DE19643975C1 - Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen - Google Patents
Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an KraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstärker für hydraulische
Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen, insbesondere für eine Bremse
oder eine Kupplung, mit einem Gehäuse, in dem ein hydraulisch
über einen Geberzylinder versorgbarer Arbeitskolben für einen
Nehmerzylinder, ein pneumatisch beaufschlagbarer Servokolben,
ein Steuerventil für die Beaufschlagung des Servokolbens und ein
Übersetzungskolben vorgesehen sind, wobei an dem Übersetzungs
kolben durch ein erstes Flächenverhältnis eine erste Übersetzung
zwischen dem hydraulischen, über den Geberzylinder eingesteuer
ten Druck und dem pneumatischen Druck gebildet ist, während
durch ein zweites Flächenverhältnis zwischen der Wirkfläche des
Servokolbens und der Wirkfläche des Arbeitskolbens eine zweite
Übersetzung geschaffen ist. Solche Verstärker werden an Kraft
fahrzeugen dann eingesetzt, wenn in einer hydraulisch über einen
Nehmerzylinder beaufschlagbaren Bremse oder Kupplung erhebliche
Kräfte aufgebracht werden müssen, die über die menschliche Kraft
an einem Geberzylinder nicht aufbringbar sind. Andererseits ist
das verschiebbare Volumen im Geberzylinder oft begrenzt. Auch
eine feinfühlige Stufung des Verstärkers entsprechend dem
zurückgelegten weg am Geberzylinder ist wünschenswert.
Ein Verstärker der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE 195 09 356 A1
bekannt. An das Gehäuse des Verstärkers ist ein Geber
zylinder angeschlossen, der über ein Fußpedal betätigt wird.
Damit wird eine Steuerleitung gebildet, die zu einem Steuerven
til führt, welches einen Übersetzungskolben mit einer hydrau
lisch und einer pneumatisch beaufschlagten Wirkfläche aufweist,
so daß sich hier eine erste Übersetzung ergibt. Da die hydrau
lisch beaufschlagte Wirkfläche kleiner ist als die pneumatisch
beaufschlagte Wirkfläche, stellt die erste Übersetzung von der
Steuerseite aus betrachtet eine Untersetzung dar. Das Steuer
ventil besitzt im übrigen einen Doppelventilkörper, der wesent
licher Bestandteil eines kombinierten Ein-/Auslaßventiles ist.
Die Einlaßkammer des Einlaßventils ist an eine pneumatische
Druckluftquelle angeschlossen. Über das geöffnete Einlaßventil
des Steuerventils wird pneumatischer Druck auf den Servokolben
geschickt. Der Servokolben wirkt auf den Arbeitskolben ein,
wobei durch das Verhältnis der Wirkfläche des Servokolbens zu
der Wirkfläche des Arbeitskolbens eine zweite Übersetzung
geschaffen ist. Da die Wirkfläche des Servokolbens größer ist
als die Wirkfläche des Arbeitskolbens, liegt hier eine echte
Übersetzung vor. Die beiden Übersetzungen wirken multiplikativ
zusammen, wobei sich letztendlich eine Gesamtübersetzung ergibt,
die die eigentliche Aufgabe des Verstärkers erfüllt. Der bekann
te Verstärker besitzt eine feste erste Übersetzung und eine
feste zweite Übersetzung, so daß auch die Gesamtübersetzung
damit festliegt.
Ein weiterer Verstärker ist aus der DE-PS 10 57 880 bekannt.
Auch hier ist der Arbeitskolben mit dem Servokolben über eine
Kolbenstange verbunden. Auf der dem Arbeitskolben abgekehrten
Seite des Servokolbens ist das Steuerventil untergebracht,
welches auch eine Vorratskammer für die Druckluft aufweist, die
hier herangeführt ist. Die hydraulische Ansteuerung des Steuer
ventils über den Übersetzungskolben erfolgt durch die hohle
Kolbenstange hindurch. Hier ist zwar bereits eine koaxiale
Bauweise verwirklicht, das Steuerventil befindet sich jedoch
außerhalb des Raumes zwischen Servokolben und Arbeitskolben, so
daß der Verstärker relativ lang baut.
