DE10085371B4

DE10085371B4 - Druckverstärker

Info

Publication number: DE10085371B4
Application number: DE10085371T
Authority: DE
Inventors: Lucien Lenerand; Sven Bjoerkgård
Original assignee: Kongsberg Automotive ASA
Current assignee: Kongsberg Automotive ASA
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: BR0016613A; DE10085371T1; US6679056B2; US20030056509A1; NO996559A; NO309539B1; NO996559D0; JP2003519340A; WO2001050033A1

Abstract

Verstärker zum Erhöhen des Drucks in einem Hydraulikfluid durch ein Druckgas, wie etwa Druckluft, speziell zum Gebrauch mit einer Betätigungseinrichtung für Kupplungen von Fahrzeugen,
wobei der Verstärker ein Gehäuse (11, 11') aufweist mit einem Einlaß (14, 14') für Niederdruckfluid, einem Auslaß (15, 15') für Hochdruckfluid, einem Einlaß (16, 16') und einem Auslaß (17, 17') für Druckluft und einem in dem Gehäuse (11, 11') angebrachten Hauptkolben (22, 22') mit einem Endbereich (22b, 79) mit relativ kleinem Durchmesser und einem Bereich (23, 23') mit einem größeren Durchmesser, wobei der kleine Endbereich (22b, 79) gemeinsam mit dem Gehäuse (11, 11') eine zweite Zylinderkammer (27, 27') bildet, die mit dem Hochdruckfluidauslaß (15, 15') verbunden ist, und der große Bereich (23, 23') gemeinsam mit dem Gehäuse (11) eine dritte Zylinderkammer (26, 26') bildet, die mit dem Drucklufteinlaß (16, 16') oder dem -auslaß (17, 17') verbindbar ist, wobei die dritte Zylinderkammer (26, 26') an der...

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckverstärker zum Erhöhen des Drucks eines Hydraulikfluids mittels eines Druckgases, wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben ist.
Ein Verstärker dieses Typs wird von der Firma Grau GmbH, Heidelberg, Deutschland hergestellt und unter dem Namen Hydrair vertrieben. Bei diesem Verstärker wird das Rückschlagventil von einem Endbereich einer Stange betätigt, die sich durch den Hauptkolben von einer Stelle nahe einem Endbereich davon erstreckt, der von Niederdruckfluid beeinflußt wird, wobei die Stange so angeordnet ist, daß sie an einem Bereich des Gehäuses in Anlage ist.
Das Absperrventil weist einen Ventilkolben auf, der in dem Gehäuse gleitbar angebracht ist und von dem Niederdruckfluid beeinflußt wird, während gleichzeitig der Hauptkolben von diesem Druck beeinflußt wird. Das Absperrventil kann dadurch geöffnet werden, und Druckluft wird der dritten Zylinderkammer zugeführt, so daß der Hauptkolben zu einer Bewegung veranlaßt und der Druck des Fluids in der zweiten Zylinderkammer erhöht wird, bevor sich das Rückschlagventil in seine zweite Position bewegt hat.
Das Resultat hiervon ist, daß ein durch Niederdrücken des Kupplungspedals erzeugter Hochdruckimpuls von dem Verstärker zu dem Kupplungs-Geberzylinder übertragen werden kann und eine Rückstellbewegung des Kolbens des Geberzylinders und damit des Kupplungspedals bewirkt, was unerwünscht ist.
Der Hauptkolben muß daher um eine gewisse Strecke bewegt werden, um das Rückschlagventil zu schließen, nachdem das Absperrventil geöffnet worden ist. Erst nach diesem Schließen kann der Druck in dem Hochdruckfluid auf den gewünschten Wert erhöht werden. Das ist nachteilig, wenn der Verstärker im Zusammenhang mit einer Betätigungseinrichtung für Kupplungen verwendet wird, bei denen die für die Bewegung eines Kupplungspedals verfügbare Strecke beschränkt ist.
Aus der DE 197 17 486 A1 ist ein pneumatischer Druckverstärker für eine hydraulische Anlage, insbesondere eine hydraulische Kupplungsbetätigung für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei in einem Gehäuse ein Arbeitskolben, der einen der Druckbeaufschlagung eines Nehmerzylinders dienenden hydraulischen Arbeitsraum von einem pneumatischen Arbeitsraum trennt, sowie ein Steuerkolben angeordnet sind, der einen über einen Geberzylinder hydraulisch beaufschlagbaren Ansteuerdruckraum zusammen mit dem Arbeitskolben, aber in entgegengesetzter Richtung, begrenzt und der Betätigung eines Steuerventils dient, über welches der pneumatische Arbeitsraum zur Druckverstärkung im hydraulischen Arbeitsraum mit Druckluft beaufschlagbar ist. Bei diesem herkömmlichen Druckverstärker ist der Ansteuerdruckraum ab einer Druckbeaufschlagung von vorbestimmter Höhe vom hydraulischen Arbeitsraum hydraulisch getrennt, so daß beim Ausfall der Druckluftversorgung der Arbeitskolben durch Druckbeaufschlagung des Ansteuerdruckraums verschiebbar ist, um im hydraulischen Arbeitsraum einen vorbestimmten Druck zu erzeugen. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, daß auch im Falle des Ausfalls der Druckluftversorgung eine adäquate Rückmeldung der am Nehmerzylinder der hydraulischen Anlage herrschenden Kräfte an deren Geberzylinder gewährleistet ist.
Aus der DE 1 057 880 B ist eine Verstärkereinrichtung für Hydrauliksysteme, insbesondere in Kraftfahrzeugbremsen bekannt, bei der durch den Steuerdruck, den ein mit dem Bedienungshebel bzw. Fußpedal verbundener Kolben bei dessen Betätigung in einer Steuerleitung erzeugt, die Verstärkerwirkung ausgelöst und beim Wirksamwerden des Verstärkers selbst tätig der Steuerdruck durch Vergrößerung eines in das System eingeschalteten volumenveränderlichen Raumes verringert wird. Dabei sind ein Arbeitszylinder mit Arbeitskolben und ein Verstärkerzylinder mit Verstärkerkolben unmittelbar axial hintereinandergestellt und beide Kolben über eine gemeinsame Kolbenstange miteinander verbunden.
In dieser herkömmlichen Verstärkereinrichtung ist im Verstärkerkolben ein an sich bekannter, als Stufungskolben ausgebildeter Wiegekolben geführt, dessen kleine Kolbenfläche an den hinter dem Arbeitskolben im Arbeitszylinder befindlichen volumenveränderlichen Raum angeschlossen und von dem in der Steuerleitung herrschenden Steuerdruck beaufschlagt ist, während der den Verstärkerkolben beaufschlagende Verstärkerdruck auf der großen Fläche des Wiegekolbens wirksam ist und der Wiegekolben ein die Druckmittelzufuhr zum Verstärkerkolben regelndes Ventil steuert.
Der erfindungsgemäße Verstärker zum Erhöhen des Drucks in einem Hydraulikfluid ist im Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verstärkers sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Ausdrücke „links” und „rechts” sind dabei als Positions- und Richtungsangaben in Bezug auf die Figuren bei Betrachtung durch den Leser zu verstehen.
1 ist eine schematische Ansicht, die die gegenseitige Verbindung von Komponenten einer Betätigungseinrichtung für Kupplungen zeigt.
2 bis 5 sind Längsschnitte durch eine erste Ausführungsform eines Verstärkers gemäß der Erfindung, wobei die Ansichten jeweils verschiedene relative Positionen der Komponenten des Verstärkers zeigen.
6 ist ein Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Verstärkers gemäß der Erfindung.
Wie 1 zeigt, kann eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung ein Kupplungspedal 1 aufweisen, das mit einem hydraulischen Hauptzylinder 2 verbunden ist. Dieser ist so angeordnet, daß er ein Hydraulikfluid mit relativ niedrigem Druck einem Niederdruckeinlaß 14 eines Verstärkers 3 zuführt, der seinerseits so angeordnet ist, daß er ein Hydraulikfluid mit erhöhtem Druck durch einen Hochdruckauslaß 15 einem Hilfszylinder 4 zuführt. Der Hilfszylinder 4 ist zum Betätigen einer Kupplung 5 angeordnet.
Wie 2 zeigt, weist der Verstärker 3 ein Gehäuse 11 mit einem ersten Gehäuseteil 12 und einem zweiten Gehäuseteil 13 auf. In dem ersten Gehäuseteil 12 sind ein Niederdruckeinlaß 14, der mit dem Kupplungs-Hauptzylinder 2 in Verbindung ist, und ein Hochdruckauslaß 15, der mit dem Hilfszylinder 4 in Verbindung ist, vorgesehen. Außerdem ist in dem ersten Gehäuseteil 12 ein Drucklufteinlaß 16 vorgesehen, der mit einer (nicht gezeigten) Druckluftquelle in Verbindung ist, und in Verbindung mit dem ersten Gehäuseteil 12 sind Öffnungen oder Auslässe 17 für diese Luft, nachdem sie Arbeit verrichtet hat, vorgesehen.
In dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil 12, 13 verläuft eine erste Bohrung 18 bzw. eine zweite Bohrung 19, wobei die zweite Bohrung 19 mit der ersten Bohrung 18 koaxial ist. Die Durchmesser dieser Bohrungen brauchen nicht gleich zu sein. Außerdem ist in dem ersten Gehäuseteil 12 radial innerhalb der ersten Bohrung 18 eine dritte Bohrung 20 vorgesehen, so daß zwischen der ersten und der dritten Bohrung 18 und 20 ein Mantel 21 gebildet ist.
In der ersten und der zweiten Bohrung 18, 19 sind gleitbar und abdichtend ein erster und ein zweiter Endbereich 22a bzw. 22b eines äußeren Kolbens oder Hauptkolbens 22 angeordnet, der zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich einen zentralen Bereich 23 mit größerem Durchmesser als der Durchmesser dieser Endbereiche 22a, 22b hat, wobei dieser zentrale Bereich 23 in einer vierten Bohrung 24 des zweiten Gehäuseteils 13 abdichtend gleiten kann. Eine erste Rückstellfeder 25 ist so angeordnet, daß sie den Hauptkolben 22 in den 2 bis 6 nach links drängt.
Die nach links weisenden Oberflächen des Hauptkolbenendbereichs und des ersten Gehäuseteils 12 bilden einen ersten Zylinderraum 35.
Der zweite Endbereich 22b des Hauptkolbens 22 und der zweite Gehäuseteil 13 bilden einen zweiten Zylinderraum 27.
Die nach links weisenden Oberflächen des zentralen Bereichs und des Gehäuses 11 bilden einen dritten Zylinderraum 26.
Die nach rechts weisenden Oberflächen des zentralen Bereichs und des zweiten Gehäuseteils 13 bilden einen Zylinderraum 36, der mit der Außenluft außerhalb des Verstärkers über eine Öffnung 37 im zweiten Gehäuseteil 13 in Verbindung ist.
In der dritten Bohrung 20 ist ein innerer Kolben oder Ventilkolben 28 abdichtend und gleitbar angebracht.
In dem zweiten, rechten Endbereich 22b des Hauptkolbens 22 erstreckt sich ein axialer, zentraler erster Kanal 29, in den ein Stopfen 30 mit einem verdickten zentralen Bereich 31 mit Spiel eingesetzt ist, der in der Längsrichtung des Kanals bewegt werden kann. Von dem zentralen Bereich des Stopfens verläuft radial nach außen ein elastischer Flanschbereich 32, dessen Umfangsbereich eine Dichtlippe bildet.
Ein elastisches ringförmiges Abdeck- oder Klemmelement 33, dessen Außenumfangsbereich an dem Hauptkolben 22 angebracht ist, ist an dem Bereich, der sich nahe der zentralen ringförmigen Öffnung des Abdeckelements befindet, an dem Flanschbereich 32 in Anlage und versucht den Stopfen 30 nach links zu bewegen, so daß die Dichtlippe des Flanschbereichs in abdichtende Anlage an eine nach rechts weisende Endoberfläche 22c des Hauptkolbens 22 gebracht wird.
Das Abdeckelement 33 hat eine Reihe von Öffnungen, die eine Verbindung zwischen dem zweiten Zylinderraum 27 und dem Raum herstellen, der durch den Flanschbereich 32 und das Abdeckelement 33 gebildet ist.
Der Ventilkolben 28 hat einen rechten Endbereich 34 mit einem Stiftbereich 34a, der mit Spiel in die fünfte Bohrung 29 eingeführt werden kann. Wenn der Ventilkolben 28 nach rechts bewegt wird, kann sein Stiftbereich 34a an dem Stopfen 30 in Anlage gelangen und ihn gegen die elastische Federkraft des Abdeckelements 22 nach rechts schieben, was dazu führt, daß der Flanschbereich 32 des Stopfens nicht an der rechten Endoberfläche des Hauptkolbens 22 anliegt.
Dadurch wird eine Verbindung zwischen dem zweiten Zylinderraum 27 und dem ersten Zylinderraum 34 durch den ersten Kanal 29, eine Ringöffnung zwischen der Endoberfläche 22c und der Dichtlippe des Flanschbereichs 32 und die Öffnungen in dem Abdeckelement 33 hergestellt.
Wenn der rechte Endbereich 34 des Ventilkolbens 28 nicht an dem Stopfen 30 anliegt, bildet der Flanschbereich 32 des Stopfens ein Rückschlagventil, es ermöglicht, daß Fluid aus dem ersten Zylinderraum 35 zu dem zweiten Zylinderraum 27 strömt, wobei der Flanschbereich 32 elastisch nach rechts und von seiner Kontaktfläche 22c des Hauptkolbens 22 weg verformt werden kann. Andererseits wird in die andere Richtung aus dem zweiten Zylinderraum 27 in den ersten Zylinderraum 35 kein Fluiddurchfluß zugelassen.
Wie die Bezugszeichen in 3 zeigen, ist auf dem Ventilkolben 28 nahe seinem zentralen Bereich ein Anschlag- oder Federring 40 angebracht. Der Mantel 21 hat einen rechten Endbereich 41, und zwischen diesem Endbereich 41 und dem Federring 40 ist eine zweite Rückstellfeder 42 angebracht, die als Schraubenfeder ausgebildet ist, die den Ventilkolben 28 umgibt und versucht, ihn nach rechts zu drängen. Am linken Endbereich des Ventilkolbens 28 befindet sich ein Flansch 43, der so angeordnet ist, daß er an einer Schulter 44 am linken Ende des Mantels 21 anliegt und dadurch den Hub des Ventilkolbens 28 nach rechts begrenzt.
Wenn der Ventilkolben 28 nur von der zweiten Rückstellfeder 42 beaufschlagt wird, gelangt der Flansch 43 in Anlage an der Schulter 44, so daß der Stiftbereich 34a des Ventilkolbens 28 in Anlage an dem Stopfen 30 gelangt und dadurch bewirkt, daß sein Lippenbereich leicht von seiner Kontaktfläche 22c abgehoben wird. Somit wird ein Fluiddurchfluß in beiden Richtungen an dem Stopfen 30 vorbei durch den ersten Kanal 29 ermöglicht.
Im linken Endbereich des ersten Gehäuseteils 12 ist eine axiale fünfte Bohrung 45 vorgesehen, in der ein im wesentlichen zylindrisches Ventilgehäuse 46 abdichtend angebracht ist. In diesem Ventilgehäuse 46 ist eine axiale sechste Bohrung 47 vorgesehen, in der abdichtend und gleitbar ein Ventilkörper 48 mit einer Ventilstange 49 und einer Ventilplatte 50 angebracht ist. Die Ventilplatte 50 ist um das rechte Ende der Ventilstange 49 herum angebracht. Wie auch 4 zeigt, ist durch den Ventilkörper 48 hindurch ein axialer zweiter Durchgangskanal 56 vorgesehen.
In einem zentralen Bereich des Ventilgehäuses 46 ist darin eine zylindrische Ventilkammer 51 vorgesehen, durch die hindurch die Ventilplatte 50 mit Spiel axial bewegbar ist. Die Ventilkammer 51 ist an ihrem rechten Ende von einem rechten Wandbereich 54 des Ventilgehäuses 46 begrenzt, wobei ein Ventilsitz 52 (siehe auch 4) für die Ventilplatte 50 entlang dem Umfang einer Öffnung durch diesen rechten Wandbereich 54 vorgesehen ist.
Eine dritte Rückstellfeder 53 ist in der Ventilkammer 51 um die Ventilstange 49 herum und zwischen einem Bereich des Ventilgehäuses 46 und der Ventilplatte 50 angebracht, wobei diese Feder versucht, den Ventilkörper 48 nach rechts in Anlage an den Ventilsitz 52 zu bewegen. Die Ventilkammer 51 ist mit dem Drucklufteinlaß 16 ständig über eine Öffnung in dem Ventilgehäuse 46 in Verbindung.
Ein linkes Ende 55 des Ventilkolbens 28 ist so angeordnet, daß es an dem rechten Ende des Ventilkörpers 48 in Anlage gelangt, so daß dort der zweite Kanal 56 dicht verschlossen wird.
Der Wandbereich 54, der erste Gehäuseteil 12 und der Ventilkolben 28 bilden eine vierte Zylinderkammer 61, die ständig mit der dritten Zylinderkammer 26 durch einen Durchgang oder dritten Kanal 62, der in dem ersten Gehäuseteil 12 gebildet ist, in Verbindung ist.
Am linken Ende des Ventilgehäuses 46 ist eine elastische Haube 57 angebracht, die aufgrund ihrer Eigenelastizität versucht, in dichtende Anlage an einem linken kreisförmigen Ende oder Sitz 58 des Ventilgehäuses 46 zu gelangen und einen Endraum 60 zu verschließen, der eine Verlängerung der sechsten Bohrung 47 bildet. In dem Bereich der Haube 57, der sich radial außerhalb des Sitzes 58 befindet, ist eine Öffnung 59 vorgesehen, die einen Auslaß für Druckluft bildet, die aus der dritten Zylinderkammer 26 strömt und ihre Energie an den Hauptkolben abgegeben hat.
Wenn der Druck der Luft, die sich in dem Endraum 60 befindet, höher als der Druck der den Verstärker 10 umgebenden Luft ist, kann der zentrale Bereich der Haube konvex nach links verformt werden mit dem Ergebnis, daß sie nicht mehr an ihrem Sitz 58 anliegt, wie 5 zeigt. Der Raum außerhalb des Gehäuses 11 kann dadurch mit dem Endraum 60 durch die Öffnungen 59 und einen Kanal zwischen dem Sitz 58 und der Haube 57 in Verbindung sein.
Die Funktion des Verstärkers wird nachstehend im einzelnen erläutert, wobei es sich versteht, daß der Einlaß 16 mit einer (nicht gezeigten) Druckluftquelle verbunden ist und die Komponenten des Verstärkers anfangs die in 2 gezeigten relativen Positionen haben.
Der Verstärker 3 befindet sich nunmehr in einer Ruheposition, wobei das Kupplungspedal 1 nicht betätigt wird und die Kupplung 5 eingerückt ist. Der Ventilkolben 28 ist dadurch in einer Position angeordnet, in der sein Flansch 43 an der Schulter 44 anliegt, und Hydraulikfluid kann in beiden Richtungen an dem Flanschbereich 32 des Stopfens 30 vorbei strömen.
Die Ventilplatte 50 liegt an dem Ventilsitz 52 an und verhindert eine Kommunikation zwischen der dritten Zylinderkammer 26 und dem Drucklufteinlaß 16. Ferner kommuniziert der Hilfszylinder 3 mit dem Hauptzylinder 2 über die erste Zylinderkammer 35, den Ringraum zwischen dem Hauptkolben 22 und dem Mantel 21 und den Niederdruckeinlaß 14.
Die Ausbildung eines nachteiligen erhöhten Drucks in der Hydraulikleitung zwischen dem Hilfszylinder 4 und dem Verstärker 10, beispielsweise aufgrund eines Temperaturanstiegs, wird dadurch verhindert. Ebenso kann jeglicher Austritt von Hydraulikfluid nahe dem Hilfszylinder dadurch ausgeglichen werden, daß Hydraulikfluid aus einem Fluidreservoir (nicht gezeigt), das mit dem Hauptzylinder verbunden ist, zugeführt wird.
Wenn die Kupplung ausgerückt werden soll, wird das Pedal 1 bewegt, so daß der Druck des Hydraulikfluids an dem Niederdruckeinlaß 14 ansteigt. Dieser Druck pflanzt sich nach rechts zu der ersten Zylinderkammer 35 durch die Ringöffnung zwischen dem Hauptkolben 22 und dem Mantel 21 fort.
Der erhöhte Druck bringt auf die rechte Endoberfläche des Ventilkolbens 28 eine Kraft auf und bewegt diesen anfangs um eine kurze Strecke nach links in die in 3 gezeigte Position, während gleichzeitig die zweite Rückstellfeder 42 zusammengedrückt wird.
