DE2605625A1

DE2605625A1 - Hydraulischer servomotor

Info

Publication number: DE2605625A1
Application number: DE19762605625
Authority: DE
Inventors: Jean-Jacques Carre; Roland Muterel
Original assignee: DBA SA
Current assignee: Bendix France SA
Priority date: 1975-03-04
Filing date: 1976-02-12
Publication date: 1976-09-16
Also published as: DE2605625C2; FR2303185B1; SE411379B; JPS5824300B2; GB1505451A; US4050251A; JPS51132375A; FR2303185A1; IT1055922B; SE7601784L

Description

Hydraulischer Servomotor

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Servomotor, insbesondere für die Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges. i

Frühere Vorschläge, besonders die der französischen Patentschrift ,No. 2 188 o72.betreffen einen hydraulischen Servomotor mit einem jGehäuse, in welchem ein Kolben eine Steuerkammer von einer Nutz-

kammer trennt, wobei der Servokolben unter dem Einfluß eines in ; der Steuerkammer herrschenden Druckes in das Innere der Nutzkammer! ι verfahren wird und der Druck durch ein Verteilerventil gesteuert j wird, das an eine Hochdruckströmungsmittelquelle sowie an ein j Reservoir angeschlossen ist, und über eine vom Fahrer bediente ■■ Kolbenstange betätigt wird, welche den Kolben im Falle eines I Druckausfalles in der Steuerkammer bewegt.

Die in dieser französischen Patentschrift beschriebene Vorrichtung

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'umfaßt zwischen der Kolbenstange und dem Verteilerventil eine
Übersetzung in der Form einer mechanischen Hebelsteuerung, welche
im Falle eines Druckausfalles in der Steuerkammer zurückgezogen
werden kann, damit die Kolbenstange den Kolben direkt betätigen
kann. Die Steuerung umfaßt auch Hebel von solchen Abmessungen,
daß der entsprechende Weg der Kolbenstange bei einem gegebenen
Kolbenhub kleiner ist als der Kolbenhub während des Normalbetriebes der Vorrichtung, d.h., wenn Druckströmungsmittel in der Steuerkammer vorhanden ist. Obwohl sie einwandfrei arbeiten, weisen diese eine Änderung des Hubverhältnisses zulassende Hebelübersetzungsr vorrichtungen den Nachteil auf, stets ziemlich bruchanfällig und i schwach zu sein, und außerdem ist ihre Fertigung ziemlich teuer,
wenn ggf. ein vollständiges Zurückfahren des Hebels gewährleistet ^; werden soll. Ein nicht einwandfrei arbeitender Rückzug würde dazu i führen, daß die durch den Fahrer ausgeübte Kraft durch den Hebel : auf den Servokolben übertragen wird, wobei der Hebel Schaden er- '.. leiden würde.

Eine häufiger angetroffene Schwierigkeit bei hydraulischen Servo- ■ (motoren für die Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, bei welchen das I

I I

!Gehäuse die durch einen Kolben getrennten Steuer- und Nutzkammern j

i ■ ' I

!enthält, ergibt sich aus der Wahl eines großen Kolbendurchmessers,j

jum dem Servomotor kürzere Abmessungen zu verleihen. Wenn dann die ·

I !

jBremshilfe ausfällt, muß der Fahrer erhebliche Kraft aufwenden,

um den Servokolben zu bewegen.

Um diese beiden Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß ein

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wie oben beschriebener hydraulischer Servomotor vorgeschlagen, bei welchem der Kolben einen in der Mittelöffnung eines Ringkolbens
angebrachten Innenkolben umfaßt sowie eine lösbare Kupplung, damit sich beide Kolben unter Normalbedingungen im Gleichlauf bewegen
können, und der innere Kolben im Falle eines Druckausfalles in
der Steuerkammer mit Hilfe der Kolbenstange allein bewegt werden
kann, und schließlich ein am Gehäuse befestigtes Auflager vorgesehen ist, um die Bewegung des Ringkolbens in das Innere der Steuerkammer zu begrenzen.

