DE2625006A1

DE2625006A1 - Hydraulischer servomotor (booster)

Info

Publication number: DE2625006A1
Application number: DE19762625006
Authority: DE
Inventors: Lloyd Gene Bach; Stephen M Buente
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1975-06-09
Filing date: 1976-06-03
Publication date: 1976-12-23
Also published as: JPS5540470B2; CA1062749A; US3995529A; FR2314381B1; IT1061063B; AU1474076A; GB1519712A; JPS51149471A; FR2314381A1

Description

Hydraulischer Servomotor (Booster)

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Servomotor (Booster), der mit einem Hilfs- bzw. sekundären Vorrat an unter Druck stehendem Strömungsmittel versehen ist. Solche Booster können beispielsweise bei Fahrzeugbremssystemen verwendet werden.

Viele vorhandene hydraulische Booster sind mit einer sekundären Druckquelle versehen. Diese wird zur Betätigung des Boosters beim Ausfall der Strömungsmittelverbindung zwischen primärer Druckquelle und Booster verwendet. Normalerweise ist die sekundäre Druckquelle ein Akkumulator für unter Druck stehendes Strö- _; mungsmittel, welcher das Strömungsmittel speichert, welches beim : normalen Eetrieb des Boosters erzeugt wird. Dieses Strömungsmittel wird dann beim oben erwähnten Ausfall der primären Druck- ; quelle verwendet. Vorhandene Booster, beispielsweise die Booster,; die in der US-Patentschrift 3 633 528 beschrieben sind, betätigenj

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die sekundäre Druckquelle, wenn ein Schieberventil* das die Strömungsmitte Iz uf uhr von der primären Druckquelle regelt, einen bestimmten Überweg zurück gelegt hat. Da jedoch die Betätigung der sekundären Druckquelle bei diesen Boostern vom. lieg des Schiebers abhängt, kann die sekundäre Druckquelle nicht betätigt v/eräen, wenn der Schieber sich vjegen Verschmutzung oder eir.as anderen Fehlers nicht bewegen kann. Da außerdem die sekundäre Druckquelle normalerweise ein Akkumulator für unter Druck stehendes Strömungsmittel ist, welcher eine begrenzte Menge an unter Druck stehendem Strömungsmittel enthält, muß der Boostermechanisimis bei Betätigung der sekundären Druckquelle abgedichtet werden. Es mu3 verhindert werden, daß der Strömungsmitteldruck aus dem Booster um die Stege des Schiebers zu den Boosteröffnungen leckt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine EInricSifcmig zu schaffen, welche den Booster aus der sekundären Druckcruell= betätigt und keine Bewegung des Ventils erfordert, welches die Verbindung zwischen der primären Druckquelle und der Arbeitskammer des Boosters steuert.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die leichn-ang anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch einen hydraulischen Bcsster gemäß der vorliegenden Erfindung, der in einem hydraulischen Fe.hrzeugbremssystem eingebaut ist.

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Der in der Zeichnung dargestellte Bremsenbooster ist allgemein mit der Bezugszahl 10 gekennzeichnet. Er enthält ein Gehäuse 12, in der eine Druckkammer 14 ausgebildet ist. Ein Arbeitskolben ist gleitend in der Druckkammer 14 angeordnet und mit einer Stange 18 versehen, welche den Kolben 16 mit einem herkömmlichen Fahrzeughauptzylinder (nicht gezeigt) verbindet. Dieser ist unmittelbar links vom Gehäuse 12 in der Figur angebracht. Eine Feder drückt den Kolben 16 nachgiebig nach rechts in der Figur, so daß die am vzeitesten rechts befindliche Fläche des Kolbens 16 die Endwand der Druckkammer 14 berührt.

Das Gehäuse 12 enthält außerdem eine Kontrollkammer 24, welche gleitend einen Druckkolben 26 aufnimmt. Der Druckkolben 26 ist mit einem herkömmlichen Bremsenpedal (nicht gezeigt) verbunden, welches im Fahrabteil des Fahrzeugs angebracht ist. Wenn die Bremse betätigt wird, wird der Druckkolben 26 in der Zeichnung nach links gedrückt. Die Kontrollkammer 24 nimmt außerdem einen weiteren Druckkolben 28 auf, der mit dem Kolben 16 einstückig ist und durch die Endwand 22 der Druckkammer 14 verläuft.