Ein weiterer Verstärker ist aus der DE 43 39 449 A1 bekannt. Das
Gehäuse des Verstärkers ist im mittleren Bereich geteilt, um
hier den als Ringkolben ausgebildeten Servokolben aufzunehmen,
der auf den Arbeitskolben aufgesetzt ist. In einer Verbindungs
leitung zwischen Steuerventil und Servokammer des Servokolbens
ist eine Drossel und ein Rückschlagventil angeordnet, wobei das
Rückschlagventil die Drossel überbrückt und zur Entlüftung der
Übersetzungskammer öffnet. Die Drossel und das Rückschlagventil
sind mit versetzter Achse zu der Achse des Arbeits- und des
Servokolbens angeordnet. Das Steuerventil befindet sich auch
hier auf der Seite des Servokolbens, die dem Arbeitskolben
abgekehrt ist. Insoweit ergibt sich auch hier eine relativ lange
und breite Bauart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verstärker der
eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, der bei kleiner und
gedrängter Bauweise montagefreundlich ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verstärker der eingangs
beschriebenen Art dadurch erreicht, daß das Gehäuse im wesent
lichen als einachsiger rotationssymmetrischer Körper ausgebildet
ist, daß der Arbeitskolben in dem einen Endbereich des Gehäuses
und der Servokolben in dem anderen Endbereich des Gehäuses ange
ordnet und beide über eine Kolbenstange verbunden sind, und daß
der Übersetzungskolben und das Steuerventil koaxial zur Achse
des Gehäuses zwischen dem Arbeitskolben und dem Servokolben an
geordnet sind.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, sämtliche Elemente des
Verstärkers koaxial in nur einer Achse, nämlich der Achse des
Gehäuses, anzuordnen und unterzubringen. Die Breite bzw. der
Durchmesser des Verstärkers wird im wesentlichen durch den
Durchmesser des Servokolbens bestimmt, der am einen Endbereich
des Gehäuses verwirklicht ist, während der Arbeitskolben und der
zugehörige Arbeitsraum im anderen Endbereich untergebracht ist.
In geschickter weise wird der Zwischenraum zwischen Servokolben
und Arbeitskolben für die Unterbringung des Übersetzungskolbens
und des Steuerventils genutzt. Damit ergeben sich auch vorteil
haft kurze Leitungsverbindungen zwischen den einzelnen Elemen
ten, die in Form von Durchbrüchen, Bohrungen u. dgl. realisiert
werden können. Der Übersetzungskolben und die Elemente des
Steuerventils sind damit gleichzeitig auch geschützt unterge
bracht. Diese neue Konstruktionsidee ermöglicht es, den Über
setzungskolben und die zu ihm gehörenden einzelnen Elemente
einerseits sowie das Steuerventil und die dazu gehörenden
Elemente andererseits entweder ringförmig auszubilden und um die
Kolbenstange zu gruppieren. Andererseits ergeben sich aber auch
Möglichkeiten, den Übersetzungskolben und/oder das Steuerventil
innerhalb der Kolbenstange unterzubringen. Es versteht sich, daß
insbesondere im zweiten Teil die Kolbenstange je nach Notwendig
keit unterteilt sein sollte. Die Kolbenstange selbst kann auch
einen vergleichsweise vergrößerten Durchmesser aufweisen, um die
Elemente in der Kolbenstange unterzubringen.
In Verbindung damit besteht die Möglichkeit, das Gehäuse des
Verstärkers einseitig gestuft auszubilden, also die Bohrung des
Gehäuses stufenförmig sich in Richtung auf den Servokolben
erweiternd zu gestalten, um einerseits die Bearbeitung des
Gehäuses im Innern zu erleichtern und andererseits die Montage
in einfacher Weise durchführen zu können. Der Servokolben wird
bei solchen Verstärkern oft in Membranbauart realisiert, so daß
es erforderlich ist, diese Membran randseitig einzuspannen.