Erfindungsgemäß kann die Nutzkammer während des Normalbetriebes '

durch beide miteinander verbundene Kolben unter Druck gesetzt werden, um eine größere Nutzfläche zu ergeben als mit dem Innenkolben allein und daher auch einen kürzeren Pedalhub, wo ein Servomotor
im Bremskreis eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist. Außerdem wird
bei Ausfall der Bremshilfe nur eine mäßige Stellkraft am Pedal
erfordert, um den nötigen Bremsdruck in der Nutzkammer aufzubringen . j

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswe- j sentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

j Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemä-j

ßen hydraulischen Servomotor;

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch ein anderes Aus

führungsbeispiel der Erfindung; j

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-A-

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch ein weiteres Aus

führungsbeispiel der Erfindung.

Der in Fig. 1 gezeigte hydraulische Servomotor eignet sich insbesondere für die Bremsanlage eines Fahrzeuges. Sein Gehäuse Io enthält zwei Bohrungen 12,14, welche bei diesem Ausführungsbeispiel
parallel verlaufen. Beide Bohrungen münden in einer Kammer 16, welsche als Steuerkammer bezeichnet wird. In der Bohrung 14 ist strömungsmitteldicht und gleitbar ein Aggregat aus zwei koaxialen Kolben 18,2o angeordnet, welche die Steuerkammer 16 von einer Kammer 22 trennen, welche als Arbeitskammer bezeichnet wird, und am ge- ^: schlossenen Ende der Bohrung 14 angeordnet ist. Die Kammern 16,22
können an zwei unabhängige Bremsgruppen über die Fahrzeugrohrleitungen 24,26 angeschlossen werden. Der Druckaufbau in der Kammer
16 erfolgt durch ein Verteilerventil 28, das in einer Muffe 3o
gelagert ist, die ihrerseits durch ein ein Auslaßrohr bildendes
Schlitzrohr 36 am Gehäuse Io befestigt ist. Die Muffe 3o und das
Ventil 28 enthalten verschiedene Leitungen und Öffnungen, die gegenüber einem mit einer Hochdruckströmungsmittelquelle wie einen ^: Speicher verbundenem Einlaßrohr 34 sowie gegenüber mit einem Re-

servoir für ein Niederdruckströmungsmittel verbundenem Auslaß- '

so !

rohr 36 entsprechend angeordnet sind,'daß die Kammer 16 frei mit

dem Auslaßrohr 36 in Verbindung steht, wenn sich das Ventil in · Ruhestellung ( Fig. 1) befindet. Betreffs der nachstehend be- ·

ι , schriebenen Konstruktion und Arbeitsweise des Ventils wird auf die;

i

'Beschreibungen der DOS 2 26 3 o81 Bezug genommen. Das Ventil 28 j

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!wird durch eine übersetzung gesteuert, die einen auf einem Stift j 32 drehbar gelagerten Hebel 38 umfaßt, der durch eine vom Fahrerpedal bediente Kolbenstange 4o bewegt wird. Ferner umfaßt die übersetzung ein;doppelt arbeitender Fühler 42, der mit Hilfe eines Stiftes 44 auf dem Hebel 38 drehbar gelagert ist und dessen eine Seite auf dem Ventil 28 aufliegt, während seine andere Seite auf dem Servokolben 18 ruht. Die Kolbenstange 4o ist koaxial zum Kolben 18 angeordnet und ragt in die Kammer 16 hinein, so daß das Gabelende 46 der Kolbenstange bei Ausfall der Hilfsbremsung Druck auf den Kolben 18 ausüben kann, wie nachstehend näher erläutert wird. Bei dieser Auslegung steuert die mechanische übersetzung das Verteilerventil in Abhängigkeit von der relativen Bewegung zwischen Kolbenstange und Kolben 18.

Der Innenkolben 18 ist mit einem äußeren Ringkolben 2o verbunden, dessen Enden ebenfalls in die Kammern 16 und 22 hineinragen. Bei 'diesem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Innenkolben 18 mit einem Absatz 48 versehen, sodaß sein Ende mit einem kleineren Wirkquerschnitt in die Arbeitskammer 16 hineinragt. Der Außenkolben 2o besteht hier aus zwei Hülsen 5o,52, wobei die Hülse 52 den kleineren Innendurchmesser besitzt. Die erste Hülse 5o gleitet

;strömungsmitteldicht zwischen einem Kopf 54 des Kolbens 18 und deri Ι ι

Oberfläche der Bohrung 14, während die zweite Hülse 52 eine Dichtung : ι

'56 besitzt, um die Arbeitskammer 16 gegen einen Hohlraum 58 abzu- !

