DE3031296A1

DE3031296A1 - Servozusatzeinrichtung

Info

Publication number: DE3031296A1
Application number: DE19803031296
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Fujisawa Kanagawa Tateoka
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1979-08-20
Filing date: 1980-08-19
Publication date: 1981-03-12
Also published as: FR2463869A1; GB2058977A; AU6149880A; JPS5631950U

Description

-A-

Servozusatzeinrichtung

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft Servozusatzeinrichtungen und insbesondere Weiterentwicklungen einer Einrichtung, die einen Ventilkörper und eine Kolbenplatte einer pneumatischen Servozusatzeinrichtung verbindet, die den Arbeitskolben der Servozusatzeinrichtung bilden.

Bei einer üblichen ünterdruck-Servozusatzeinrichtung, die allgemein als eine Art einer pneumatischen Servozusatzeinrichtung bekannt ist, wird ein Arbeitskolben von einem im allgemeinen zylindrischen Ventilkörper, der in einem Mittelteil der Servozusatzeinrichtung angeordnet ist, und einer Kolbenplatte gebildet, die um den Umfang des Ventilkörpers angeordnet ist und die derart beschaffen ist, daß sie einen Differenzdruck aufnimmt, der zwischen zwei Kammern erzeugt wird, die von einem Gehäuse gebildet werden und die mittels einer federnd nachgiebigen Membrane abgeteilt sind. Hierbei sind die Kolbenplatte und der Ventilkörper üblicherweise mit Hilfe von Schrauben verbunden, die auch dazu dienen, den Innenumfang der Membrane zwischen der Kolbenplatte und dem Ventilkörper einzuspannen und die Verbindungseinrichtung weist eine Vielzahl von mit Gewinde versehenen Öffnungen auf, die in dem Ventilkörper ausgebildet sind, sowie Öffnungen, die in der Kolbenplatte ausgebildet sind und Schrauben, die von der Seite der Kolbenplatte eingesetzt werden. In dem Ventilkörper ist jedoch ein Luftdurchgang vorgesehen, so daß es notwendig ist, daß die

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mit Gewinde versehenen Öffnungen von dem Luftdurchgang radial nach außen angeordnet werden müssen, wodurch unvermeidlich der Außendurchmesser des Ventilkörpers größer wird. Wenn man ferner die gewünschte Anzugskraft bei einer solchen -Gewindeverbindung erreichen will, müssen die mit Gewinde versehenen Öffnungen eine beträchtliche Tiefe haben, wodurch auch die Stärke des Ventilkörpers größer wird. Ferner ergeben sich Schwierigkeiten hinsichtlich der Festigkeit aufgrund der Anzugsbeanspruchung, die um die mit Gewinde versehenen Öffnungen auftreten und aufgrund thermischer Beanspruchungen, die insbesondere dann bedeutend sind, wenn der Ventilkörper aus einem synthetischen Harzmaterial (Kunststoff) ausgebildet ist.

Um die zuvor genannten Schwierigkeiten zu überwinden, ist bereits eine Unterdruck-Servozusatzeinrichtung vorgeschlagen worden, bei der eine Öffnung mit einer nicht kreisförmigen Gestalt in der Kolbenplatte und ein entsprechend ausgebildeter Kopfabschnitt mit einer nicht kreisförmigen Gestalt in dem Ventilkörper ausgebildet ist, wobei diese beiden Teile miteinander unter einer vorbestimmten Winkellage in Eingriff kommen. Ein Halsabschnitt mit vermindertem Durchmesser ist in der Nähe des nicht kreisförmigen Kopfabschnitts des Ventilkörpers ausgebildet, so daß sich eine im allgemeinen radiale Schulter zwischen dem Kopfabschnitt und dem Halsabschnitt bildet. Die Kolbenplatte ist mit dem Ventilkörper dadurch fest verbunden, daß der Kopfabschnitt durch die Öffnung unter einem vorbestimmten Winkel durchgeführt und die Kolbenplatte um den Halsabschnitt mit vermindertem Durchmesser um einen vorbestimmten Winkel verdreht wird, so daß der Innenumfang der Kolbenplatte in Eingriff mit der radialen Schulter kommt.

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Der Innenumfang der Membrane ist zwischen der Kolbenplatte und einem Radialflansch eingespannt, der auf dem Ventilkörper und in der Nähe des Halsabschnitts mit vermindertem Durchmesser ausgebildet ist.