Dieser Einspannrand kann gleichzeitig als Trennung des Gehäuses
genutzt werden, wobei die Möglichkeit besteht, den Servokolben,
den Arbeitskolben, den Übersetzungskolben und das Steuerventil
von einer Seite her in das Gehäuse einzuschieben und so unterzu
bringen. Das zweite Teil des Gehäuses kann als Gehäusedeckel
ausgebildet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Übersetzungskolben
und das Steuerventil ringförmig ausgebildet und umgeben die
Kolbenstange. Hier kann die Kolbenstange durchgehend oder aus
Montagegründen nur mit einer einfachen Teilung versehen sein
sowie einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweisen, der
der Ausbildung und Unterbringung des Übersetzungskolbens und der
Elemente des Steuerventils zugute kommt. In Verbindung mit einem
einseitig gestuften Gehäuse kann hier eine sehr herstellungs-
und montagefreundliche Ausbildung getroffen sein.
Bei dieser einen koaxialen Bauweise sind der Übersetzungskolben
dem Arbeitskolben zugekehrt und das Steuerventil dem Servokolben
zugekehrt angeordnet, um einerseits die direkte hydraulische
Beaufschlagung des Übersetzungskolbens zu ermöglichen und
andererseits kurze wege für die Belüftung der Steuerkammer des
Servokolbens zu ermöglichen. Es besteht auch ohne weiteres die
Möglichkeit, die Übersetzung an dem Übersetzungskolben durch
Änderung des Flächenverhältnisses veränderbar zu gestalten. Es
können eine Reihe von Nuten mit unterschiedlichen Durchmessern
auf dem Umfang des Übersetzungskolbens untergebracht werden,
wobei auch hier eine Stufung in der schon beschriebenen Richtung
Anwendung findet.
Das Steuerventil kann in einem im Gehäuse ortsfest unterbring
baren Einsatz vorgesehen sein und einen federnd aufgehängten
Doppelventilkörper aufweisen, der hohl ausgebildet ist und mit
der Kolbenstange einen Entlüftungskanal bildet. Damit wird ein
Zwischenraum zwischen Kolbenstange und Doppelventilkörper zu
Entlüftungszwecken genutzt, und es ergibt sich vorteilhaft die
Möglichkeit, den Verstärker mit nur einer Entlüftungsöffnung
auszustatten.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, daß in der Kolbenstange ein
Kanal für die Verbindung einer dem Übersetzungskolben zugeord
neten Übersetzungskammer mit einer dem Servokolben zugekehrten
Servokammer vorgesehen ist und daß in dem Kanal koaxial zu der
Achse des Gehäuses ein Drosselrückschlagventil vorgesehen ist.
Ein Teil der Kolbenstange wird damit zur Be- und Entlüftung der
Servokammer herangezogen, ohne daß es erforderlich ist, eine
äußere Leitungsverbindung zu schaffen, die aber grundsätzlich
auch möglich ist. Es besteht sogar die Möglichkeit, auch das
Drosselrückschlagventil koaxial zu der Achse des Gehäuses im
Innern der Kolbenstange platzsparend unterzubringen.
Eine weitere, ebenfalls vorteilhafte Ausführungsform kennzeich
net sich dadurch, daß der Übersetzungskolben und das Steuer
ventil in der Kolbenstange untergebracht sind. Bei dieser Aus
führungsform ist der Durchmesser der Kolbenstange verständ
licherweise etwas vergrößert, um die beschriebenen Elemente
einzeln oder teilweise innerhalb des Umrisses der Kolbenstange
unterzubringen. Bei dieser Bauart wird die Kolbenstange zweck
mäßig auch mehrfach unterteilt, was allein im Hinblick auf die
Montage der einzelnen Elemente erforderlich erscheint. Es wäre
grundsätzlich auch möglich, nur ein Teil innerhalb der Kolben
stange und das andere Teil außerhalb der Kolbenstange anzu
ordnen, beispielsweise den Übersetzungskolben außerhalb der
Kolbenstange und das Steuerventil innerhalb der Kolbenstange
oder umgekehrt. Auch bei all diesen Ausführungsformen ist es
jedoch sinnvoll, daß der Übersetzungskolben dem Arbeitskolben
zugekehrt und das Steuerventil dem Servokolben zugekehrt
angeordnet wird.