!dichten, der durch zwei Längsschlitze 6o,6 2 im Mittelteil des KoI-;

i !

jbens 18 und in der Hülse 5 2 gebildet wird. Der Hohlraum 58 ist j über eine Leitung 64, in welcher ein aus den Öffnungen 6o,6 2 her-

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ausragendes Schlitzrohr 66 gelagert ist, mit einem Reservoir für Niederdruckströmungsmittel verbunden. Der Kopf 54 des Innenkolbens 18 ist mit einem mittig angeordneten Versorgungsventil 68 versehen, das strömungsmitteldicht mit einem Lagersitz 7o in Eingriff steht, welcher eine den Hohlraum 58 und die Kammer 22 verbindende Leitung 7 2 umschließt. Ein Schaft 74 mit Längsnuten ragt in die Leitung 72 hinein; er ist an einem Ventil 68 befestigt und kann am Rohr 66 andrücken und damit das Ventil 68 von seinem Lagersitz abheben, wenn der Kolben 18 in Ruhestellung auf dem Rohr 66 aufliegt. Wie Fig. 1 zeigt, wirkt das Rohr 66 auch als Anschlag für den Ringkolben 2o, indem es dessen Bewegung in die Arbeitskammer 16 hinein begrenzt. Schließlich dient ein weiterer Anschlag 76 zur Halterung der Dichtung 56 am offenen Ende der Bohrung 14, wo er mit einem Sprengring 78 am Gehäuse befestigt ist. _:

Der vorstehend beschriebene Servomotor arbeitet wie folgt: Wenn der Fahrer die Fahrzeugbremsen betätigen will, bewegt er die Kolbenstange 4o von der gezeigten Ruhestellung aus nach links in Fig.; Ί, in welcher ihr Ende 46 auf dem Gehäuse aufliegt. Daher wird das Verteilerventil 28 so verschoben, daß die Kammer 16 vom Rohr 36 abgeschnitten ist, und Druckstromungsmittel vom Einlaßrohr 34 zur Kammer 16 fließt. Der Druckanstieg in der Kammer 16 drückt den Kolben 18 nach links in Fig. 1, wobei er den Schaft 74 vor !seiner Auflage 66 abdrückt und das Strömungsmittel in der Versor- j

i 'gungskammer 22 von seinem Reservoir abtrennt. Eine andere Folge

ides Druckanstieges besteht darin, daß der Kolben 2o am Absatz 48 des Kolbens 18 anstößt, da er an dem der Kammer 16 benachbarten

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Ende einen größeren Wirkquerschnitt besitzt als an dem der Kammer
22 benachbarten Ende, so daß er auch das Strömungsmittel in der
Kammer 22 unter Druck setzt. Somit bewegen sich die beiden Kolben
18,2o im Gleichlauf. Bezüglich der Arbeitsweise des Verteilerventiles 28 und des hydraulischen Servomotors sei bemerkt, daß alle
Einzelheiten des Druckaufbaues in der Kammer 16 in der vorstehend
erwähnten DOS beschrieben sind und hier nicht mehr wiederholt werden. Ferner sei jedoch bemerkt, daß das Hubverhältnis zwischen Kolbenstange 4o und Kolben 18 bei dem erfindungsgemäßen Servomotor
gleich 1 ist. Bei Ausfall der hydraulischen Kraftanlage braucht
die Hebelübersetzung nur einen kurzen Weg zurückzufahren, um die
Endfläche 47 des Gabelendes 46 mit dem Kolben 18 in Eingriff zu
bringen. In diesem Falle wird nur der Kolben 18 durch die Kolbenstange bewegt, um das Strömungsmittel in der Kammer 22 unter Druck zu setzen, da.die am Gehäuse befestigten Auflager 66 und 76 seine
Rechtsbewegung begrenzen, obwohl der Kolben 2o hydraulisch in
Fig. 1 nach rechts gedrückt wird. Bei Arbeiten der Bremshilfe wird das in der Kammer 22 vorhandene Strömungsmittel durch beide Kolben, zusammen auf einem dem Querschnitt der Bohrung 14 gleichen Wirk- '· querschnitt komprimiert, während der Wirkquerschnitt des das Strö-; mungsmittel in der Kammer 22 unter Druck setzenden Kolbens bei \ Ausfall der Bremshilfe auf den des Kopfes 54 des Kolbens 18 her- ! abgesetzt wird. Somit wird bei Arbeiten der Bremshilfe der Hub {