Verschiedene Vorschläge sind bereits unterbreitet worden, mit denen die relative Verdrehung zwischen der Kolbenplatte und dem Ventilkörper verhindert werden sollen. Jedoch ist die Auslegung einer solchen, eine Verdrehung verhindernden Einrichtung kompliziert und ihre Arbeitsweise ist nicht zuverlässig.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, unter Überwindung der zuvor beschriebenen Schwierigkelten eine solche Auslegung einer Servozusatzeinrichtung zu schaffen, die auf konstruktiv einfache Weise wirksam eine relative Verdrehung zwischen der Kolbenplatte und dem Ventilkörper auf betriebszuverlässige Art und Weise gewährleistet und möglichst wenig Einbauraum in Anspruch nimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruchs gelöst.

Nach der Erfindung werden die zuvor geschilderten Schwierigkeiten dadurch überwunden, daß ein axial vorspringender Vorsprung entweder an der Kolbenplatte oder der radialen Schulter und eine entsprechend ausgebildete Ausnehmung in dem anderen der beiden Bauteile, entweder der Kolbenplatte oder der radialen Schulter ausgebildet ist, daß der Vorsprung und die Ausnehmung ineinandergreifen, wenn die Kolbenplatte um den Halsabschnitt mit vermindertem Durchmesser verdreht wird, und daß der Eingriffszustand durch das Federungsvermögen

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der Membrane aufrechterhalten wird, die zwischen der
Kolbenplatte und der Membrane bzw. dem Ventilkörper
eingespannt ist. Der Eingriffszustand zwischen dem
Vorsprung und der Ausnehmung wird durch das Federungsvermögen der Membrane aufrechterhalten.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in einer
Servozusatzeinrichtung/ die eine Kolbenplatte aufweist, die mit einer federnd nachgiebigen Membrane
zusammenarbeitet, um einen Differenzdruck aufzunehmen, der an zwei Kammern erzeugt wird, die in einem Gehäuse gebildet werden, einen zylindrischen Ventilkörper aufweist, in dem eine Ventileinrichtung vorgesehen ist,
der den Druck in wenigstens einer der beiden Kammern
regelt, ferner einen Kopfabschnitt mit einer nicht
kreisförmigen Gestalt, die auf dem Ventilkörper ausgebildet ist, einen Halsabschnitt mit vermindertem Durchmesser, der in der Nähe des Kopfabschnitts ausgebildet ist, um dazwischen eine im wesentlichen radiale Schulter zu bilden, und eine öffnung mit einer nicht kreisförmigen Gestalt aufweist, die in der Kolbenplatte ausgebildet ist und durch die der Kopfabschnitt unter einer vorbestimmten Winkelstellung durchführbar ist. Der Ventilkörper und die Kolbenplatte werden dadurch verbunden, daß der Kopfabschnitt durch die öffnung durchgeführt und die Kolbenplatte um den Halsabschnitt derart verdreht wird, daß die Kolbenplatte in Eingriff mit der radialen Schulter kommt, wobei die Membrane zwischen
der Kolbenplatte und dem Ventilkörper eingespannt ist. Ein im wesentlichen axial vorspringender Vorsprung und eine entsprechend ausgebildete Ausnehmung sind zwischen der Kolbenplatte und der radialen Schulter des Ventilkörpers ausgebildet, um einen Eingriffszustand von dem Vorsprung mit der Ausnehmung zu schaffen. Das Federungs-

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vermögen der Membrane wird ausgenutzt, um den Eingriff szustand aufrechtzuerhalten.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte-Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Figur 1 eine Längsschnittansicht einer Unterdruck-Servozusatzeinrichtung nach der Erfindung/

Figur 2 eine vergrößerte Endansicht des wesentlichen Teils der Unterdruck-Servozusatzeinrichtung nach Figur 1,

Figur 3 eine vergrößerte Längsschnittansicht längs der Linie III-III in Figur 2, und

Figur 4 eine TeilSchnittansicht längs der Linie IV-IV in Figur 3.

Die in Figur 1 gezeigte Unterdruck-Servozusatzeinrichtung weist ein Gehäuse 1 auf/ das aus einem vorderen Mantelteil 1a und einem hinteren Mantelteil 1b besteht/ die einen geschlossenen Behälter bilden. Ein Ventilkörper 2 ist in dem Gehäuse 1 gleitend beweglich gelagert und in demselben ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, die den Differenzdruck an den beiden Kammern A und B regelt, die in dem Gehäuse 1 von einer Kolbenplatte 3 gebildet werden. Eine Membrane 4 unterteilt den Innenraum des Gehäuses 1 in die beiden Kammern A und B und nimmt den Differenzdruck im Zusammenwirken mit der Kolbenplatte 3 auf.

