DE2639213A1

DE2639213A1 - Servoeinheit

Info

Publication number: DE2639213A1
Application number: DE19762639213
Authority: DE
Inventors: Bernd Ing Grad Niklaus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-08-31
Filing date: 1976-08-31
Publication date: 1978-03-09
Also published as: JPS5329468A; FR2363466A1; IT1084712B; US4109529A

Description

Stand der Technxk

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Die Erfindung geht aus von einer Servoeinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Servoeinrichtung wird eine Hilfskraft über eine mit einer Spreizfeder versehene Kupplung eingeleitet. Diese Konstruktion arbeitet an sich zufriedenstellend, sie baut allerdings verhältnismäßig groß und ist relativ kompliziert aufgebaut. Dies kann - besonders wenn die Servoeinrichtung in Kraftfahrzeugen als Bremskraftverstärker verwendet werden soll - der Einführung in die Serienfertigung entgegenstehen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Servoeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteils daß sie eine kompakte Bauweise, die auch wartungsfreundlicher ist, erlaubt. Insbesondere können bei"ihr mit dem Antrieb und mit dem Abtrieb verbundene, zur Einleitung von äußeren Kräften notwendige Hebel direkt nebeneinanderliegend angeordnet werden. Dies erleichtert den Einbau der als Bremskraftverstärker einzusetzenden Servoeinrichtung in den Fußraum von serienmäßigen Kraftfahrzeugen wesentlich, da auch hier das Bremspedal und das zum Hauptbremszylinder führende Gestänge direkt nebeneinanderliegend eingebaut sind. Außerdem läßt sich die als Kupplungsglied verwendete Schlingfeder einfacher und billiger - besonders, aus Flachdraht - herstellen. Schleifarbeiten an der fertiggewickelten Schling'feder, wie sie bei einer Spreizfeder notwendig werden können, entfallen weitgehend.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Lehre möglich. Durch die besonders geformte erste Windung der Schlingfeder, die unter e"inem spitzen Winkel

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am zugeordneten Mitnehmern liegt, wird der Übergansbereieh, in dem sich die Schlingfeder in rutschendem Zustand befindet, vergrößert. Dadurch wird die bei der Servoeinrichtung gewünschte Proportionalität zwischen dem eingeleiteten Hilfsmoment und der Pedalkraft wesentlich verbessert.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figuren 1, 2 und 3a, b eine als Bremskraftverstärker eingesetzte Servoeinrichtung. In Figur 3a ist die Servoeinrichtung in der Stellung dargestellt, in der das volle Hilfsmoment eingeleitet wird und in Figur 3b in der Stellung, in der sich die Schlingfederkupplung in rutschendem Zustand befindet.

Beschreibung der Erfindung

Die in der Zeichnung dargestellte Servoeinrichtung ist als Bremskraftverstärker in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Sie ist im Fußraum des Kraftfahrzeugs nahe den Bedienungspedalen ange-'ordnet. Die Servoeinrichtung ist dort in zwei Konsohlen 1, 2 drehbar gehalten. In Gleitlagern 3, 4 ist eine Welle 5 drehbar gelagert. An ihrem freien, aus der Konsohle 2 hervorragenden Ende trägt die Welle 5 eine Keilwellenverzahnung 6 über die die Welle 5 in. bekannter Art und Weise von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Servomotor angetrieben wird. Auf der Welle 5 sitzt durch einen Stift 7 drehfest verbunden ein Zylinder 8, der auf seiner Außenseite einen Reibbelag 9 trägt. Auf der Aussenseite des Reibbelages sitzt als Kupplungsglied eine zylindrisch gewickelte, mehrere Windungen aufweisende Schlingfeder 10; ihr Innendurchmesser ist so bemessen, daß sie die zylindrische Außenfläche des Reibbelages 9 mit sehr geringer Vorspannung gerade berührt. Die Schlingfeder 10 ist aus einem Flachdraht