des Fahrerpedals in Abhängigkeit von einem gegebenen Druck in der I

Kammer 22 herabgesetzt, während die erforderliche Pedalkraft bei j

j Nichtarbeiten der Bremshilfe durch Verkleinerung des Wirkquerschnijt-

tes des druckaufbauenden Kolbens verringert wird. j

e 0 9 8 3 R / 0 5 9 7

Daraus ergibt sich, daß die Kombination eines abgesetzten Außenringkolbens und eines komplementären abgesetzten Innenkolbens eine lösbare Kupplung bildet, die erstens bei vorhandener Bremshilfe in der Kammer 16 einen Gleichlauf der beiden Kolben 18,2o ermöglicht, und zweitens gestattet, daß sich der Kolben 18 alleine bewegt, wenn er durch die vom Fahrer bediente Kolbenstange 4o betätigt wird. Fig. 2 und 3 zeigen zwei andere Ausführungsbeispiele dieser lösbaren Kupplung, bei welchen die beiden Kolben durch eine mechanische Einwegverriegelung verbunden sind. Aus Zweckmäßigkeit Begründen zeigen die Fig. 2 und 3 zwei Einsätze, die beide nach Entfernung der vorstehend beschriebenen speziellen Vorrichtung in · den in Fig. 1 gezeigten Servomotor eingebaut werden können. Aus Gründen der Einfachheit tragen gleiche Bauteile dasselbe Bezugs- j zeichen mit einer vorgesetzten Hunderter- oder Zweihunderternummeri.

Die in Fig. 2 gezeigte Einwegverriegelung arbeitet wie folgt: Die beiden Kolben 118,12ο besitzen identische Wirkquerschnitte in beiden Kammern 116,122. Der Außenkolben 12o besteht hauptsächlich aus zwei Hülsen 18o,182 mit dem gleichen Durchmesser und einer stumpf-! kegeligen Berührungsfläche 184, deren Kegelspitze S auf der Linie ^! XX¹ der beiden Kolben 118,12ο liegt. Die der Kammer 122 benachbarte Hülse 18o .enthält auch einen Schlitz 162, in wdchen ein Rohr !166 hineinragt, das wieder als Anschlag für die Bewegung des KoI- ;

; t

bens 12o in Richtung der Kammer 116 dient. Die der Kammer 116 be- ι jnachbarte Hülse 18 2 ist als elastische geschlitzte Greif- oder

ι · j

!Spannvorrichtung ausgebildet. Wenn in der Kammer 116 Druck aufge- ,

i I

;baut wird, werden die beiden Hülsen 18o,18 2 zusammengedrückt, wobejL

ι ι

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ihre konischen Berührungsflächen 184 aufeinander gleiten, und die !'Hülse 182 zwischen dem Kolben 118 und der Hülse 18o verkeilt wird,

;so daß sich beide Kolben 118,12ο im Gleichlauf bewegen. Bei einem Druckabfall in der Kammer 116 wird der Kolben 118 jedoch freigegeiben und kann sich allein in den Innenraum der Kammer 122 hineinbewegen .

In Fig. 3 sind die beiden Kolben 218,22ο von oben gesehen, d.h. im Schnitt längs einer durch die Achse XX¹ laufenden Ebene und _: senkrecht zur Schnittebene der Fig. 1. Der äußere Ringkolben 22o [besitzt eine einzige Hülse von gleichbleibendem Durchmesser, deren; !innenfläche eine Nut 286 mit asymmetrischem abgeschrägtem Querschnitt !enthält. Mindestens ein Verbindungselement wie eine in einem Hohl-

i ι

;raum 29o des Kolbens 218 gelagerte Kugel 288 wird elastisch in j jdie Nut 286 gedrückt. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung! list der Hohlraum 29o eine Bohrung, welche zwei durch eine Spiral- ; feder 292 getrennte Kugeln 288 aufnimmt. Beide Kolben sind natür- , ;iich mit Längsnuten versehen, von denen nur eine 26o gezeigt ist, |

ium ein Rohr 266 aufzunehmen; welches zur Begrenzung der Bewegung dos ι i

iRingkolbens 22o in Richtung der Kammer 216 dient. Wie Fig. 3 zeigti

I f

(besitzt der asymmetrische Querschnitt der Nut 286 eine der Kammer j222 benachbarte flach abfallende Seite. Bei Druckanstieg in der