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_ Q —

Auf dem inneren oder linksseitigen Ende des Ventilkörpers 2 in Figur 1 ist ein Kopfabschnitt 2a ausgebildet, der eine nicht kreisförmige Gestalt hat, wie sich dies aus Figur 2 ersehen läßt. Ferner ist eine öffnung 3a vorgesehen, die eine nicht kreisförmige Gestalt entsprechend dem Kopfabschnitt 2a hat und die an einem Mittelabschnitt der Kolbenplatte 3 ausgebildet ist. Die öffnung 3a kann unter Durchführung den Kopfabschnitt 2a in einer vorbestimmten Winkelstellung aufnehmen. Der Kopfabschnitt 2a und die öffnung 3a können irgendeine geeignete Gestalt haben, die von einer Kreisform abweicht. Vorzugsweise wird jedoch in dieser Gestalt ein Kreis mit einem entsprechenden Durchmesser einbeschrieben. Ein Halsabschnitt 2b ist in der Nähe des Kopfabschnitts 2a ausgebildet. Der Durchmesser des Halsabschnitts 2b ist derart gewählt, daß sich die Kolbenplatte 3 um den Halsabschnitt 2b drehen kann, wenn der Kopfabschnitt 2a durch die Öffnung 3a durchgeführt worden ist. Vorzugsweise wird der Halsabschnitt 2b von dem einbeschriebenen Kreis in dem Kopfabschnitt 2a begrenzt, um eine gute mechanische Festigkeit zu erreichen. Ferner ist ein Ringflansh 2c in der Nähe des Halsabschnitts 2b des Ventilkörpers 2 ausgebildet, so daß der Innenumfangsabschnitt 4a der Membrane 4 zwischen dem Ringflansch 2c des Ventilkörpers 2 und der Kolbenplatte 3 eingespannt werden kann.

Beim Zusammenbau eines Arbeitskolbens nach der Erfindung wird zuerst der Innenumfangsabschnitt 4a der Membrane 4 auf den Ringflansch 2c des Ventilkörpers 2 gelegt, dann die Kolbenplatte 3 auf den Ventilkörper 2 gesetzt, wobei die öffnung 3a der Kolbenplatte 3 und der Kopfabschnitt 2a des Ventilkörpers 2 unter einer vorbestimmten Winkelstellung zueinander ausgerichtet

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sind und die Kolbenplatte 3 wird in Richtung der Achse des Ventilkörpers 2 entgegen dem Federungsvermögen des Innenumfangsabschnitts 4a der Membrane 4 gedrückt. Nach dem Durchführen des Kopfabschnitts 2a des Ventilkörpers 2 wird die Kolbenplatte 3 um einen vorbestimmten Winkel (bei der in Figur 1 gezeigten Ausfuhrungsform um einen Winkel, der kleiner als 90°, vorzugsweise 45° ist) in bezug zu dem Ventilkörper 2 und um den Halsabschnitt 2b des Ventilkörpers 2 verdreht, wobei der Innenumfangsabschnitt der öffnung 3a der Kolbenplatte 3 in Eingriff mit einer im allgemeinen radialen Schulter 2e kommt und von dieser festgehalten wird, die zwischen dem Kopfabschnitt 2a und dem Halsabschnitt 2b des Ventilkörpers 2 ausgebildet ist. Der Ventilkörper 2, die Kolbenplatte 3 und die Membrane 4 sind aufgrund des'Federungsvermögens der Membrane in Richtung ihrer Stärke widerstandsfähig und fest verbunden, so daß man einen Arbeitskolben erhält.

Anschließend wird der Außenumfangsabschnitt 4b der Membrane 4 zwischen den Mantelteilen 1a und 1b eingespannt. In den Figuren 1 und 3 ist mit 5 ein Ring bezeichnet, der.-.in eine Ringnut der Membrane 4 eingebettet ist, so daß verhindert wird, daß das Material des Innenumfangsabschnitts 4a der Membrane 4 radial nach außen entweichen kann, wenn der Innenumfangsabschnitt 4a in Stärkenrichtung zusammengedrückt wird, wobei eine vorbestimmte Behinderung mit Hilfe des Rings sichergestellt werden kann.