Ein Schieberventil, das durch die allgemeine Bezugszahl 30 gekennzeichnet ist, wird von einer Bohrung 32 gleitend aufgenommen. Diese Bohrung 32 ist ebenfalls im Gehäuse 12 ausgebildet. Die äußere Umfangsfläche des Schiebers 30 arbeitet mit der Wand der ! Bohrung 32 zusammen und definiert so Ringnuten 34, 36, 38 und 40.j Die Nut 36 steht mit dem Auslaß oder der Hochdruckseite einer

herkömmlichen Leistungs-Steuerpumpe 42 in Verbindung. Die Nut 34 steht mit dem Einlaß oder der Hochdruckseite eines herkömmlichen Steuergetriebes 44 in Verbindung.Die Nut 40 ist über

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Kanäle, die in dem Boostergehäuse ausgebildet sind, mit der Rückführöffnung 46 verbunden. Diese steht wiederum mit dem Einlaß oder der Niedrigdruckseite der Pumpe 42 in Verbindung. Der Auslaß oder die Niedrigdruckseite des Getriebes 44 steht ebenfalls mit dem Einlaß der Pumpe 42 in Verbindung. Die Nut 38 steht mit ; den Durchgängen 48, 50 und 52, die im Schieber 30 ausgebildet

sind, in Verbindung. Der Kanal 52 steht mit einer weiteren Ringj nut 54 in Verbindung; ein Kanal 56 verbindet die Nut 54 mit einer ' weiteren Bohrung 58, die im Gehäuse 12 ausgebildet ist. Ein weiterer Kanal 60 verbindet die Bohrung 58 mit der Druckkammer 14. i ^! Daher steht der Strömungsmitteldruck in der Nut 38 normalerweise

ι mit der Druckkammer 14 über die Kanäle 48, 50 und 52, die Ringnut' ί
54, den Kanal 56, die Bohrung 58 und den Kanal 60 in Verbindung.

Ein kolbenartiges Element 62 ist am rechten Ende des Schiebers befestigt und berührt die Wand eines Teils 64 der Bohrung 32 mit verringertem Durchmesser dichtend. Die Kolbenfläche arbeitet mit dem Ende des Abschnitts 64 zusammen und bildet einen Kontrollhohlraum 66 dazwischen aus. Dieser steht mit der Kontrollkammer 24 über einen Kanal 68 in Verbindung, der ebenfalls mit der Rückführöffnung 46 über eine Kompensationsöffnung 70 in Verbindung steht. Außerdem drückt eine Feder 72 den Schieber 30 nachgiebig nach rechts in der Figur, in die Stellung, die in der Zeichnung dargestellt ist.

Die Bohrung 58 nimmt gleitend einen Kolben 74 auf, der auf Druckdifferenzen anspricht. Die eine Fläche 76 des Kolbens 74 wird dem Strömungsmitteldruck im Kanal 68 ausgesetzt, welcher mit

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der Kontrollkammer 24 in Verbindung steht. Die gegenüberliegende Fläche 78 des Kolbens 74 wird dem Strömungsmitteldruck im Kanal 60 ausgesetzt und damit dem Strömungsmitteldruck_r der mit der Druckkammer 14 kommuniziert. Eine Feder 8O drückt den Kolben 74 j nachgiebig in der Figur nach rechts, auf die Stellung, welche in der Zeichnung dargestellt ist. Bin weiterer Durchgang 82 verbindet die Bohrung 58 mit einem Akkumulator für unter Druck stehendes Strömungsmittel, der schematisch bei 84 dargestellt ist. Der Akkumulator 84 kann jeder geeignete Typ sein und ist dem Fachmann wohl bekannt. Er kann hydraulisches Strömungsmittel unter Druck speichern. Ventilelemente die allgemein durch die Bezugszahl 85 bezeichnet sind, sind im Kanal 82 angeordnet. Sie enthalten einen Ventilsitz 86, der in dichtender Berührung mit einem Ventilteil 88 steht. Wenn demzufolge der Druck im Akkumulator 84 größer ist als der Druck in der Bohrung 58, bleibt das Ventilelement 88 in dich-j tender Berührung mit dem Ventilsitz 86. Wenn aber der Druck im Akkumulator 84 geringer ist als der Druck in der Bohrung 58, hebt der höhere Druck rechts vom Ventilteil 88 dieses vom Sitz j ab, so daß der Akkumulator 84 geladen wird. ·