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gewickelt, wie insbesondere die Figur 2 als vergrößerte Einzelheit gemäß II der Figur 1 erkennen läßt. Die ursprünglich ebenen, gegenüberliegenden Flächen des Flachdrahtes werden durch den Wickelvorgang etwas gebogen: An der Innenfläche der Schlingfeder wird die ebene Fläche des Flachdrahtes leicht konfex und an der Außenseite leicht konkav gekrümmt. Bei Verwendung der zylindrischen Feder als Spreizfeder, die an der Außenseite der Feder mit einem Reibbelag in Berührung kommen würde, ergeben sich an den Kanten der konkven Fläche recht hohe Flächenpressungen. Diese überstehenden Kanten müßten bei einer Spreizfeder durch Schleifen abgetragen werden. Bei Verwendung der Feder als Schlingfeder, wie bei der vorgehenden Erfindung entfallen derartige Schleif arbeiten, da sich die konkave Innenfläche des Flachdrahtes sehr gut an den Reibbelag 9 anlegt.

Das in Drehrichtung (vergl. Drehpfeil 11 in Figur 3a und b) des angetriebenen Zylinders 8 gesehen vordere Ende 12 der Schlingfeder 10 greift um einen die Schlingfeder 10 aufzubiegen suchenden Mitnehmer 13". Dazu ist mindestens das erste Viertel der erst-en Windung der Schlingfeder 10-spiralförmig.nach .radial außen verlaufend aufgebogen (siehe Figur 3a). Dieses vordere Ende 1.2 der Schlingfeder 10 liegt an der der Drehachse des Zylinders 8 radial abgewandten Außenseite des Mitnehmers 13 an. Im ausgekuppelten Zustand, der in Figur 3b dargestellt ist, in dem die Schlingfeder 10 auf dem Reibbelag 9 des angetriebenen Zylinders ■8 durchrutscht, ist zwischen der Tangente an das vordere Ende 12 der Schlingfeder 10 und der Tangente im Berührpunkt zwischen. Schlingfeder 10 und Mitnehmer 13 an die Kreisbewegungsrichtung des Mitnehmers 13 - der Mitnehmer 13 führt um die Achse des Zylinders 8 eine kreisende Bewegung aus, wie weiter unten beschrieben werden wird *-" ein spitzer Winkel oL· eingeschlossen. Das in Drehrichtung des angetriebenen Zylinders 8 gesehen hintere Ende 14 der Schlingfeder 10 ist hakenförmig abgebogen und greift um einen eine Zugkraft aufnehmenden Mitnehmer 15.

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Vor der der Konsohle 2 abgewandten Stirnseite des Zylinders 8 ist auf der Welle 5 drehbar eine ßleitbuchse 16 gelagert, die mi't ihrer dem Zylinder 8 abgewandten Stirnseite an die erste Konsohle 1 anliegt. Auf der Gleitbuchse 16 sind koaxial auf der Welle 5 zwei zur Einleitung von äußeren Kräften geeignete Hebel 17, 18 drehbar geführt. Der Hebel YJ trägt-an seinem freien Ende das Bremspedal 19 des Kraftfahrzeugs. An dem unmittelbar neben dem Hebel 17 liegende Hebel 18 ist eine zum in der Zeichnung nicht dargestellten Hauptbremszylinder führende Stoßstange 20 angelenkt. (Die Stoßstange erstreckt sich senkrecht in die Zeichenebene der Figur I₃ weshalb die Stoßstange nur in ihrer Projektion als Kreis in Figur 1 dargestellt ist.) Der Hebel bildet also gewissermaßen einen durch Muskelkraft betätigbaren Antrieb und der Hebel 18 den Abtrieb der Servoeinrichtung. Der · oben beschriebene. Mitnehmer 14, um den das abgewinkelte hintere Ende 14 der Schlingfeder 10 greift, ist senkrecht stehend auf dem abtriebsseitigen Hebel 18 befestigt. "Der Mitnehmer 13, an dessen Außenseite das vordere spiralförmig aufgebogene Ende der Schlingfeder 11 anliegt, ist ebenfalls senkrecht auf dem antriebsseitigen Hebel 17 befestigt. Dazu ist in tiem abtriebsseitigen Hebel 18 ein Durchbruch 21 angeordnet, durch den der antriebsseitige Mitnehmer 13 hindurchgreift (Figur 3a und b). Damit ist klar, daß die Mitnehmer 13 und 14, deren Achsen parallel zur Achse der Welle 5 liegen, bei Bewegung der Hebel 17, eine kreisende Bewegung um die Achse der Welle 5 beschreiben können.