Der rechte Endbereich 34 des Ventilkolbens 28 wird dadurch von dem Stopfen 30 wegbewegt, so daß der Flanschbereich 32 gemeinsam mit seinem Sitz nunmehr als Rückschlagventil wirken kann. Hydraulikfluid kann somit nicht mehr von dem Hilfszylinder 4 zu dem Niederdruckeinlaß 14 strömen.
Wie 3 zeigt, ist der Ventilkolben 28 nunmehr in Anlage an dem rechten Ende des Ventilkörpers 48 gelangt und verschließt den zweiten Kanal 56 durch diesen. Luft aus der vierten Zylinderkammer 61 kann daher nicht nach außen in den Raum außerhalb des Verstärkers 10 durch die Öffnungen in der Haube 57 strömen.
Eine weitere Bewegung des Kupplungspedals bewirkt einen weiteren Anstieg des Drucks, und der Ventilkolben veranlaßt die Ventilplatte, sich von dem Sitz 52 weg zu bewegen, wie 4 zeigt. Druckluft kann somit aus dem Drucklufteinlaß 16 vorbei an dem Ventil 48 zu der dritten Zylinderkammer 26 durch den Kanal 62 strömen und den Hauptkolben 22 nach rechts schieben.
Der Druck des in der zweiten Zylinderkammer 27 befindlichen Fluids wird dadurch stark erhöht, und dieser Druck beeinflußt den Hilfszylinder zum Ausrücken der Kupplung. Der erhöhte Druck des Hydraulikfluids in der zweiten Zylinderkammer 27 ist höher als der Druck des Hydraulikfluids in dem Niederdruckeinlaß 14.
Wenn das Kupplungspedal zurückbewegt wird, dann wird der Druck des Fluids in dem Niederdruckeinlaß 14 und in der ersten Zylinderkammer 35 vermindert. Der Ventilkolben 28 wird dadurch unter dem Einfluß der zweiten Rückstellfeder 42 nach rechts bewegt, so daß die erste Ventilplatte 50 in Anlage an ihrem Sitz 52 gelangt mit dem Ergebnis, daß die dritte Zylinderkammer 26 nicht mehr mit dem Drucklufteinlaß 16 in Verbindung ist, siehe 3.
Eine weitere Bewegung des Ventilkolbens 28 nach rechts bewirkt, daß sein Flansch 43 in Anlage an der Schulter 44 gelangt. Gleichzeitig wird der zweite Kanal 56 durch die Ventilstange 49 geöffnet, und zwischen der dritten Zylinderkammer 26 und dem Endraum 60 wird über den Durchgang oder dritten Kanal 62 und eine Öffnung zwischen der rechten Endwand 54 des Ventilgehäuses 46 und dem linken Ende des Ventilkolbens 28 eine Verbindung hergestellt.
Der hohe Luftdruck in der dritten Zylinderkammer 26 breitet sich dann zu dem Endraum 60 aus und bewirkt, daß sich die Haube 57 von ihrem Sitz 58 abhebt, so daß eine Verbindung zwischen der dritten Zylinderkammer 26 und dem Raum außerhalb des Verstärkers 10 hergestellt wird, siehe 5. Der Druck in der dritten Zylinderkammer 26 wird dadurch gemindert.
Der Hauptkolben 22 wird daher nun unter der Einwirkung der Kraft einer (nicht gezeigten) Rückstellfeder der Kupplung nach links bewegt, wobei diese Rückstellfeder die Kupplung veranlaßt, in eine Position zurückzukehren, in der sie eingerückt ist, und den Kolben des Hilfszylinders veranlaßt, in eine entsprechende Position zurückzukehren.
Wenn der Hauptkolben 22 in dem zweiten Gehäuseteil 13 um eine maximale Strecke nach links bewegt worden ist, gelangt das Stiftende 34a des Ventilkolbens 28 in Anlage an dem Stopfen 30, so daß erneut eine Verbindung zwischen dem Hilfszylinder 4 und der Einlaßöffnung 14 und dadurch mit dem Fluidbehälter hergestellt wird. Diese Endposition entspricht also derjenigen, die in 2 gezeigt ist.
In den Figuren sind die Bewegungen der Kolben der Klarheit halber vergrößert dargestellt. Es versteht sich, daß eine Bewegung des Ventilkolbens zum Öffnen des Luftventilkörpers 48 gleichzeitig mit einem Wegbewegen des Ventilkolbens von dem Stopfen 30 erfolgen kann und daß diese Bewegung klein sein kann.
Durch die Erfindung wird eine sequentielle Bewegung des Ventilkolbens und des Hauptkolbens erreicht, so daß ein Rückstau verhindert wird, der zu der oben erwähnten Ausbreitung eines Fluiddruckimpulses von der zweiten Zylinderkammer 27 zu dem Hauptzylinder 2 unmittelbar nach dem Betätigen des Kupplungs- Pedals zum Ausrücken der Kupplung und damit zu einer unerwünschten Bewegung des Pedals in der entgegengesetzten Richtung führen kann.
Ferner wird die Aufgabe gelöst, daß der Hauptkolben in Ruhestellung bleibt, bis das Rückschlagventil geschlossen ist, was die Nutzung der gesamten Hauptkolbenbewegung für die Bewegung beispielsweise eines Kupplungs-Hilfszylinders ermöglicht.