Um die Relativverdrehung zwischen der Kolbenplatte 3 und dem Vfentilkörper 2 zu verhindern und um hierdurch den Arbeitskolben in seiner eingebauten Lage festzuhalten, ist eine Ausnehmung 2d in der Schulter 2e des Ven-

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tilkörpers 2 und ein Vorsprung 3b auf der Kolbenplatte 3 nach der Erfindung ausgebildet. Der Vorsprung 3b steht im allgemeinen in axialer Richtung vor und bei der dargestellten Ausführungsform greift er in die Ausnehmung 2d ein, wenn die Kolbenplatte 3 um 45° verdreht ist, um hierdurch eine Relatiwerdrehung zwischen der Kolbenplatte 3 und dem Ventilkörper 2 zu verhindern. Der Eingriffszustand zwischen dem Vorsprung 3b und der Ausnehmung 2d wird durch das Federungsvermögen der Membrane 4 aufrechterhalten.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist nur ein Satz, bestehend aus Vorsprung 3b und Ausnehmung 2d, zwischen der Kolbenplatte 3 und dem Ventilkörper 2 ausgebildet und. die Auslegung ist hierbei derart getroffen, daß sich ein im allgemeinen radial verlaufender Steg oder eine Form ähnlich einer Vertiefung ergibt. Jedoch kann irgendeine geeignete Anzahl von wechselweise eingreifenden Vorsprüngen und Ausnehmungen vorgesehen sein, die irgendeine gewünschte Gestalt und Ausbildungsform haben. Ferner kann der.Vorsprung auf der Schulter 2e und die Ausnehmung in der Kolbenplatte vorgesehen sein.

Nachstehend soll kurz die Arbeitsweise und die Funktionsweise der Unterdruck-Servozusatzeinrichtung nach Figur 1 zusammen mit den weiteren Bauteilen erläutert werden, die bisher nicht beschrieben worden sind. Wenn eine eingangsseitige Stange 6, die mit einem Bremspedal (nicht gezeigt) verbunden ist und ein Tauchkolben 7, der mit der eingangsseitigen Stange 6 verbunden ist, nicht betätigt sind, werden der Ventilkörper 2 und die Kolbenplatte 3 in der Zeichnung mittels einer Rückholfeder nach rechts gedrückt und verharren in dieser in der Zeichnung dargestellten Stellung, wobei die Membrane 4 an dem hin-

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teren Mantelteil 1b anliegt. In dieser Stellung ist die Kammer A normalerweise mit einer Unterdruckquelle, mit einer Ansaughauptleitung einer Brennkraftmaschine verbunden und steht in Verbindung mit der Kammer B über axiale und radiale Durchgänge, die in dem Ventilkörper 2 ausgebildet sind. Deshalb herrscht in den beiden Kammern A und B derselbe Druck und der aus dem Ventilkörper 2, der Membrane 4 und der Kolbenplatte 3 gebildete Arbeitskolben wird nicht verschoben.

Wenn die eingangsseitige Stange 6 durch Niederdrücken des Bremspedals nach links gedrückt wird unterbricht eine in dem Ventilkörper 2 eingebaute Ventileinrichtung zuerst die Verbindung zwischen den Kammern A und B und anschließend wird die Kammer B mit der Umgebung in Verbindung gebracht. Der Druck in der Kammer B steigt auf Atmosphärendruck an, so daß sich ein Differenzdruck zwischen den Kammern A und B bildet und die Membrane 4, die Kolbenplatte 3 und der Ventilkörper 2 bewegen sich zusammen in Figur 1 nach links. Somit beginnt der Servomotor zu arbeiten und die ausgangsseitige Kraft wird über die Kolbenplatte 3, Reaktionshebel 8 und eine Drehplatte 9 auf eine ausgangsseitige Stange 10 übertragen. Ein Druckmitteldruck wird in einem Hauptzylinder (nicht gezeigt) aufgebaut, der mit der ausgangsseitigen Stange 10 verbunden ist. Die eingangsseitige Stange 6 nimmt die Reaktionskraft des Ausgangs des Servomotors auf. Die Reaktionswirkung der auf die ausgangsseitige Stange 10 einwirkenden Kraft wird über die Drehplatte 9 und die Reaktionshebel 8 auf den Kolben bzw. Tauchkolben 7 übertragen, der mit der eingangsseitigen Stange 6 verbunden ist.

