DE925868C

DE925868C - Betaetigungseinrichtung fuer hydraulisch arbeitende Servomotoren

Info

Publication number: DE925868C
Application number: DEC5053A
Authority: DE
Inventors: Stanley Howard Edge
Original assignee: Clayton Dewandre Co Ltd
Current assignee: Wabco Automotive UK Ltd
Priority date: 1951-12-04
Filing date: 1951-12-04
Publication date: 1955-03-31
Also published as: FR1048944A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Betätigungseinrichtungen mit Servomotoren und im engeren auf solche Einrichtungen, bei denen die Betätigung eines Fußhebels oder einer anderen Handsteuerung durch ein hydraulisches System auf Bremseinrichtungen oder andere gesteuerte Mechanismen übertragen wird. Der Zweck der Erfindung besteht darin, eine verbesserte und vereinfachte Anordnung vorzusehen, bei welcher die durch das hydraulische System übertragene Kraft durch Mittel, die mittels Vakuum oder erhöhten Luftdruck betätigt werden, verstärkt wird.

Gemäß der Erfindung umfaßt der durch Servowirkung betätigte Mechanismus ein hydraulisches Kraftübertragungssystem, welches zwischen einem Fußhebel oder sonstigen Betätigungsorgan und einem oder mehreren Arbeitszylindern angeordnet ist, die einen einen Teil des erwähnten Kraftübertragungssystems bildenden hydraulischen Zylinder haben. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist gekennzeichnet durch eine hydraulisch betätigte Ventileinrichtung, welche Bewegungen des Betätigungsorgans folgt und derart angeordnet ist, daß sie den Unterdruck oder Überdruck (Flüssigkeitsdruck) in einem Servozylinder beherrscht, dessen Kolbenstange in den hydraulischen Zylinder ragt und dort als Verdrängungskörper wirkt, um Druck auf den Arbeitszylinder oder die Arbeitszylinder zu übertragen, wobei der hydraulisch auf die Arbeitszylinder übertragene Druck dazu benutzt

wird, um durch die besagte Ventileinrichtung die Kraft zu unterstützen, welche auf das Betätigungsorgan von dem Bedienungsmann ausgeübt wird.

Gemäß einer bevorzugten Form der Erfindung umfaßt der mit Servowirkung arbeitende Betätigungsmechanismus ein hydraulisches Kraftübertragungssystem zwischen einem durch Fußhebel od. dgl. betätigten Haupt- oder Antriebszylinder und einem oder mehreren Arbeitszylindern, wobei ίο ein Teil dieses Kraftübertragungssystems von einem hydraulischen Zylinder gebildet wird. Der Mechanismus gemäß der Erfindung umfaßt ferner einen durch Unter- oder Überdruck betätigten Kolben und Zylinder einer Servoeinrichtung, wobei die Kolbenstange in den vorerwähnten hydraulischen Zylinder hineinragt, derart, daß sie dort als Verdrängungskörper oder Stange wirkt. Ferner ist bei dem Mechanismus eine Ventileinrichtung vorgesehen, welche durch den Druck, welcher vom Haupt- oder Antriebszylinder übertragen wird, betätigt wird und zur Steuerung der Arbeitsweise der Servoeinrichtung dient, durch welche die Kolbenstange in den hydraulischen Zylinder bewegt wird, um daraus Flüssigkeit zu verdrängen, und dadurch den auf den Arbeitszylinder oder die Arbeitszylinder übertragenen Druck proportional zu der Kraft, mit welcher der Bedienungsmann den Antriebszylinder betätigt, erhöht. Die besagte Ventileinrichtung schließt ferner Mittel ein, welche auf den Druck, der dem Arbeitszylinder oder den Arbeitszylindern zugeführt wird, reagieren, um die Kraft auszugleichen, die auf das Betätigungsorgan ausgeübt wird.

In der Zeichnung ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Betätigungseinrichtung mit Servomotorwirkung dargestellt, und zwar für die Betätigung von- Fahrzeugbremsen.

Fig. ι 'zeigt im wesentlichen schematisch die Gesamteinrichtung in einer Betriebsstellung; Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Teil einer Einrichtung nach Fig. 1, der im wesentlichen der hydraulisch betätigten Einrichtung entspricht, durch welche die Arbeitsweise des Servomotors gesteuert wird, und zwar in Ruhestellung; Fig. 3 ist teils ein Schnitt, teils eine Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung 'in Ruhestellung.

Bezugnehmend zunächst auf Fig. 1 und 2 ist dort eine Bremsbetätigungseinrichtung dargestellt, die mit Servomotoreinwirkung arbeitet. Die Einrichtung besitzt ein Betätigungspedal 1, das einen hydraulischen Antriebszylinder 2 betätigt, der durch eine Leitung 3 mit einer Reaktionsventileinrichtung 4 verbunden ist. Diese letztere Einrichtung, die in Fig. 2 in Ruhestellung wiedergegeben ist, besitzt ein Gehäuse, in dem ein Paar miteinander verbundene Kolben 5 und 6 von verschiedenem Querschnitt innerhalb der Zylinder 7 bzw. 8 beweglich angeordnet ist. Nahe dem Kolben S ist ein Paar Ventilglieder in Form von zwei Plungerkolben 9, 10 verschiebbar innerhalb von zwei zylindrischen Ventilkammern 11 bzw. 12 angebracht. Die Plunger 9, 10 sind gelenkig an ihrem unteren Ende mit · dem■ einen Ende einer Stange 13 verbunden, deren anderes Ende gelenkig mit dem Kolben 5 verbunden ist. An ihrem oberen Ende besitzen die beiden Plunger je einen Halsteil 14 bzw. 15 von vermindertem Durchmesser, auf denen je eine Ventilplatte 16 bzw. 17 aus nachgiebigem Dichtungsmaterial angeordnet ist. Die Ventilplatte 16 arbeitet mit einem Ventilsitz 18 zusammen, der einen Kanal 19 am oberen Ende der Kammer 11 umgibt, während die Ventilplatte 17 mit einem Ventilsitz 20 zusammenarbeitet, der die Entlüftungsöffnung 21 im oberen Teil der Kammer 12 umgibt. Der obere Teil der Kammer 11 steht durch den Kanal 19 und eine Leitung 22 mit einer (nicht dargestellten) Vakuumpumpe od. dgl in Verbindung und durch eine öffnung 23 mit dem oberen Teil der Kammer 12, die ihrerseits durch einen Kanal 24 und eine Leitung 25 mit der Einlaßöffnung 26 des Zylinders 27 der mit Unterdruck arbeitenden Servoeinrichtung in Verbindung steht Die Kolbenstange· 28 des Servokolbens 29, der durch eine Feder 30 in seine Rückzug- oder Ruhestellung gebracht bzw. dort gehalten wird, durchsetzt eine Stopfbüchse 31 in der Stirnwand des Vakuumzylinders 27 und ragt in einen hydraulischen Zylinder 32 vor, der dreiachsig zu der erwähnten Zylinderstirnwand angebracht und durch eine Leitung 33 mit den (nicht dargestellten) Bremsbetätigungszylindern verbunden ist. Die Leitung 33 hat ferner einen Abzweig 34, der zu dem Zylinder 8 führt, in welchem der Kolben 6 von kleinerem Durchmesser im Rahmen der Reaktionsventileinrichtung 4 vorgesehen ist.

Wenn die Servoeinrichtung nicht in Tätigkeit ist, d. h. wenn der Servokolben ganz in zurückgezogener Stellung ist, nehmen die Kolben 5, 6 und die Plunger 9, 10 die in Fig. 2 angedeuteten Stellungen ein, in welcher die Ventildichtungsfiäche τ 6 gegen den Ventilsitz 18 anliegt und die Verbindung zwischen dem Servozylinder 27 und der Vakuumpumpe od, dgl. schließt. Dabei ist die Ventilfläche 17 von ihrem Ventilsitz abgehoben, so daß der i°5 Servozylinder durch den Kanal 25, den Durchgang 24 und die öffnung 21 mit der Außenluft in Verbindung steht.

Wenn der Fußhebel 1 niedergedrückt wird, wird der Hauptzylinder 2 betätigt und dadurch eine «° Drucksteigerung in dem hydraulischen Kanal 3 und dem oberen Teil des Zylinders 7 der Reaktionsventileinrichtung 4 hervorgerufen. Die Kolben 5 und 6 werden dadurch aus ihrer Lage gebracht und drücken dabei die Stange 13 zunächst gegen ihren ^X15 Lagerpunkt am Plunger 9, wodurch die Ventilfläche 17 gehoben wird, so daß sie sich gegen den Ventilsitz 20 unter Absperren des Servozylinders 27 von der Außenluft anlegt, und zweitens gegen ihren Lagerpunkt am Plunger 10, der dadurch abwärts bewegt wird, so daß sich die Ventilfläche 16 von ihrem Sitz abhebt und der Servozylinder in Verbindung mit der Vakuumpumpe durch den Kanal 19 und die Öffnung 23, den Ringraum um den Halsteil des Plungers 10 und die Kanäle 24 und 25 kommt. Dadurch wird der Servokolben in Tätigkeit gesetzt,

dessen Kolbenstange 28 dabei in den hydraulischen Zylinder 32 hineinbewegt wird und dort als Verdrängungskörper wirkt, der den Druck durch die hydraulische Leitung 33 auf die Bremsbetätigungszylinder überträgt. Sobald der Druck in dem hydraulischen Zylinder und dem Bremsbetätigungszylinder erhöht wird, pflanzt sich die Druckerhöhung durch die Zweigleitung 34 fort und wirkt auf den kleineren Kolben 6 der Reaktionsventileinrichtung 4, wodurch die Kolben 5 und 6 einen Impuls zur Rückkehr in ihre Ausgangsstellung unter entsprechender Verminderung des wirksamen Vakuums erhalten, bis ein weiteres Niederdrücken des Fußhebels 1 erfolgt. Auf diese Weise ist die Höhe des Vakuums und der hydraulische Druck auf die Bremszylinder stets proportional dem auf den Fußhebel angewandten Druck.

Die vorbeschriebene Anordnung wird vervollständigt durch eine von einem Ventil beherrschte Umgangs- oder Ausgleichsleitung 35 zwischen der hydraulischen Leitung 3, die zu der Reaktionsventileinrichtung 4 führt, und der Druckleitung 33. Dadurch wird im Fall einer Störung an der Vakuumpumpe oder sonstigen Vakuumerzeugungseinrichtung eine freie Verbindung zwischen den beiden hydraulischen Leitungen hergestellt, so daß Druckimpulse direkt vom Hauptzylinder 2 auf die Bremsbetätigungszylinder übertragen werden, wenn der Fußhebel 1 betätigt wird.

Eine andere Ausführungsform der Reaktionsventileinrichtung ist in Fig. 3 dargestellt, in welcher gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung der mit Fig. ι und 2 übereinstimmenden Teile angewandt sind.

Diese andere Ausführungsform der Reaktionsventileinrichtung besitzt ein Gehäuse 37, an dessen einem Ende eine elastische Membran 38 angeordnet ist, die mit Druckmittel vom hydraulischen Hauptzylinder durch die Leitung 3 beaufschlagt wird, wenn der Fußhebel betätigt wird. Die Membran 38 ist mit dem Reaktionskolben 39 verbunden, der verschiebbar in dem Zylinder 40 angeordnet ist und einen hohlen Zapfen 41 bildet, der axial verschiebbar in einer Bohrung 42 des Gehäuses geführt ist.

In dem Hohlzapfen sind Öffnungen 43 vorgesehen, welche in die Ringkammer 44 münden, die ihrer seits durch die Öffnung 45 mit der Außenluft verbunden ist. An seinem dem Kolben abgewandten Ende ragt der Zapfen 41 in eine Ventilkammer 46, die durch den Kanal 47 mit einer nicht dargestellten Vakuumerzeugungseinrichtung in Verbindung steht und durch einen Kanal 48 mit dem Innern des Servozylinders 27. Im normalen Betriebszustand, d. h. wenn die Servoeinrichtung außer Wirkung ist, wie in Fig. 3 dargestellt, sind die beiden Kanäle 47 und 48 voneinander getrennt durch eine Ventilscheibe 49, die durch eine Feder 50 gegen den ringförmigen, an der Wandung der Ventilkammer ausgebildeten Sitz anliegend gehalten wird. Unter diesen Umständen steht der Servozylinder 27 durch die Leitung 48, den hohlen Ventilzapfen 41, die Öffnungen 43, die Ringkammer 44 und die Öffnung 45 mit der Außenluft in Verbindung.

Wenn der Fußhebel niedergedrückt wird, wird der Hauptzylinder betätigt und die Druckerhöhung durch die Leitung 3 auf die Membran 38 übertragen, die dadurch aus ihrer Ruhelage gebracht wird und den Zapfen 41 des Reaktionskolbens 39 zur Einwirkung auf die Ventilscheibe 49 bringt. Dadurch wird zunächst die Verbindung mit dem Servozylinder und der Außenluft unterbrochen und dann die Ventilscheibe von ihrem Sitz abgehoben, so daß der Servozylinder in Verbindung mit der Vakuumeinrichtung gebracht wird. Wie bereits beschrieben, wird dadurch der Servokolben betätigt und die Kolbenstange 28 in den hydraulischen Zylinder 32 hineinbewegt, wo sie als Verdrängungsglied wirkt. Der erzeugte Druck wird auf die Bremszylinder übertragen.

Die in dem hydraulischen Zylinder 32 hervorgerufene Druckerhöhung wird durch die Leitung 51 auf den Zylinder 40 übertragen und wirkt schließlich auf den Kolben 39, der dadurch einen Impuls erhält, die Membran in ihre Ausgangslage zurückzubewegen und die Höhe des Vakuums zu vermindern, bis weiterer Druck auf das Fußpedal angewandt wird. Auf diese Weise wird die Höhe des Vakuums und der hydraulische Druck auf die Bremszylinder stets proportional zu dem auf den Fußhebel wirkenden Druck gehalten. Bei dieser Bauart kann ferner die Druckerhöhung direkt vom Hauptzylinder auf die Bremszylinder übertragen werden, so daß die Bremsen auch im Fall einer Störung an der Vakuumpumpe od. dgl. betätigt werden können. gs

Bei jeder der beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können der Vakuumzylinder, die Reaktionsventileinrichtung und der hydraulische Arbeitszylinder als bauliche Einheit ausgebildet werden, die an irgendeiner geeigneten Stelle des Fahrzeugrahmens angebracht werden kann und außer ihrer Abstützung keine weitere mechanische Verbindung mit dem Fahrzeugrahmen benötigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: ^1<>5

i. Betätigungseinrichtung für hydraulisch arbeitende Servomotoren, umfassend ein hydraulisches Druckübertragungssystem zwischen einem Fußhebel od. dgl. und einem oder mehreren Arbeitszylindern und ferner einen hydraulischen Zylinder, der einen Teil des Drucküber ■ tragungssystems bildet, gekennzeichnet durch eine hydraulisch betätigte Reaktionsventilein richtung (4), welche den Bewegungen des Betätigungsorgans (1) folgt und die Beaufschlagung des Servozylinders (27) mit Unteroder Überdruck beherrscht, wobei die Kolbenstange (28) des Servozylinders (27) in den hydraulischen Zylinder (32) ragt und dort als Verdrängungsglied wirkt, wodurch die Druckänderung auf den oder die Arbeitszylinder übertragen wird und wobei der hydraulisch auf die Arbeitszylinder übertragene Druck ferner ausgenutzt wird, um durch die erwähnte Reaktionsventileinrichtung (4) den auf das Be-

tätigungsorgan (i) ausgeübten Druck auszugleichen.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsventileinrichtung (4) so eingerichtet ist und so mit dem hydraulischen Zylinder (32) mittels der Servo ■ einrichtung (27, 28, 29) zusammenarbeitet, daß der auf den oder die Arbeitszylinder übertragene Druck proportional zu dem auf das Betätigungsorgan (1) von Hand oder Fuß ausgeübten, durch den Hauptzylinder (2) übertragenen Druck erhöht wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsventileinrichtung (4) ein Gehäuse, eine erste Ventilkammer (11), die mit dem Servozylinder (27) und mit der Außenluft in Verbindung steht, und eine zweite Ventilkammer (12), die mit dem Servozylinder (27) und mit einer Vakuumpumpe od. dgl. in Verbindung steht, umfaßt, wobei der erste und zweite Kolben (9, 1.0) mit Ventilteilen (17,18) ausgestattet sind, die in der ersten und zweiten Ventilkammer (11, 12) zur Wirkung kommen, und wobei zwei miteinander verbundene Kolben (5, 6) von verschiedenem Querschnitt beweglich in zwei Zylindern (7, 8) des Gehäuses angeordnet sind, von denen der größere (7) mit dem Hauptzylinder (2) in Verbindung steht, wobei die genannten Kolben (9, 10) mechanisch mit den Kolben (5, 6) verbunden sind, welche im normalen Betriebszustand dazu dienen, die Plunger (9, 10) in solcher Lage innerhalb der Ventilkammern (11,12) zuhalten, daß der Servozylinder (27) von der Unterdruckerzeugungseinrichtung abgetrennt und mit der Außenluft verbunden ist, so daß der Servokolben (29) außer Wirkung ist, die jedoch so eingerichtet sind, daß sie bei einer Druckerhöhung im Hauptzylinder (2) eine Bewegung der Plunger (9, 10) in diejenigen Stellungen hervorrufen, in welcher der Servozylinder (27) von der Außenluft abgetrennt und in Verbindung mit der Vakuumerzeugungseinrichtung unter entsprechender Betätigung des Servokolbens {29) ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem hydraulischen Zylinder (32) auf den oder die Arbeitszylinder übertragenen Druckerhöhungen auch auf den Kolben (6) von kleinerem Durchmesser übertragen werden, der dadurch den Ausgleich des auf das Betätigungsglied (1) ausgeübten Druckes bewirkt.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Reaktionsventileinrichtung ein Gehäuse (37) und eine darin vorgesehene biegsame Membran (38), welche Druckänderungen im Hauptzylinder (2) folgt, besitzt, wobei am anderen Ende des Gehäuses eine Ventilkammer (46) vorgesehen ist, die durch eine öffnung (47) mit der Vakuumpumpe od. dgl. und durch eine andere Öffnung (48) mit dem Servozylinder (27) in Verbindung steht, und wobei eine federbelastete Ventilscheibe (49) in der genannten Ventilkammer (46) angeordnet ist, die im normalen Betriebszustand die Verbindung zwischen den beiden Öffnungen (47, 48) unterbricht, wobei ein Reaktionskolben (39) mit der Membran (38) verbunden ist, der einen Hohlzapfen (41) hat, welcher in die Ventilkammer (46) hineinragt und öffnungen (43) besitzt, durch welche der Servozylinder (27) im normalen Betriebszustand mit der Außenluft in Verbindung steht und dadurch außer Wirkung gehalten wird, wobei die An-Ordnung derart ist, daß bei Druckerhöhung im Hauptzylinder (2) die Membran (38) den Reaktionskolben (39) betätigt und dessen hohlen Zapfen (41) in Berührung mit der Ventilscheibe (49) bringt, wodurch zunächst die Verbindung des Servozylinders (27) mit der Außenluft unterbrochen wird und danach durch Abheben der Ventilscheibe (49) von ihrem Sitz der Servozylinder (27) in Verbindung mit der Vakuumerzeugungseinrichtung gebracht wird, so daß der Servokolben in Tätigkeit tritt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem hydraulischen Zylinder (32) auf den oder die Arbeitszylinder durch die Wirkung des Servokolbens (29) ausgeübte Druck durch eine Leitung (51) auch auf den Reaktionskolben (39) übertragen wird, der dadurch den von Hand od. dgl. ausgeübten Druck auf das Betätigungsorgan (1) ausgleicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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