Vorstehend wurde zwar angegeben, daß dem Verstärker Druckluft und ein Hydraulikfluid zugeführt werden kann, es versteht sich jedoch, daß statt dessen jedes Fluid verwendet werden kann.
6 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Druckverstärkers gemäß der Erfindung. Dieser zweite Verstärker gleicht dem in den 2 bis 6 gezeigten ersten Verstärker, aber der Ventilkolben ist relativ zu dem Hauptkolben nicht koaxial angebracht.
Ferner wird dieser zweite Verstärker von der gegenüberliegenden Seite gesehen mit dem Ergebnis, daß entsprechende Bereiche, die bei dem ersten Verstärker nach rechts weisen, bei dem zweiten Verstärker nach links weisen.
Komponenten des zweiten Verstärkers, die Komponenten des ersten Verstärkers in bezug auf die Funktionsweise entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, die einfach „gestrichen” sind.
Wie 6 zeigt, weist die zweite Ausführungsform des Verstärkers ein Gehäuse 11 auf. In dem Gehäuse 11' sind eine Bohrung 20' für einen Ventilkolben 28' und Bohrungen 19' und 24' für einen Hauptkolben 22' vorgesehen.
An einem Ende hat der Hauptkolben 22' einen großen Bereich 23', der so angeordnet ist, daß er abdichtend in der Bohrung 24' gleitet, und einen kleinen zweiten Endbereich 79, der so angeordnet ist, daß er abdichtend in der Bohrung 19' gleitet. Diese Bereiche 23' und 79 sind durch eine Stange 70 miteinander verbunden, die so angeordnet ist, daß sie abdichtend durch eine Dichtung 71 in einer Wand 72 des Gehäuses 11' gleitet.
Der Ventilkolben 28' hat einen ersten Endbereich oder Stiftbereich 34a', der dann, wenn dieser Kolben in eine Richtung bewegt wird, so angeordnet ist, daß er mit einem Stopfen 30', der als Rückschlagventil wirkt, in Eingriff gelangt. Dieser Eingriff ermöglicht einen ungehinderten Durchfluß in beiden Richtungen an dem Stopfen 30' vorbei.
Ein zweiter Endbereich 55' des Ventilkolbens 28' ist so angeordnet, daß er mit einem Ventilkörper 48' in Eingriff gelangt, der aufgrund einer dritten Rückstellfeder 53' so angeordnet ist, daß er federnd gegen einen Ventilsitz 52' gedrückt wird.
Durch den Ventilkolben verläuft ein Längskanal 56' von einer ersten Öffnung 73 in der Endfläche des Ventilkolbens an dem zweiten Endbereich 55'. Dieser Kanal 56' führt in eine zweite Öffnung 74, die in einem verringerten Durchmesser aufweisenden zentralen Bereich des Ventilkolbens 28' vorgesehen ist. Gemeinsam mit dem Gehäuse 11' bildet der zentrale Bereich somit einen Ringkörper 78, der durch diese Öffnung 74 mit dem Kanal 56' in Verbindung ist.
Nahe den Enden des zentralen Bereichs sind in axialen Abständen jeweilige Dichtungseinrichtungen 75, 76 vorgesehen, die abdichtend an der Wand der Bohrung 20' in dem Ventilgehäuse 11' anliegen und den Ringkörper 78 bilden.
Der kleine Endbereich 79 des Hauptkolbens 22' bildet gemeinsam mit dem Wandbereich 72 einen ersten Bereich 35a einer ersten Zylinderkammer 35'.
Der erste Endbereich 34a des Ventilkolbens 28' bildet gemeinsam mit dem Stopfen 30' und dem Gehäuse 11' einen zweiten Bereich 35b der ersten Zylinderkammer 35'.
Diese Zylinderkammerbereiche 35a und 35b kommunizieren über einen Kanal 77 miteinander.
In dem Gehäuse 11' ist eine Öffnung 14' vorgesehen, die so angeordnet ist, daß sie auf der einen Seite mit dem Hauptzylinder 2 und auf der anderen Seite mit dem zweiten Zylinderkammerbereich 35b in Verbindung ist.
Der kleine Endbereich 79 des Hauptkolbens bildet gemeinsam mit dem Gehäuse 11' eine zweite Zylinderkammer 27', die so angeordnet ist, daß sie mit einem Auslaß 15' in Verbindung ist, der seinerseits so angeordnet ist, daß er mit dem Hilfszylinder 4 in Verbindung ist.
Eine erste Seite des großen Bereichs 23' des Kolbens, der von dem kleinen Endbereich 79 des Kolbens wegweist, bildet gemeinsam mit dem Gehäuse 11' eine dritte Zylinderkammer 26'.
Der Endbereich des Ventilkolbens, der von seinem zentralen Bereich wegweist, bildet eine vierte Zylinderkammer 61'.
Die dritte bzw. die vierte Zylinderkammer 26' bzw. 61' sind über einen dritten Kanal 62' miteinander in Verbindung.
Die zweite Seite des großen Bereichs 23' des Hauptkolbens, das Gehäuse 11' und der Wandbereich 72 bilden eine fünfte Zylinderkammer 36'. Diese Zylinderkammer 36' ist mit dem Ringkörper durch einen Luftkanal 37' in Verbindung.