I Der oben beschriebene Booster arbeitet wie folgt: ;

Wenn beim normalen Betrieb der Pumpe 42 und des Schiebers 30 die ■ Bremse betätigt wird, wird der Druckkolben 26 in der Zeichnung nach links gedrückt, indem der Fahrzeugfahrer das Bremsenpedal

bedient. Wenn sich der Druckkolben 26 nach links bewegt, wird die Kompensationsöffnung 70 geschlossen. Daraufhin baut sich ein Strömungsmitteldruck in der Kontrollkammer 24 auf. Dieser Druck

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wird in den Abschnitt 66 der Ventilbohrung 32 übermittelt und wirkt auf die Fläche des Kolbenteils 62. Wenn der Strömungsmitteldruck, welcher auf den Kolbenteil 62 wirkt, die Kraft überschreitet, welche von der Feder 72 erzeugt wird, bewegt sich der Schieber in der Zeichnung nach links. Wenn sich der Schieber verschiebt, wird die öffnung, welche die Mut 36 mit der Hut 34 verbindet, verengt. Anfänglich, vor der Bewegung des Schiebers : 30, ist eine im wesentlichen ungehinderte Strömungsmittelverbindung durch den Booster zwischen den Nuten 36 und. 34 möglich. Auf diese Weise wird der Hochdruckausgang der Pumpe 42 direkt mit dem Einlaß des Getriebes 44 ohne nennenswerten Druckabfall verbunden . Wenn jedoch der Schieber 30 nach links verschiebt, baut sich in der Nut 36 ein Strömungsmitteldruck auf. Gleichzeitig beendet die Bewegung des Schiebers nach links die Verbindung zwischen der Nut 38 und der Nut 40 und eröffnet eine Verbindung zwischen der Nut 36 und der Nut 38. Daher wird der Strömungsmitteldruck, der in der Nut 36 ausgebildet ist, in die Druckkammer 14 und die Bohrung 58 über die Kanäle 48, 5O_r 52, die ; Nut 54 und die Kanäle 56 und 60 geleitet. Der Strönningsmittel-

! druck in der Druckkammer 14 wirkt auf den Kolben 16 und drückt !

diesen in der Zeichnung nach links. Dabei wird die Bremse betätigt. Es ist zu bemerken, daß der Durchmesser des Druckkolbens

28 geringer ist als der Durchmesser des Druckkolbeias 26_f wodurch ; ein im US-Patent 3 831 491 beschriebener Effekt beim Gangwechsel i

erzeugt vlrä. ί

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Normalerweise arbeitet der Booster 10 in der oben beschriebenen Art zufriedenstellend. Es gibt jedoch Augenblicke, in denen die Strömungsmitteldruckverbindung in die Druckkammer 14 ausfällt, wenn die Bremse betätigt wird. Wenn beispielsweise der Fahrzeugmotor abstirbt, wird am Ausgang der Pumpe 42 augenblicklich kein j unter Druck stehendes Strömungsmittel mehr erzeugt. Wenn außerdem ; Verunreinigungen im Hydraulikströmungsmittelvorrat des Fahrzeugs

j das Schieben des Schieberventils 30 unterbinden, kann die Bremse

ι unter Verwendung des Strömungsmitteldrucks am Ausgang der Pumpe i

42 nicht betätigt werden. Aus diesem Grunde ist der Hilfsströj
j mungsmittelvorrat oder Akkumulator 84 vorgesehen. Wenn beim nor- ^:

