleibende Verformung auftritt und die Finger bei
einer Verminderung der Kraft F auf Null beim Freigeben der Bremse ihre ursprüngliche
flache Form wieder annehmen.
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Patentansruch: