DE859408C - Servoantrieb fuer hydraulische Einrichtungen - Google Patents

Description

• Servoantrieb für hydraulische Einrichtungen Die Erfindung betrifft eine Servoantriebsvorrichtung für hydraulische Anlagen, die aus einer Kolben-und Zylindereinheit besteht, deren Arbeitsraum mit Druckflüssigkeit aus einem hydraulischen Akkumulator od. dgl. über ein Ventil mit Nachfolgewirkung gespeist wird und bei der das Ventil zur Verbindung des Arbeitsraumes mit einer Druckflüssigkeitsquelle oder einem Au:slaß in gegenläufiger Richtung betätigt wird, während die Antriebseinheit :dahin wirkt, das Ventil in seine normale Zwischenstellung zurückzubewegen.
• Die Erfindung ist darauf gerichtet, einen Servoantrieb zu schaffen, der einfach in der Konstruktion ist, aber in sehr zuverlässiger und wirksamer Weise arbeitet .v Ziel ,der Erfindung ist es weiterhin, eine einfache kräftige und kompakte Form einer kombinierten Servoantrieb- und Hauptzylindereinheit zu schaffen, die für die hydraulische Betätigung von Fahrzeugbremsen mit in einem Akkumulator gespeicherter Kraft geeignet ist..
• Die Erfindung geht aus von einem Servoantrieb, bestehend aus einem Zylinder, einem unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes in dem Zylinder beweglichen Tauchkolben, einer Ventilkammer in dem Tauchkolben und einem sich in die Ventilkammer erstreckenden und axial im Verhältnis zu den Kolben beweglichen Druckglied zur Betätigung einer Ventilvorrichtung in der Ventilkammer, wobei diese Ventilvorrichtung aus einem Ventilglied. besteht, das in bezug auf den darauf wirkenden Einlaßdruck ausbalanciert und so angeordnet ist, daß es eine Verbindung von dem Zylinderarbeitsraum zu dem Druckflüssigkeitseinlaß. und zu einem Auslaß kontrolliert. Bei. einem derartigen Servoantrieb wird die Erfindung darin gesehen, daß der Zylinder an dem dem Kolben entgegengesetzten Ende des Arbeitsraumes von einer Fläche auf dem Druckglied begrenzt ist, die von der Flüssigkeit in dem Arbeitsraum beaufschlagt wird, um das Druckglied axial in Richtung fort von dem Kolben- zu drücken.
• Bei einem Servoantrieb der vorerwähnten Art wird die Erfindung weiterhin darin gesehen, daß die Druckflüssigkeit in dem Arbeitsraum in entgegengesetzten Richtungen auf den Tauchkolben und das Druckglied wirkt und daß die Fläche des Druckgliedes, auf die der Druck in dem Arbeitsraum in dieser Weise wirkt, kleiner ist als clie entsprechende Fläche des Tauchkolbens, wobei das Druckglied einen Druck erhält, .der geringer als der auf den Kolben ausgeübte, jedoch diesem proportional ist.
• Das Ventil besteht vorzugsweise aus einem Tellerventilglied mit einem sich von einem zum anderen Ende erstreckenden Längskanal, das so angeordnet ist, daß es mit seinem Kopf von dem Arbeitsraum fortzeigt, so daß die Druckflüssigkeit, die hinter den Kopf gelangt, durch den Längskanal zu dem Arbeitsraum fließt. Das Druckglied ist zweckmäßig so angeordnet, daß es mit dem Schaftende des Tellerventils zusammenwirkt, um den Kopf des letzteren von seinem Sitz zu drücken. Der Tauchkolben des Servoantriebes kann mit dem Kolben eines Hauptzylinders zur Betätigung hydraulischer Radbremsen od. dgl. ein Stück bilden oder direkt an ihm befestigt sein. So kann der Tauchkolben mit einer rundum laufenden, eine ringförmige Kammer bildenden und in ständiger Verbindung mit dem Vorratsbehälter stehenden Nut versehen sein, die als Auslaß des Servoventils und auch dazu dient, die Radbremsen od. dgl. während der Rückzugsbewegung des Servoantriebskolbens voll Flüssigkeit zu halten.
• Das Druckglied kann gleitend in dem Tauchkolben angeordnet sein und eine Stützfläche besitzen, die so angeordnet ist, daß von dem Druckglied auf .den Tauchkolben ein Druck ausgeübt werden kann, falls die Zufuhr von Druckflüssigkeit zu dem Servoantrieb versagt.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführunsbeispiel veranschaulicht. Die Zeichnung zeigt' einen Schnitt durch eine Einheit, bestehend aus einer Servoantriebsvorrichtung und einem Hauptzylinder. Der Betätigungshebel, die Bremseinheiten und die sonstigen zu einem hydraulischen System gehörenden Teile sind in vermindertem Maßstab dargestellt.
• Die Einheit aus Servoantriebsvorrichtung und Hauptzylinder ist allgemein mit io bezeichnet und besteht aus einem Zylinder i i mit Bohrung -12, die an einem Ende durch einen Boden 13 geschlossen ist. Eine Verbindung 14 in dem Boden 13 führt über eine Leitung,i5 zu den Antriebseinheiten 16 und 17 für ein Paar Bremsen 18 und ig, die beispielsweise zu -den Hinterrädern (rlicht gezeichnet) eines Kraftfahrzeuges gehören. Der linke Teil der Bohrung 12 stellt einen Hauptzylinderraum 2o dar, der von dem Kopf 21 eines mit einer : elastischen Dichtungsmanschette 23 ausgerüsteten I Tauchkolbens begrenzt ist.DieDichtungsmanschette i 23 ist so ausgebildet bzw. angeordnet, daß sie in bekannter Weise wie ein Rückschlagventil wirkt, und gestattet, daß Flüssigkeit frei aus der umlaufenden Nut 24 nach links, hinter den Kopf 21, z. B. durch Durchgänge 25, in den Arbeitsraum 20, jedoch nicht in entgegengesetzter Richtung fließen kann. Der Tauchkolben 22 wird durch eine Spiraldruckfeiler 78 nach rechts gedrückt, und sein rechtes Ende setzt sich, wenn er vollständig zurückgezogen i ist, auf eine Schulter 79, die von einem Deckelglied .ii gebildet ist. Die rundum laufende Nut 24 ist über einen schrägen Kanal 27, einen Auslaß 28 und eine Leitung 29 ständig verbunden mit einem Flüssigkeitsbehälter 26. Ein :£tmungsweg 30 führt in bekannter Weise von dem Auslaß 28 zu einer kleinen Off nung 31 in der Bohrung,i2, die sich unmittelbar vor der Dichtungsmanschette 23 befindet, wenn diese ihre volle Rückzugsstellung einnimmt. Der Hauptzylinderraum 20 ist so bei voller Rü ckzugsstellung des Tauchkol ens 22 über einen Kanal 30 mit dem Vorratsbehälter 26 verbunden. Der Kanal wird jedoch bei der Anfangsbewegung des Kolbens 2.2 geschlossen und hierdurch die Möglichkeit gegeben, daß indem Arbeitsraum 2o ein Druck zur Betätigung der Bremsen 18 und 1g erzeugt wird.
• Aus dem Vorratsbehälter 26 wird auch eine Pumpe 32 mit Flüssigkeit versorgt, die ständig angetrieben wird und einen hydraulischen Akkumulator 3,; auf voller Beladung hält. Die Pumpe 32 ist in üblicher Weise mit einem geeigneten Sicherheits- oder Überlaufventil (nicht gezeichnet) versehen. Das Auslaßrohr des Akkumulators 33 ist mit 3.4 bezeichnet und führt zu einem Druckeinlaßstutzen 5 an dem Zylinder i i. Der Tauchkolben 22 besitzt im rechten Teil noch eine zweite ring um laufende und einen ringförmigen Raum bildende Nut 36; die über einen Kanal 37 immer mit dem Druckeinlaß 35 in Verbindung steht, ohne Rücksicht auf die Stellung, die von dem Tauchglied 22 in der Zylinderbohrung 12 eingenommen wird. Ein Dichtungsring 38 schließt die Nut 36 von -der Nut =.4 ab, während ein zweiter Dichtungsring 3g am rechten Ende des Tauchkolbens 22 die Nut 36 gegen den Arbeitsraum q.o der Hilfsantriebsvorrichtung am rechten Ende des Zylinders i i abdichtet. In diesem` Ende des Zylinders sitzt das Deckelglied d!1 mit einem axial. darin gleitenden Druckglied .42, das durch eine ringförmige, im Schnitt U-förmige Dichtungsmanschette 43 hindurchgeführt ist. An seinem äußeren Ende ist das Druckglied 42, z. B. durch ein Glied 44 mit geeigneten Betätigungsmitteln, wie z. B. einem Pedalhebel 45, verbunden, der drehbar bei .:16 befestigt und mit einer Rückzugsfeder 4.7 und einem verstellbaren Anschlag .48 versehen ist.
• Das linke Ende des Druckgliedes ist dort, wo es sich in den Arbeitsraum 4.o der Servovorrichtung erstreckt, mit einem Zapfen q.9 von vermindertem Durchmesser versehen, der gleitend in der Bohrung 5o des Tauchkolbens 22 geführt ist. Ein Dichtungsring 51 verhindert ein Lecken der Flüssigkeit an den Gleitflächen.. An der Ansatzfläche des Zapfens 49 besitzt das Druckglied- eine als Stützfläche dienende Schulter 52, die; falls notwendig,-gegen die rechte Endfläche des Tauchkolbens 22 drückt und so- den Druck des Druckgliedes 42 direkt auf. den Tauchkolben w2 überträgt. Der Tauchkolben 22 wird jedoch normalerweise von dem Flüssigkeitsdruck in demArbeitsraum 4obetätigt,undzu diesem Zweck ist in den Tauchkolben 22 eine. Art Nachfolgeventil vorgesehen, das allgemein, mit 54 bezeichnet ist und dazu dient, in Verbindung mit dem Druckglied zu wirken. Die Ventilvorrichtung 54 besteht aus einem Tellerventilglied mit kegelstumpfartigem Kopf 55; der auf einem Schaft 56 sitzt. Das Ventilglied 55-56 hat eine Längsbohrung 5:7, die sich von einem zum anderen Ende erstreckt. Der "Zapfen 56 ist gleitend in einer Büchse 58 angeordnet, die fest in einer Erstreckung der Bohrung 5o sitzt. Die Büchse besitzt innen eine ringum laufende Nut 59, die mit der Nut 36 über einen radialen Kanal 6o in Verbindung steht. Im Bereich der Nut 59 ist der Schaft 56 im Durchmesser vermindert und bildet einen ringförmigen Raum 61, der an seinem linken Ende von der kegelstumpfartigen Fläche des Kopfes 55 begrenzt ist. Diese Fläche wirkt zusammen mit einem ringförmigen Sitz 62, der von dem linken Ende der Bohrung der Büchse 58 gebildet wird. Wenn das Ventilglied 55-56 sich in seiner Rechts- oder Schließstellung befindet, ist es in bezug auf die Druckflüssigkeit in dein ringförmigen Raum 61 ausbalanciert. Das Ventilglied 55-56 wird normalerweise durch eine schwache Druckfeder 63, die in einer Ventilkammer 64 innen auf der Endfläche der Bohrung 5o aufsitzt, in Sitzstellung gehalten. Das rechte Ende des Schaftes 56 ist so ausgebildet, .daß es sich über die Büchse 58 hinaus erstreckt, und der Raum 65; der es umgibt, ist über einen zu der Ringnut 24 führenden Kanal 66 mit dem Vorratsbehälter 26 verbunden. Der äußere Rand 67 am Ende des Schaftes 56 bildet einen mit einer kegelstumpfförmigen Vertiefung am Ende des Zapfens 49 zusammenwirkenden Ventilsitz. Der Zapfen 49 besitzt eine axiale Bohrung 69, die über einen radialen Kanal 70 in den Arbeitsraum 40 :der Servovorrichtung mündet. Hieraus folgt, daß der Arbeitsraum 40, wenn der Zapfen 49, wie dargestellt, nicht auf dem Schaft 56 aufsitzt, in freier Verbindung mit dem Vorratsbehälter 25 steht, wohingegen sich die Fläche 68 bei Vorwärtsbewegung des Druckgliedes 42 nach links auf -den Sitz 67 setzt und so den Arbeitsraum 40 gegen den Vorratsbehälter 26 abschließt.
• In einem Kraftfahrzeugbremssystem ist es zweckmäßig, die -Vorderradbremsen, 'die mit 71 und 72 bezeichnet sind, mit Hilfe der Druckflüssigkeit von der Pumpe 32 direkt zu betätigen, und aus diesem Grunde führt von dem Zylinder ii eine Hilfsverbindung 7 3 von dem Arbeitsraum 4o über einen Kanal 74 und ein Rohr 75 zu den Bewegungseinheiten 76 und 77 der beiden Vorderräderbremsen 7 1 und 72.
• Die Arbeitsweise des Servoantriebes ist folgende: Bei gelösten Bremsen befinden sich die Teile f in der gezeichneten Stellung. Der Zapfen 49 des Druckgliedes 4.2 sitzt nicht auf dem Ventilschaft 56, während der Kopf 55 auf 62 sitzt und so verhindert, daß. Druckflüssigkeit aus dem Akkumulator 33 austreten kann. .Wie oben- erwähnt, sind .der Arbeitsraum 40 und darum auch die Vorderradbremsen. 76 und 77 mit ihrer Leitung 75 mit dem Vorratsbehälter 26 über dem Raum 65, den Kanal 66, die Nut 24, den Kanal 27, die Verbindung 28 und die Leitung 29 .frei verbunden. Der Tauchkolben 22 ist durch die Druckfeder 78 in seine Rechtsstellung gedrückt bzw. völlig zurückgezogen. Wenn das Pedal 45 zur Bremsanlegung betätigt wird, wird. das j Druckglied 42 nach- links bewegt. Infolgedessen setzt sich die Vertiefung 68 auf den Sitz 67 des f Ventilschaftes 56 und trennt den Arbeitsraum 40 von dem Vorratsbehälter 26. Die weitere Bewegung des Druckgliedes 42 hat zur Folge, daß der Schaft 56 in der Büchse 58 vorgl.eitet und den Kopf 55 von dem Sitz 62 abhebt, so daß Druckflüssigkeit aus dem Akkumulator 33 von dein ringförmigen Raum 61 in de Ventilkammer 64 fließen kann, die danach über den Kanal 57 in dem Ventilglied durch die Kanäle 69 und 7o in den Arbeitsraum 4o tritt.. Die Druckflüssigkeit kann infolgedessen auf die ringförmige Endfläche 53 des Tauchkolbens 22 wirken, so daß dieser nach links geschoben wird und Arbeitsflüssigkeit von dem Zylinderraum 20 zu den Bremsenti8 und z9 drückt. Zu gleicher Zeit wird der Druckanstieg in dem Arbeitsraum 40 über die Leitung ,^5 auf die Antriebseinheiten 76 und 77 zur Betätigung der Vorderbremsen 71 und 72 übertragen. Es ist erkennbar, daß die Strecke über die der Tauchkolben 22 in dem Zylinder -i i bewegt wird, abhängig ist von d°er Bewegung, die dem Druckglied 42 erteilt wird, denn die Büchse 58 bewegt -sich mit dem Tauchkolben 22 und verursacht darum, daß sich der Sitz 62 wieder gegenden Kopf 55 setzt und die Zufuhr von Druckflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 4o gesperrt wird. Das Ventilglied 55.'56 hat darum eine Nachfolgewirkung, und um eine bestimmte Bewegung .des Kolbengliedes 22 herbeizuführen, muß das Druckglied 42 um eine im wesentlichen entsprechende Strecke vorgeführt werden.
• Die neue Servovorrichtung hat den Vorteil, daß der Flüssigli:eitsdruck, der in dem Arbeitsraum 40 wirksam ist, auf das Druckglied 42 zurückwirkt und dem Benutzer des Pedals 45 so das erforderliche Gefühl vermittelt, das ihn in den Stand setzt, an dem entgegenwirkenden Widerstand die auf die Bremsen -ausgeübte Kraft genau festzustellen. Dies beruht darauf, daß der Druck in .dem Arbeitsraum 4o auf eine ringförmige Fläche 52 des Druckgliedes 42 wirkt" wobei die auf das Druckglied 42 wirkende Kraft im Vergleich zu der Kraft, die von dem Flüssigkeitsdruck auf den Tauchkolben 22 ausgeübt wird, verhältnismäßig klein ist, beide Kräfte jedoch dem Verhältnis :des Umfangs der ringförmigen Flächen 52 und 53 entsprechend im wesentlichen proportional sind. Wenn die Bremsen durch Verminderung des Druckes auf den Pedalhebel 45 gelöst werden, entfernt sich die Vertiefung 68 von dem Ventilschaft 56 und bewirkt eine Öffnung hinter dem Sitz 67. Infolgedessen kann Arbeitsflüssigkeit sowohl aus dem Arbeitsraum 4o als auch aus den Antriebseinheiten 76 und 77 für die Vorderradbremsen entweichen. M"enn der Pedalhebel45 sich wieder auf den Anschlag 48 setzt, so befindet sich das Druckglied 42 in einer Stellung, in der die Vertiefung 68 von dem Ventilschaft 56 ferngehalten ist, wobei derVentilkopf 55 auf 62 sitzt und derTauchkolben 22 sich in seiner äußersten Rechtsstellung befindet.
• Im Falle eines Versagens in der Versorgung mit Druckflüssigkeit von dem Akkumulator 33 bewirkt die Betätigung des Pedalhebels.45, daß sich die Schulter 52 des Druckgliedes 42 unmittelbar gegen den Tauchkolben 22 setzt, so daß dieser durch den Pedalhebel d.5 direkt vorgeschoben wird, um einen Flüssigkeitsdruck. in dein Arbeitsraum 2o hervorzurufen und so die Hinterbremsen 16 und 17 zu betätigen.
• DiebeschriebeneAusbildung einesServoantriebes ist nur beispielsweise gegeben, und die Anordnung der Teile kann naturgemäß die verschiedensten Abwandlungen erfahren. Beispielsweise kann der Tauchkolben 22 gegebenenfalls auch mechanisch mit einer oder mehreren Bremsen des Systems verbunden sein, anstatt benutzt zu werden, um einen hydraulischen Druck in dem Arbeitsraum 2o auszuüben bzw. -. seine Anordnung kann auf eine Kombination beider Funktionen abgestellt werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Servoantrieb für hydraulische Einrichtungen, bestehend aus einem Zylinder, einem unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes in dem Zylinder beweglichen Tauchkolben, einer Ventilkammer in dem Tauchkolben und einem sich in die Ventilkammer erstreckenden. axial im Verhältnis zu den Kolben beweglichen Druckglied zur Betätigung einer Ventilvorrichtung in der Ventilkaininer,wobei diese Ventilvorrichtung aus einem Ventilglied besteht, das in bezug auf den darauf wirkenden Einlaßdruck ausbalanciert und so angeordnet ist, daß es eine Verbindung von dem Zylinderraum zu dem Druckflüssigkeitseinlaß und zu einem Auslaß kontrolliert, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (i i ) an dem dem Kolben entgegengesetzten Ende des Arbeitsraumes von einer Fläche (52) auf dem Druckglied (.l-2) begrenzt ist, die von der Flüssigkeit in dem Arbeitsraum (4o) beaufschlagt wird, um dasDruckglied axial in Richtung fort von dem Kolben zu drücken.
2. 2. Servoantrieb nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeit in dem Arbeitsraum (d.oj in entgegengesetzten Richtungen auf den Tauchkolben (22) und das Druckglie-d (42@) wirkt und dafl die Fläche (5z) des Druckgliedes. auf die der Druck in dem Arbeitsraum in di-e>er Weise wirst, kleiner ist als die entsprechende Fläche (;3) des Tauchkolbens, wobei das Druckglied einen Druck erhält, der geringer als der auf den Kolben ausgeübte, jedoch diesem proportional ist.
3. 3. Servoantrieb nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (54) aus einem Tellerventilglied (55-56) mit einem sich von einem zum anderen Ende erstreckenden Längskanal (57) besteht, das so angeordnet ist, daß es mit seinem Kopf (55) von dem Arbeitsraum (4o) fortzeigt, so daß die Druckflüssigkeit, die hinter den Kopf gelangt, durch den Längskanal zu dem Arbeitsraum fließt.
4. Servoantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied (42) so angeordnet ist, daß es mit dem Schaftende (56) des Tellerventils zusammenwirkt, um d-en Kopf (55) des letzteren von seinem Sitz zu drücken.
5. 5. Servoantrieb nach Anspruch i bis 4, da- durch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben des Servoantriebes mit dem Kolben eines Hauptzylinders zur Betätigung hydraulischer Radbremsen od. dgl. ein Stück bildet oder direkt an ihm befestigt ist.
6. 6. Servoantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (22) mit einer rundum laufenden, eine ringförmige Kammer bildenden un.d in ständiger Verbindung mit dem Vorratsbehälter (26) stehenden Tut (24) versehen ist, die als Auslaß des Servoventils und auch dazu dient, die Radbremsen od. dgl. während der Rückzugsbewegung des Servoantriebskolbens voll Flüssigkeit zu halten.
7. 7. Servoantrieb mach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied (42) gleitend in dem Tauchkolben (22) angeordnet ist und eine Stützfläche (52) besitzt, die so angeordnet ist, daß von dem Druckglied auf den Tauchkolben ein Druck ausgeübt werden kann, falls die Zufuhr von Druckflüssigkeit zu dem Servoantrieb versagt. B. Servoantrieb nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied (42) an seinem inneren Ende eine Vertiefung (68) besitzt, die einen Ventilsitz für den Schaft (56) des Tellerventilgliedes bildet und daß die Vertiefung (68) in ständiger Verbindung mit dein Arbeitsraum (4o) des Servoantriebes steht, während der angrenzende Teil des Schaftes von einem .ständig mit dein Auslaß verbundenen Raum umgeben ist. g. Servoäntrieb nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (68) in dein Druckglied (.12) kegelförmig ausgebildet ist. io. Servoantrieb nach Anspruch i bis g, dadurch gekennzeichnet, @daß der Schaft (56) des Tellerventilgliedes mit einer rundum laufenden Tut (ö) versehen ist, die an einer Seite durch den Kopf (55) des Ventilgliedes begrenzt ist und in ständiger Verbindung mit dem Einlaß (6oj für die Druckflüssigkeit steht.