Der Ringkörper 78 ist über ein Rückschlagventil 57' mit einem im Gehäuse 11' vorgesehenen Druckluftauslaß 17' in Verbindung.
Die Betriebsart der zweiten Ausführungsform des Verstärkers ist wie folgt auf der Basis der relativen Positionen der Komponenten des Verstärkers, wie sie in 6 gezeigt sind, wobei das Kupplungspedal nicht betätigt ist. Der Endbereich 34a' des Ventilkolbens 28' liegt dabei an dem Stopfen 30 an.
Fluid im Hilfszylinder kann daher aus dem Niederdruckeinlaß 14' zu einem (nicht gezeigten) Behälter für dieses Fluid strömen mit dem Ergebnis, daß im Hilfszylinder kein Druckanstieg auftritt, der ihn oder zugehörige Komponenten zerstören würde.
Wenn das Kupplungspedal gedrückt wird, um die Kupplung auszurücken, strömt Hydrauliköl aus dem Hauptzylinder 2 zum Einlaß 14' und in die ersten Zylinderkammerbereiche 35a und 35b.
Dadurch wird der Ventilkolben 28' zu dem Ventilkörper 48' hin bewegt, so daß eine Bewegung desselben von seinem Sitz 52' weg erzeugt wird, während gleichzeitig der Stopfen 30' gelöst wird.
Ein Flanschbereich 32' des Stopfens 30' kann dann als Rückschlagventil wirken, das einen Durchfluß von dem ersten Zylinderkammerbereich 35a zu dem zweiten Zylinderkammerbereich 27', jedoch nicht in der Gegenrichtung zuläßt.
Dadurch, daß der Ventilkolben an dem Ventilkörper 48' anliegt, ist der Kanal 56' geschlossen, und Druckluft kann durch die vierte Zylinderkammer 61' und den Kanal 62' in die dritte Zylinderkammer 26' strömen. Dadurch wird der Hauptkolben 22' bewegt, so daß das Volumen der zweiten Zylinderkammer 27' verkleinert wird und Hochdruck-Hydraulikfluid in den Hilfszylinder 4 einströmt, um die Kupplung 5 zu lösen.
Dadurch strömt Hydraulikfluid aus dem Hauptzylinder in die erste Zylinderkammer 35 als Resultat der Volumenvergrößerung seines ersten Zylinderkammerbereichs 35a, was dem Fahrer des Fahrzeugs auf die übliche Weise das Gefühl vermittelt, daß er die Kupplung betätigt.
Wenn das Kupplungspedal in die andere Richtung bewegt wird, wird der Druck in der ersten Zylinderkammer 35' vermindert mit dem Ergebnis, daß der Ventilkol ben unter dem Einfluß der zweiten Rückstellfeder 42' in die andere Richtung bewegt wird.
Dadurch gelangt der Ventilkörper 48' in Anlage an seinem Ventilsitz 52', und die Öffnung 73 in dem benachbarten Ende des Kanals 56' wird geöffnet, so daß Druckluft in der dritten Zylinderkammer 26' in die Umgebung des Gehäuses 11' durch den Kanal 62', die vierte Zylinderkammer 61', den Kanal 56' und die Öffnung 74 nach außen strömen kann.
Luft aus der dritten Zylinderkammer 26' kann dadurch auch in die fünfte Zylinderkammer 36' strömen mit dem Ergebnis, daß der Luftdruck hier nicht vermindert wird, so daß eine Rückbewegung des Hauptkolbens verhindert wird.
Der Stopfen 30' hat nunmehr aufgehört, als Rückschlagventil wirksam zu sein.
Ein Vorteil dieser zweiten Ausführungsform des Verstärkers ist, daß in der fünften Zylinderkammer 36 Luft nur durch den Drucklufteinlaß zugeführt wird, d. h. daß Reinluft von einer Druckluftquelle zugeführt wird. Ferner ermöglicht es diese Ausführungsform, die Bohrungen usw. in dem Ventilgehäuse auf einfachere Weise zu konstruieren.
In der vorstehenden Beschreibung des Gehäuses 11' wurde davon ausgegangen, daß an dem Gehäuse 11' fest angeordnete Komponenten zu diesem gehören. Es versteht sich jedoch, daß das Gehäuse Bereiche aufweisen kann, die voneinander getrennt werden können, um die Anbringung von Verstärkerkomponenten darin möglich zu machen.
Es versteht sich, daß das gezeigte Rückschlagventil nur ein Ausführungsbeispiel ist und statt dessen eine Kugel aufweisen kann, die von einer Feder in Anlage an einen Ventilsitz gedrückt wird.