Am unteren, freien Ende, ist im abtriebsseitigen Hebel 18 eine Ausnehmung 22 angeordnet, in der eine aus einem elastischen Werkstoff, etwa einem geeigneten Kunststoff, bestehende Buchse 23 sich befindet. In einer zentralen Bohrung der Buchse 23 ist ein am antriebsseitigen Hebel 17 angeordneter Mitnehmerstift 24 aufgenommen. Auf dem freien, aus der Buchse 23 hervorragenden Ende des Mitnehmerstifts 24 sitzt mit Spiel eine Abdeckscheibe 25s die wiederum von einem.in eine Nut des Mitneh-

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merstifts eingreifenden Sprengring 26 am Herunterfallen gehindert wird.

Die Punktion der Servoeinrichtung ist folgendermaßen:

Die Welle 5 wird - wenn die Servoeinrichtung sich in ihrer Betriebsphase befindet - von dem in der Zeichnung nicht dargestellten Servomotor in Richtung des Drehpfeiles 11 in Rotation versetzt. Die Schlingfeder 10 wird vom Zylinder 8 mitgenommen, bis das vordere Ende 12 auf den antriebsseitigen Mitnehmer 13 aufläuft. Die Schlingfeder 10 befindet sich jetzt in der in Figur 3b dargestellten Stellung. Durch die nunmehr auf das vordere Ende 12 wirkende Kraft wird die Schlingfeder 10 aufgebogen, so daß sie auf dem Reibbelag 9 des Zylinders 8 durchrutscht: Es kann kein Drehmoment auf die als Kupplungsglied dienende Schlingfeder 10 übertragen werden. Tritt nun der Fahrer des Kraftfahrzeugs auf das Pedal 19 und leitet damit in den drehantriebssei-. tigen Hebel 17 eine Kraft ein, so wird diese über den Mitnehmerstift 24 und die elastische Buchse 23 auf den abtriebsseitigen Hebel 18 weitergeleitet. Hierbei wird die elastische Buchse um einen von ihrer T?edersteifigkeü; abhängigen Betrag zusammengedrückt, wodurch sich die Winkelstellung des Mitnehmers"13 bezüglich der Winkelstellung des Mitnehmers 15 in die in Figur 3a dargestellte Stellung verändert. In dieser Stellung hebt der drehantriebsseitige Mitnehmer 13 vom vorderen Ende 12 der Schlingfeder 10 ab, wodurch diese vom Zylinder 8 in Richtung des Drehpfeiles mitgenommen werden kann, bis das hintere Ende 14 an den drehabtriebsseitigen Mitnehmer'15 anschlägt. Durch die jetzt auf die Schlingfeder 10 a.usgeübte Zugkraft wird diese fester um den sich drehenden Zylinder 8 herumgezogen, so daß schließlich eine Hilfskraft vom Zylinder 8 auf die Schlingfeder 10 und von dieser über das hintere mit einem Haken versehene Ende Ik auf den drehabtriebsseitigen Mitnehmer 15 übertragen wird. Nimmt der Fahrer nun wieder seinen Fuß vom Pedal 19 herunter, so wird der antriebsseitige Mitnehmer 13 wieder in die

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in Figur 3b dargestellte Stellung zurückkehren, wodurch die Kupplung wieder gelöst wird. Das Abheben der Schlingfeder 10 über die durch den Winkelo^ gebildete Schräge des vorderen Endes 12 der Schlingfeder 10 erfordert einen ziemlich großen Drehwinkel durch den Mitnehmer 13, um den Eingriffsbereich der Kupplung von der vollen Mitnahme (Figur 3a) bis zum Durchrutschen (Figur 3b) zu durchfahren. Hierdurch wird die bei der Servoeinrichtung gewünschte Proportionalität zwischen der Bremskraft und der Pedalkraft verbessert.

Beim Betätigen des Pedals 19 wird - wie' oben beschrieben - die elastische Buchse 23 verformt. Die elastische Verformung der Buchse 23 bestimmt letztlich die' Größe des Winkels, um den sich der drehantriebsseitige Mitnehmer 13 relativ zum drehabtriebsseitigen Mitnehmer 15 verschiebt und bestimmt damit letztlich die Größe des in den drehabtriebsseitigen Hebel l8 eingeleiteten Hilfsmoments. Die elastische Buchse 23 stellt also gewissermaßen ein Referenzglied dar, welches die Größe des auf dem drehabtriebsseitigen Hebel 17 übertragenen Hilfsmoment bestimmt. Natürlich kann dieses Heferenzglied auch konstruktiv anders - etwa durch eine Druckfeder - ausgestaltet werden.

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Leerseite

Claims

Ansprüche:

1. Servoeinrichtung, insbesondere Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge, mit einem Abtrieb und einem über ein elastisch verformbares Referenzglied mit diesem verbundenen, vorzugsweise durch Muskelkraft betätigbaren, Antrieb, wobei das von einem Servomotor aufgebrachte Hilfsmoment über eine abhängig vom Referenzglied betätigte Schling- bzw. Spreizfederkupplung in den Abtrieb eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplungsglied eine zylindrisch gewickelte, mehrere Windungen aufweisende Schlingfeder (10) dient, die vorzugsweise mit geringer Vorspannung, an der Außenfläche eines vom Servomotor angetriebenen Zylinders (8) anliegt, deren eines in Drehrichtung (11) des angetriebenen Zylinders (8) gesehen hintere, hakenförmig abgebogene Ende (IQ) um einen eine Zugkraft aufnehmenden,· mit- dem Abtrieb verbundenen Mitnehmer (15) greift, und deren vorderes, mindestens im ersten Viertel der ersten Windung spiralförmig nach radial außen verlaufende Ende (12) an einem die Schlingfeder (10)' aufzubiegen suchenden, mit dem Antrieb verbundenen Mitnehmer (13) anliegt.

2. Servoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende (12) an der der Drehachse des Zylinders (8) radial abgewandten Außenseite des antriebsseitigen Mitnehmers (13) anliegt.

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ORIGINAL INSPECTED

3· Servoeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der antriebsseitige Mitnehmer (13) um die Drehachse des Zylinders (8) kreist und daß zwischen .der Tangente an die Schlingfeder (10) und der Tangente an die Kreisbewegung des Mitnehmers (13) im Berührpunkt zwischen Schlingfeder (10) und Mitnehmer (13) ein spitzer Winkel (oL) eingeschlossen ist.

4. Servoeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mitnehmer an zur Einleitung von äußeren Kräften geeigneten Hebeln (17, 18), die koaxial zum angetriebenen Zylinder (8) drehbar angeordnet sind, achsparallel zu diesem, insbesondere durch Vernieten, befestigt sind.

5· Servoeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hebel (17» 18) unmittelbar nebeneinanderliegend angeordnet sind und daß ein Mitnehmer (13) durch einen Durchbruch (21) 'des anderen Hebels (18) greift.

6, Servoeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzglied als aus einem elastischen Werkstoff, insbesondere Kunststoff, bestehende Buchse (23) ausgestaltet ist, die in einer Ausnehmung (22) des abtriebsseitigen Hebels (18) sitzend in einer zentralen Bohrung einen an dem antriebsseitigen Hebel befestigten Mitnehmerstift (24) aufnimmt.

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7. -Servoeinrichtung nach. Anspruch !,.'dadurch gekennzeichnet, daß

die Außenfläche des Zylinders (8) mit einem Reibbelag (9) versehen ist.

8. Servoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlingfeder (10) aus Flachdraht gewickelt ist.

9. Servoeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese zwei Konsohlen (1, 2) drehbar gelagert ist. ' . :

10. Servoeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Konsohlen (1, 2), insbesondere in Gleitlagern (3, 4) geführt, eine vom Servomotor angetriebene Welle (5) gelagert ist, auf der drehfest verbunden der Zylinder (8) angeordnet ist, der mit seiner einen Stirnseite an die eine Konsohle (2) und mit seiner anderen Stirnseite an eine auf der Welle (5) drehbar gelagert Gleitbuchse (16), die mit ihrer den Zylinder (8) abgewandten Stirnseite an die andere Konsohle (1) anliegt, anschließt, wobei auf der Gleitbuchse (16) die Hebel (17, 18) . drehbar geführt sind. ·

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