Kammer 216 wird der Außenkolben 22o nach links in Fig. 3 gedrückt,

|so daß die Kugel 288 zwischen die steile Seite der Nut und die ■Kante des Hohlraumes 29o eingeklemmt wird. Damit bewegen sich die beiden Kolben 22o,218 im Gleichlauf. Bei Ausfall der hydraulischen Kraftanlage wird der Kolben 218 durch die Kugel 288 freigegeben und

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- Io -

durch die Wirkung der flach abfallenden Seite der Nut 286 in seine Bohrung zurückgestoßen.

Die Erfindung ist nicht auf den vorstehend beschriebenen hydraulischen Servomotor begrenzt, und nicht gezeigte Änderungen sind ebenfalls auf jeden hydraulischen Servomotor anwendbar, bei welchem
die Pedalkraft bei Ausfall der Kraftanlage herabgesetzt werden
soll. Insbesondere gilt die Erfindung auch für hydraulische Servomotoren, bei welchen das Verteilerventil entweder durch eine mechanische übersetzung nach der Beschreibung in der französischen Patentschrift 2 188 o72 oder durch hydraulischen Transport nach der
französischen Patentschrift 2 138 959 bewegt wird.

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Claims

Patentansprüche

( 1.^Hydraulischer Servomotor mit einem Gehäuse, in welchem Kolben eine Steuerkammer von einer Arbeitskammer trennen, wobei die Kolben unter dem Einfluß eines in der Steuerkammer herrschenden Druckes in die Arbeitskammer hineinbewegt werden, und der Druck durch ein mit einer Hochdruckströmungsmittelquelle und einem ^! Reservoir verbundenes Verteilerventil gesteuert wird, das seinerseits durch eine vom Fahrer bediente Kolbenstange betätigt wird, welche den Kolben bei Druckausfall in der Steuerkammer bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben einen in der Mittelöffnung eines Ringkolbens (2o) montierten Innenkolben (18) umfaßt, daß eine lösbare Kupplung vorgesehen ist, damit sich beide Kolben (18,2o) normalerweise im Gleichlauf bewegen können, und der Innenkolben (18) sich unter Einwirkung der Kolbenstange (4o) bei Druckausfall in der Steuerkammer (16) allein bewegen kann, sowie dadurch, daß ein am Gehäuse (lo) befestigtes Auflager (66) vorgesehen ist, um die Bewegung des Ringkolbens (2o) in die Steuerkammer (16) hinein zu begrenzen.
2. Hydraulischer Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbare Kupplung dadurch gebildet wird, daß an jedem Kolben (18,2o) ein komplementärer Absatz so angeordnet j ist, daß das Ende des Innenkolbens (18) mit kleinerem Wirkquer-· schnitt an die Steuerkammer (16) angrenzt.

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3. Hydraulischer Servomotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (2o) aus zwei strömungsmitteldicht zwischen dem Innenkolben (18) und der Wand einer Bohrung (14) im Gehäuse (lo) montierten Hülsen (5o,52) besteht, sowie dadurch, daß die Hülse mit kleinerem Innendurchmesser (52) der Steuerkammer (16) benachbart ist.
4. Hydraulischer Servomotor nach Anspruch l_r dadurch gekennzeich- ^: net, daß die lösbare Kupplung durch eine mechanische Einwegverriegelung (18o,182,184;286,288,292) gebildet wird. ;
5. Hydraulischer Servomotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung insofern gebildet wird, daß der Ring-· kolben (12o) aus zwei Hülsen (18o,182) von identischen Außen- | und Innendurchmessern mit einer gemeinsamen stumpfkegeligen Berührungsfläche (184) besteht.
6. Hydraulischer Servomotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung insofern gebildet wird, daß die Innenfläche des Ringkolbens (22o) eine Nut (286) von asymmetrischem abgeschrägtem Querschnitt enthält, in welchem mindestens ein in: einem Hohlraum (292) des Innenkolbens (218) gelagertes Verbin-

^: dungselement (288) elastisch gedrückt wird.

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