Claims

Verstärker zum Erhöhen des Drucks in einem Hydraulikfluid durch ein Druckgas, wie etwa Druckluft, speziell zum Gebrauch mit einer Betätigungseinrichtung für Kupplungen von Fahrzeugen, wobei der Verstärker ein Gehäuse (11, 11') aufweist mit einem Einlaß (14, 14') für Niederdruckfluid, einem Auslaß (15, 15') für Hochdruckfluid, einem Einlaß (16, 16') und einem Auslaß (17, 17') für Druckluft und einem in dem Gehäuse (11, 11') angebrachten Hauptkolben (22, 22') mit einem Endbereich (22b, 79) mit relativ kleinem Durchmesser und einem Bereich (23, 23') mit einem größeren Durchmesser, wobei der kleine Endbereich (22b, 79) gemeinsam mit dem Gehäuse (11, 11') eine zweite Zylinderkammer (27, 27') bildet, die mit dem Hochdruckfluidauslaß (15, 15') verbunden ist, und der große Bereich (23, 23') gemeinsam mit dem Gehäuse (11) eine dritte Zylinderkammer (26, 26') bildet, die mit dem Drucklufteinlaß (16, 16') oder dem -auslaß (17, 17') verbindbar ist, wobei die dritte Zylinderkammer (26, 26') an der einen Seite des Hauptkolbens (22, 22') und die zweite Zylinderkammer (27, 27') an der anderen Seite des Hauptkolbens (22, 22') liegt, gesehen in der Axialrichtung des Hauptkolbens (22), und wobei ein erster Kanal (29, 29') vorgesehen ist, der die zweite Zylinderkammer (27, 27') mit dem Niederdruckfluideinlaß (14, 14') verbindet, und in diesem Kanal (29) ein Rückschlagventil (30, 30') vorgesehen ist, das von einem Körper (28, 28') beeinflußbar ist, der dann, wenn in dem Niederdruckfluideinlaß (14, 14') kein Niederdruckfluidimpuls vorhanden ist, das Rückschlagventil (30, 30') derart beeinflußt, daß es in einer ersten Position angeordnet ist, wobei ein Fluiddurchfluß in beiden Richtungen durch den ersten Kanal (29) ermöglicht wird, und der, wenn ein solcher Impuls vorhanden ist, das Rückschlagventil (30) in eine zweite Position bringt, in der es einen Durchfluß nur von dem Niederdruckfluideinlaß (14, 14') zu der zweiten Zylinderkammer (27) ermöglicht, und wobei in dem Gehäuse ein Absperrventil (48, 52; 48', 52') vorgesehen ist, das in einer ersten Position eine Verbindung zwischen der dritten Zylinderkammer (26, 26') und dem Drucklufteinlaß (16, 16') verhindert und eine Verbindung zwischen der dritten Zylinderkammer (26, 26') und dem Druckluftauslaß (17, 17') herstellt, und in einer zweiten Position eine Verbindung zwischen der dritten Zylinderkammer (26, 26') und dem Drucklufteinlaß (16, 16') herstellt und eine Verbindung zwischen der dritten Zylinderkammer (26, 26') und dem Druckluftauslaß (17, 17') verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper in der Form eines Ventilkolbens (28, 28') ausgebildet ist, der abdichtend und gleitbar in dem Gehäuse (11, 11') angebracht ist und einen ersten Endbereich (34, 34'), der so angeordnet ist, daß er das Rückschlagventil (30, 30') beeinflußt, und einen zweiten Endbereich (55, 55') hat, der so angeordnet ist, daß er das Absperrventil (48, 52; 48', 52') beeinflußt, wobei der Ventilkolben (28, 28') so angeordnet ist, daß er in eine erste Richtung bewegt wird, in der er beide Ventile (30, 30' bzw. 48, 52; 48', 52') in ihre zweite Position bringt, wenn in dem Niederdruckfluideinlaß (14, 14') ein Druckimpuls auftritt, und in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, in der er beide Ventile (30, 30' bzw. 48, 52; 48', 52') in ihre erste Position bringt, wenn in dem Niederdruckfluideinlaß (14, 14') kein Druckimpuls auftritt.
Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil einen Ventilkörper (48, 48') aufweist, der in dem Gehäuse axial bewegbar und so angeordnet ist, daß er an einem Ventilsitz (52, 52') des Gehäuses (11, 11') anliegt und dadurch eine Kommunikation zwischen dem Drucklufteinlaß (16, 16') und der dritten Zylinderkammer (26, 26') verhindert, und daß der zweite Endbereich (55, 55') des Ventilkolbens (28, 28') so angeordnet ist, daß er an dem Ventilkörper (48, 48') in Anlage gelangt und ihn von dem Ventilsitz (52, 52') wegbewegt, um dadurch eine derar tige Kommunikation herzustellen, wenn der Ventilkolben (28, 28') in der ersten Richtung bewegt wird.
Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil ein Plattenventil ist, wobei der Ventilkörper (48) eine Ventilplatte (50) aufweist, die von einer Stange (49) mit einem durchgehenden zweiten Kanal (56) abgestützt ist, durch den die dritte Zylinderkammer (26) mit dem Druckluftauslaß (17) in Verbindung gelangen kann, wobei der zweite Endbereich (55) des Ventilkolbens (28) so angeordnet ist, daß er den zweiten Kanal (56) verschließt, während der Ventilkolben (28) gleichzeitig den Ventilkörper (48) von seinem Ventilsitz (52) wegbringt.
Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (28) in dem Hauptkolben (22) angebracht ist und sich koaxial mit diesem erstreckt.
Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilkolben (28') ein axialer Kanal (56') vorgesehen ist, der sich von dem Ende des Ventilkolbens aus erstreckt, das so angeordnet ist, daß es an dem Ventilkörper (48') anliegt und in einen Ringkörper (78) führt, der von einem zentralen Bereich des Ventilkolbens (28') und dem Gehäuse (11') begrenzt wird und mit dem Luftauslaß (17') kommuniziert.