Bei Unterbringung des Steuerventils und des Übersetzungskolbens
in der Kolbenstange kann der Übersetzungskolben einen Fortsatz
aufweisen, der mit dem Doppelventilkörper das Auslaßventil für
die Übersetzungskammer bildet, wobei der Fortsatz einerseits und
ein Teil der Kolbenstange andererseits mit sich axial begrenzt
erstreckenden radialen Verdickungen versehen ist, die ein
Drosselventil mit veränderlicher Drosselwirkung bilden. Je nach
der axial verschiedenen Stellung der Teile zueinander wird eine
unterschiedliche Drosselwirkung erreicht, so daß bei kleinen
Aussteuerungen durch den Geberzylinder die Servokammer des
Servokolbens gedrosselt beaufschlagt wird, während bei größeren
oder zeitlich schneller durchgeführten Betätigungen eine
abnehmende Drosselwirkung dazu genutzt wird, um die Servokammer
möglichst schnell mit Druckluft zu füllen und die unterstützende
Wirkung schnell zur Verfügung zu stellen.
Bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform kann auf dem
Arbeitskolben ein Rückschlagventil angeordnet sein, welches in
der nicht betätigten Stellung von einem Fortsatz des Über
setzungskolbens in Offenstellung gehalten ist. Die Offenstellung
dieses Rückschlagventils ist erforderlich, um einen Flüssig
keitsausgleich zwischen der hydraulischen Steuerleitung und dem
Arbeitsraum des Arbeitskolbens zuzulassen, wie er z. B. infolge
Temperaturänderungen o. dgl. erforderlich ist. Es versteht sich,
daß das Rückschlagventil geschlossen wird, sobald die unter
stützende Wirkung des Servokolbens eintritt, wodurch im Arbeits
raum des Arbeitskolbens ein höherer Druck erzeugt wird als in
der hydraulischen Steuerleitung.
Zwischen der Einströmkammer für den hydraulischen Druck und dem
Arbeitsraum des Arbeitskolbens kann ein Sperrventil vorgesehen
sein, das bei Ausfall der Druckluft bei der Einsteuerung des
hydraulischen Druckes in seine Schließstellung übergeht. Dieses
Sperrventil dient dazu, die hydraulische Steuerleitung von dem
Arbeitsraum des Arbeitskolbens zu trennen, wenn die Druckluft
versorgung ausfällt. In einem solchen Notfall muß am Geber
zylinder eine höhere Kraft aufgebracht werden, um das über den
Verstärker betätigte Organ zu betätigen. Um in diesem Falle eine
Trennung der beiden Räume zu erzielen, ist das Sperrventil
vorgesehen.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Vorratskammer des
Steuerventils in gewohnter weise auszubilden, also mit einem
federnd aufgehängten Doppelventilkörper, bei dem die Vorrats
kammer den hülsenartigen Doppelventilkörper umgebend vorgesehen
ist. Der Doppelventilkörper wird damit vom Vorratsdruck auf der
Seite angeströmt, auf der auch die Feder angeordnet ist. Es ist
aber andererseits auch möglich, daß der Doppelventilkörper des
Steuerventils auf seiner die Feder abstützenden Rückseite in der
Offenstellung des Steuerventils vom ausgesteuerten Druck beauf
schlagt ist, also die Vorratskammer gleichsam auf der anderen
Seite gebildet ist. In diesem Falle ist es allerdings erforder
lich, die den Doppelventilkörper belastende Feder relativ
kräftig zu dimensionieren, weil diese Feder den Doppelventil
körper entgegen dem Vorratsdruck in der Schließstellung halten
muß, wenn das Steuerventil nicht betätigt wird. Diese Ausfüh
rungsform hat den weiteren erheblichen Vorteil, daß durch diese
Ausbildung eine Erstbefüllung des Verstärkers mit hydraulischem
Medium erheblich vereinfacht wird. Die vergleichsweise kräftiger
dimensionierte Feder hält das Sperrventil beim Einschießen des
hydraulischen Mediums offen, weil zu diesem Zeitpunkt der
Vorratsdruck an dem Verstärker noch nicht angeschlossen ist bzw.
nicht zur Wirkung kommt.
Die Erfindung wird an bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter
erläutert und beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des
Verstärkers,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des
Verstärkers,
Fig. 3 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform des
Verstärkers,
Fig. 4 eine Detaildarstellung der Ausbildung des Steuer
ventils des Verstärkers gemäß Fig. 3 und
Fig. 5 eine Detaildarstellung des Sperrventils des Verstär
kers gemäß Fig. 3.
Der in Fig. 1 dargestellte Verstärker 1 weist ein Gehäuse 2 auf,
welches einen Anschluß 3 besitzt, an den eine Leitung 4 von
einem hydraulischen Geberzylinder 5, der beispielsweise über ein
Fußpedal betätigbar ist, herangeführt ist. Über die Leitung 4
gelangt hydraulisches Medium in den Bereich eines Arbeitskolbens
6 und in einen Arbeitsraum 7, der durch eine Dichtung 8 des
Arbeitskolbens 6 begrenzt ist. Der Arbeitsraum 7 steht in
dauernder Verbindung zu einem Anschluß 9 am Gehäuse 2, von dem
eine hydraulische Leitung 10 zu einem Nehmerzylinder 11 führt,
über den beispielsweise eine Bremse oder eine Kupplung betätigt
wird.
In dem Gehäuse 2 ist ein Übersetzungskolben 12, der als Stufen
kolben ausgebildet ist, in einer entsprechend gestuften Bohrung
verschiebbar gelagert. Dieser Übersetzungskolben weist vier
Dichtungsnuten 14, 15, 16, 17 auf, die wahlweise mit je einer
Dichtung belegt werden können, so daß damit wahlweise unter
schiedliche Wirkflächen festgelegt werden. Der Übersetzungs
kolben 12 weist weiterhin eine Dichtung 18 auf, die einen
Kolbenraum 19 begrenzt, über den hydraulisches Medium aus dem
Geberzylinder 5 über die Leitung 4 geschickt werden kann. Die
Dichtung 18 stellt damit die hydraulisch wirkende Dichtung auf
der einen Seite des Übersetzungskolbens 12 dar, während die
andere Dichtung bzw. Wirkfläche am Übersetzungskolben 12 durch
die entsprechend belegte Dichtungsnut 14 oder 15 oder 16 oder 17
festgelegt wird.
Der Arbeitskolben 6 steht über eine Kolbenstange 20 mit einem
Servokolben 21 in Verbindung, der in der Regel als Membrankolben
ausgebildet ist. Die Membran 22 ist an ihrem Umfang in bekannter
Weise zwischen dem Gehäuse 2 und einem Deckel 23 dichtend einge
spannt und teilt eine Servokammer 24 von einem Federraum 25 ab,
in welchem ein Stützkolben 26, der ggf. auch gegen andere Stütz
kolben mit unterschiedlichen Wirkdurchmessern austauschbar ist,
sowie eine Rückführfeder 27 untergebracht sind. Der Federraum 25
steht über eine Entlüftungsöffnung 28 in dauernder Verbindung
mit der Atmosphäre. Die Entlüftungsöffnung 28 stellt die einzige
Entlüftungsöffnung des Verstärkers 1 dar.
Auf der Kolbenstange 20 ist eine erste Dichtung 29 unterge
bracht, deren Durchmesser in Verbindung mit dem Durchmesser der
Dichtung 18 die hydraulisch beaufschlagte kreisringförmige
Wirkfläche 30 des Kolbenraums 19 festlegt. Von dem Kolbenraum 19
führt ansonsten eine Leitung 31 zu einem Rückschlagventil 32 und
von dort in den Arbeitsraum 7. Die Verbindung zwischen dem
Anschluß 3 und dem Kolbenraum 19 ergibt sich durch eine Bohrung
33 in der Wandung des Gehäuses 2. Relativ zu der Dichtung 8 ist
in der Wandung des Gehäuses 2 auch noch eine Schnüffelbohrung 34
vorgesehen, über die der Arbeitsraum 7 zu Beginn einer Betäti
gung nachfüllbar ist, und zwar so lange, bis die Schnüffelboh
rung 34 von der Dichtung 8 überfahren worden ist.
Die gestuften Gegenflächen zu dem gestuften ausgebildeten
Übersetzungskolben 12 können von einem Einsatzkörper 35 gebildet
werden, der, wie in Fig. 1 dargestellt, ausgebildet und im
Gehäuse 2 ortsfest gelagert ist. Es ist natürlich auch möglich,
auf den Einsatzkörper 35 zu verzichten und das Gehäuse 2 ent
sprechend gestuft auszubilden.
An dem Gehäuse 2 ist weiterhin ein Anschluß 36 vorgesehen, zu
dem eine Leitung 37 herangeführt ist, die von einem Druckluft
vorratsbehälter 38 ausgeht. Im Gehäuse 2 bzw. in der gestuften
Bohrung 13 des Gehäuses 2 ist ein mit einer radialen Bohrung 39
versehener Einsatz 40 untergebracht, der zusammen mit dem
Einsatzkörper 35 durch einen Sicherungsring 41 ortsfest gelagert
ist. Zur Verbindung des Anschlusses 36 mit der Bohrung 39 ist
eine Bohrung 42 am Gehäuse vorgesehen. In dem Einsatz 40 ist ein
Doppelventilkörper 43 auf einer Feder 44 federnd aufgehängt. Der
Doppelventilkörper 43 bildet mit einem eingezogenen Rand 45 des
Einsatzes 40 ein Einlaßventil 43, 45 und mit einem Fortsatz 46
an dem Übersetzungskolben 12 ein Auslaßventil 43, 46. Auf diese
Weise teilt der Doppelventilkörper 43 in dem Einsatz 40 eine
Vorratskammer 47 ab, in der Vorrat aus dem Druckluftvorrats
behälter 38 ansteht. Zwischen dem Einsatz 40 und dem Über
setzungskolben 12 ist eine Übersetzungskammer 48 gebildet, in
der zugleich eine Rückführfeder 49 für den Übersetzungskolben 12
untergebracht ist. Der Übersetzungskolben 12 besitzt eine
radiale Durchbrechung 50, die sich in einem Kanal 51 fortsetzt,
der einen Teil der Kolbenstange 20 in Richtung auf den Servo
kolben 21 durchsetzt. Der Kanal 51 ist unter Einschaltung eines
Drosselrückschlagventils 52 an die Servokammer 24 angeschlossen.
Zur Abdichtung der Durchbrechung 50 bzw. des Kanals 51 sind zwei
Dichtungen vorgesehen. Durch den Doppelventilkörper 43 in
Verbindung mit seinem Vorratanschluß sowie dem Rand 45 und dem
Fortsatz 46 ist ein Steuerventil 53 gebildet, über welches die
Übersetzungskammer 48 und damit letzlich auch die Servokammer 24
belüftbar ist. Zur Entlüftung der Übersetzungskammer 48 dient
ein Entlüftungskanal 54 zwischen dem äußeren Umfang der Kolben
stange 20 und dem hohl ausgebildeten Doppelventilkörper 43.
Wie bereits aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das Gehäuse 2 im
wesentlichen als einachsiger rotationssymmetrischer Körper mit
seiner Achse 55 ausgebildet. Die Achse 55 stellt eine Rotations
symmetrieachse dar, und zwar nicht nur für das Gehäuse 2,
sondern auch für den Arbeitskolben 6, den Übersetzungskolben 12,
die Kolbenstange 20, den Stützkolben 26, die Membran 22 und
damit auch den Servokolben 21. Sogar das Drosselrückschlagventil
52 ist koaxial zur Achse 55 untergebracht. Auch der Einsatz 40
und der Einsatzkörper 35 sind rotationssymmetrisch zur Achse 55
ausgebildet. Damit ist erkennbar, daß alle Elemente zu der Achse
55 ausgerichtet angeordnet sind. Der Verstärker 1 ist hinsicht
lich seiner Bohrung 13, die in Richtung auf den Servokolben 21
gestuft jeweils größere Durchmesser erhält, einseitig leicht
bearbeitbar. Andererseits können die inneren Elemente von der
einen Seite her einfach montiert werden. Der Abschluß erfolgt
durch Aufsetzen des Deckels 23 und Festziehen eines Spannbandes
56 in an sich bekannter weise.