^;

malen Betrieb des Boosters Strömungsmittel unter hohem Druck mit j der Bohrung 58 und der Druckkammer 14 in Verbindung steht, drückt das Strömungsmittel unter hohem Druck in der Bohrung 58 das Ven- ; tilelement 88 vom Ventilsitz 86 weg, wodurch ein Teil des Strö- |

mungsmittels in die Bohrung 58 und weiter durch den Kanal 80 in den Akkumulator 84 kommunizieren kann. Der Akkumulator 84 speichert dieses Strömungsmittel unter Druck; es wird verwendet, wenn die oben erwähnte Fehlfunktion auftritt. Auf diese Weise kann der Booster unter Verwendung des Notstromungsmittelvorrats, welcher im Akkumulator 84 gespeichert ist, betätigt werden, auch wenn der Schieber 3O feststeckt oder wenn die Pumpe 42 zu arbeiten aufhört. Wenn die Bremse unter diesen Bedingungen betätigt wird, wird das Strömungsmittel unter hohem Druck in der Kontrollkammer wie oben beschrieben erzeugt. Die oben beschriebenen Fehler verhindern aber, daß das Strömungsmittel unter hohem Druck aus der Ringnut 52 durch den Kanal 56 in die Bohrung 58 kommuniziert. Deshalb ist der Druck, der auf die Fläche 78 des Kolbens 74

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wirkt, wesentlich geringer als der relativ hohe Druck in der Kontrollkammer 24, welcher auf die Fläche 76 des Kolbens 74 wirkt. Wenn demzufolge diese Druckdifferenz die Kraft der Feder 80 überwindet, bewegt sich der Kolben 74 in der Zeichnung nach j links. Die Bewegung des Kolbens 74 nach links drückt das Ventilelement 88 vom Ventilsitz 86 ab und läßt Strömungsmittel vom Akkumulator in die Druckkamer 14 über den Kanal 82, die Bohrung 58 und den Kanal 60 gelangen. Das Strömungsmittel unter hohem Druck in der Druckkammer 14 bewirkt den Bremsvorgang in normaler Weise, wie oben beschrieben.

Wenn sich der Kolben 74 nach links bewegt, schließt die äußere ^! Umfangsfläche 87 des Kolbens 74 die Verbindung zwischen dem Kanal; . 56, bevor der Kolben 74 das Ventilelement 88 berührt. Wenn daher , der Notströmungsmxttelvorrat, der im Akkumulator 84 gespeichert ist, zur Betätigung des Boosters verwendet wird, wird das Lecken von der Druckkammer 14 in den Kanal 56 verhindert. Demzufolge wird der Strömungsmitteldruckinhalt des Akkumulators 84 allein ^: zur Betätigung des Boosters aufbewahrt. Es kann kein Lecken, bei-

:

spielsweise um die Nuten des Schiebers 30 zu den Öffnungen, welche ι mit den Nuten 34 und 36 kommunizieren, oder zur Rückführöffnung

J 46 auftreten. Der Kolben 74 ermöglicht außerdem die Modulation

des Strömungsmitteldrucks, der in die Druckkammer 14 bei einem j Notbremsvorgang unter Verwendung des Notvorrats, der im Akkumu-

\ lator 84 gespeichert ist, gelangt. Wenn beispielsweise der Fahrj zeugfahrer den Druck auf dem Fußpedal auf einen Mittelwert zurückführt, wird der Druck in der Kontrollkammer 24 entsprechend reduziert. Dadurch können die Kräfte, die auf dem Strömungsmittel

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mit verhältnismäßig hohem Druck vom Akkumulator beruhen, welche auf die Fläche 78 des Kolbens 74 wirken, und die Kraft der Feder j 80 den Kolben in der Zeichnung nach rechts drücken. Dabei kann j etwas Strömungsmitteldruck in die Druckkammer 14 gelangen und j von dort zur Rückführöffnung 46 entweichen. Nachdem der Druck in der Druckkammer 14 um einen geeigneten Betrag reduziert worden ist, kehrt der Kolben 74 wieder in die Stellung zurück, in der die Verbindung durch den Kanal 56 unterbrochen ist. Sollte natürlich die Bremse vollständig losgelassen worden sein, drücken die Feder 80 und der Strömungsmitteldruck in der Bohrung 58 den KoI-ben 74 in die in der Figur dargestellte Stellung. Dabei wird die Druckkammer 14 belüftet; die Rückführfeder 20 kann den Kolben in die in der Zeichnung dargestellte Stellung drücken.