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Es ist selbstverständlich, daß die Erfindung nicht nur bei Unterdruck-Servozusatzeinrichtungen anwendbar ist/ bei denen der Differenzdruck zwischen einer Unterdruckkammer A und einem Druck erzeugt wird, der gleich oder kleiner als Atmosphärendruck ist. Die Erfindung ist auch auf druckbetriebene Servomotore anwendbar, bei denen zwei Kammern unter einem Hochdruck und Atmosphärendruck oder unter einem Hochdruck und einem Unterdruck stehen. Ferner können die Reaktionshebel 8 und die Drehplatte 9 durch eine federnd nachgiebige Reaktionsscheibe ersetzt werden, die die ausgangsseitige Kraft auf die ausgangsseitige Stange 10 und die Reaktionskraft auf den Kolben 7 bzw. den Tauchkolben überträgt.

Wie zuvor angegeben, können nach der Erfindung die Kolbenplatte und der Ventilkörper leicht und zuverlässig miteinander verbunden werden, ohne daß man irgendwelche gesonderte, die Relativverdrehung verhinderte Elemente benötigt. Die relative Drehung zwischen der Kolbenplatte und dem Ventilkörper wird durch ein Eingreifen von einem Vorsprung und einer Ausnehmung unterbunden und das Federungsvermögen des Innenumfangsabschnitts der Membrane wird genutzt, um den Eingriff von Vorsprung und Ausnehmung im Eingriffszustand aufrechtzuerhalten. Der in der Membrane 4 vorgesehene Ring 5 dient in diesem Zusammenhang dazu, das Federungsvermögen des Innenumfangsabschni'tts der Membrane in axialer Richtung langzeitig aufrechtzuerhalten bzw. konstant zu halten.

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Claims

Patentanwälte München 22 · Steinsdorfstraße 21 -22 · Telefon 089/22 94 41

TOKICO LTD., 6-3, Fujimi 1-chome, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken / Japan

Servozusatzeinrichtung

Patentansprüche

Servozusatzeinrichtung mit einer Kolbenplatte, die mit einer federnd nachgiebigen Membrane zusammenarbeitet, die einen Differenzdruck aufnimmt, der an zwei Kammern erzeugt wird, die in einem Gehäuse gebildet sind, einem zylindrischen Ventilkörper, in dem eine Ventileinrichtung vorgesehen ist, die den Druck in wenigstens einer der beiden Kammern regelt, einer öffnung mit nicht kreisförmiger Gestalt, die die Kolbenplatte durchsetzt, einem Kopfabschnitt mit nicht kreisförmiger Gestalt, der auf dem inneren Ende des Ventilkörpers

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ausgebildet ist, wobei die öffnung dazu bestimmt ist, den Kopfabschnitt bei einer vorbestimmten Winkellage dazwischen aufzunehmen, einem Halsabschnitt mit vermindertem Durchmesser, der in der Nähe des Kopfabschnitts vorgesehen ist, und einer im allgemeinen radialen Schulter, die zwischen dem Halsabschnitt mit vermindertem Durchmesser und dem Kopfabschnitt des Ventilkörpers gebildet ist, wobei der Ventilkörper und die Kolbenplatte dadurch miteinander verbunden werden, daß der Kopfabschnitt durch die öffnung in der Kolbenplatte durchgeführt und die Kolbenplatte relativ zum Ventilkörper und um den Halsabschnitt mit vermindertem Durchmesser verdreht wird, dadurch gekennz e ichnet, daß ein axial vorspringender Vorsprung (3b) entweder an der Kolbenplatte (3) oder der radialen Schulter (2e) und eine entsprechend ausgebildete Ausnehmung (2d) in dem anderen der beiden Bauteile, entweder der Kolbenplatte (3) oder der radialen Schulter (2e) ausgebildet ist, daß der Vorsprung (3b) und die Ausnehmung (2d) ineinander eingreifen., wenn die Kolbenplatte (3) um den Halsabschnitt (2b) mit vermindertem Durchmesser verdreht wird, und daß der Eingriffszustand durch das Federungsvermögen der Membrane (4) aufrechterhalten wird, die zwischen der Kolbenplatte (3) und der Membrane (4) bzw. dem Ventilkörper (2) eingespannt ist.
2. Servozusatzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des im Durchmesser verminderten Abschnitts (2b) des Ventilkörpers (2) etwa gleich groß wie der Durchmesser eines einbeschriebenen Kreises in der nicht kreisförmigen Gestalt der öffnung (3a) oder des Kopfabschnitts (2a) ist.

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3. Servozusatzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfang der Membrane (4) zwischen der Kolbenplatte (3) und dem Ventilkörper (2) eingespannt ist, und daß ein Kreisring (5) in die Membrane (4) eingebettet ist, um zu verhindern, daß das Material des Innenumfangsabschnitts der Membrane (4) radial nach außen austritt.

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