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Claims

rüche

* 1J Hydraulischer Servomotor (Booster) mit einem Gehäuse, in dem eine Druckkammer ausgebildet ist, mit einem Kolben, der gleitend in der Druckkammer angeordnet ist und auf den Strömungsmitteldruck anspricht, der in der Druckkammer ausgebildet ist, mit einem ersten Ventil, das gleitend im Gehäuse angebracht ist und die Verbindung zwischen einer Primärdruckquelle und der Druckkammer steuert, mit einer Kontrollkammer in dem Ge- _;

, häuse, wobei das erste Ventil auf den Hydraulikdruck in der Kontrollkammer anspricht und die Verbindung zwischen der Primärdruckquelle und der Druckkammer regelt, mit einer von der Bedienungsperson betätigten Einrichtung _r welche hydrau-

. lischen Druck in der Kontrollkammer entwickelt, dadurch ge-

! kennzeichnet, daß er weiterhin umfaßt ein zweites Ventil (74, j

85), welches auf die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der !

Kontrollkammer (24) und dem Druck in der Druckkammer (14) anspricht und die Verbindung zwischen der Druckkammer (14) und einer sekundären Druckquelle (84) regelt, wenn die Druck-

I differenz einen bestimmten Wert übersteigt.
2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil Mittel (74,87) enthält, welche die Verbindung zwischen Druckkammer (14) unddem ersten Ventil (30) solange

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unterbinden, wie die Druckdifferenz den bestimmten Betrag überschreitet.
3. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (74,85) normalerweise geschlossene Ventilelemente (86,88) enthält, welche die Verbindung zwischen der sekundären Druckquelle (84) und der Druckkammer (14) steuern wobei ein auf Druckdifferenz ansprechender Kolben (74) zwei gegenüberliegende Flächen (76,78) besitzt, von denen die eine (78) auf den Druck in der Druckkammer (14), die andere (78) j auf den Druck in der Kontrollkammer (24) anspricht und wobei derauf Druckdifferenz ansprechende Kolben (74) die normaler- i weise geschlossenen Ventilelemente (86,88) aufschiebt, wenn j der Druck in der Kontrollkammer (24) den Druck in der Druckkammer (14) um den bestimmten Betrag überschreitet, > j
4. Servomotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine .Fläche (78) des auf Druckdifferenz ansprechenden Kolbens (74) einem Hohlraum benachbart ist, in welchem sich öffnen: ein erster Kanal (60), welcher mit der Druckkammer (14) in Verbindung steht, ein zweiter Kanal (82), welcher mit der sekundären Druckquelle (84) in Verbindung steht, wobei die Ventilelemente (86,88) in dem zweiten Kanal (82) angeordnet sind und ein dritter Kanal (56) mit dem ersten Ventil (30) in Verbindung steht.

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5. Servomotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zv7eite Ventil Mittel (87) enthält, welche die Verbindung durch den Kanal (56) unterbinden, wenn der auf Druckdifferenz ansprechende Kolben (74) verschoben ist und die Ventilelemente (86,88) öffnet.
6.Servomotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (87), Vielehe die Verbindung durch den dritteiKanal (56) unterbinden, von der äußeren Umfangswand (87) des auf Druckdifferenz ansprechenden Kolbens (74) gebildet werden.
7. Servomotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß federnde Mittel (80)auf eine Fläche (78) des auf Druckdifferenz ansprechenden Kolbens (74) wirken und verhindern, daß dieser die Ventilelemente (86, 88) betätigt, bis die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kontrollkammer (24) und dem Druck in der Druckkammer (14) einen bestimmten Wert überschreitet.
8. Servomotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Druckquelle (84) ein hydraulischer Druckakkumulator ist, wobei die Ventilelemente (86,88) auf einen Strömungsmitteldruck ansprechen, der auf die eine Fläche (78) des auf Druckdifferenz ansprechenden Kolbens (74) wirkt und höher ist als der Strömungsmitteldruck im Akkumulator, wodurch eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem ersten Ventil (30) und dem Akkumulator ermöglicht wird. ' ;

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