Die Wirkungsweise des Verstärkers gemäß Fig. 1 ist folgende:
Der Verstärker 1 ist in Fig. 1 in nicht betätigter Stellung dargestellt. In der Vorratskammer 47 steht Vorratsluft unter Druck aus dem Druckluftvorratsbehälter 38 an. Der Arbeitsraum 7 und der Kolbenraum 19 ist mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllt, die jedoch nicht unter Druck steht. Bei Betätigung des Geber zylinders 5 wird über die Leitung 4 in dem Kolbenraum 19 und dem Arbeitsraum 7 hydraulischer Druck aufgebaut, wobei ggf. über die Schnüffelbohrung 34 zunächst eine geringfügige Volumennachströ mung erfolgen kann. Dies kann parallel mit einer Nachströmung über das sich öffnende Rückschlagventil 32 geschehen. Sobald ein Druckaufbau im Arbeitsraum 7 erfolgt ist, kann sich ein entspre chender Druck in dem Kolbenraum 19 auch auf die Wirkfläche 30 des Übersetzungskolbens 12 auswirken, so daß der Übersetzungs kolben 12 in Richtung auf den Servokolben 21 in Bewegung gesetzt wird. Wenn der Fortsatz 46 an dem Übersetzungskolben 12 auf den Doppelventilkörper 43 auftrifft, wird zunächst das Auslaßventil 43, 46 des Steuerventils 53 geschlossen und in der Folge dessen Einlaßventil 43, 45 geöffnet. Damit strömt Druckluft aus der Vorratskammer 47 in die Übersetzungskammer 48 ein und gelangt mit gleicher Druckhöhe auch über die Durchbrechung 50 und den Kanal 51 in die Servokammer 24 des Servokolbens 21. Damit wird der pneumatische Servodruck aufgebaut, der dazu führt, daß das Rückschlagventil 32 geschlossen wird und andererseits das Steuerventil 53 in seine Abschlußstellung übergeht, in der auch das Einlaßventil 43, 45 geschlossen ist. Die Einströmung der Druckluft in die Servokammer 24 geschieht über die Bohrung des Drosselrückschlagventils 52 in gedrosselter Weise. Damit ent steht ein gewünscht feinfühliger Druckaufbau in der Servokammer 24. Dies führt dann letztendlich zu einer Druckerhöhung im Arbeitsraum 7, derart, daß die entsprechende Betätigung des Nehmerzylinders 11 über die Leitung 10 möglich wird und ausge führt wird.
Der Verstärker 1 ist in Fig. 1 in nicht betätigter Stellung dargestellt. In der Vorratskammer 47 steht Vorratsluft unter Druck aus dem Druckluftvorratsbehälter 38 an. Der Arbeitsraum 7 und der Kolbenraum 19 ist mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllt, die jedoch nicht unter Druck steht. Bei Betätigung des Geber zylinders 5 wird über die Leitung 4 in dem Kolbenraum 19 und dem Arbeitsraum 7 hydraulischer Druck aufgebaut, wobei ggf. über die Schnüffelbohrung 34 zunächst eine geringfügige Volumennachströ mung erfolgen kann. Dies kann parallel mit einer Nachströmung über das sich öffnende Rückschlagventil 32 geschehen. Sobald ein Druckaufbau im Arbeitsraum 7 erfolgt ist, kann sich ein entspre chender Druck in dem Kolbenraum 19 auch auf die Wirkfläche 30 des Übersetzungskolbens 12 auswirken, so daß der Übersetzungs kolben 12 in Richtung auf den Servokolben 21 in Bewegung gesetzt wird. Wenn der Fortsatz 46 an dem Übersetzungskolben 12 auf den Doppelventilkörper 43 auftrifft, wird zunächst das Auslaßventil 43, 46 des Steuerventils 53 geschlossen und in der Folge dessen Einlaßventil 43, 45 geöffnet. Damit strömt Druckluft aus der Vorratskammer 47 in die Übersetzungskammer 48 ein und gelangt mit gleicher Druckhöhe auch über die Durchbrechung 50 und den Kanal 51 in die Servokammer 24 des Servokolbens 21. Damit wird der pneumatische Servodruck aufgebaut, der dazu führt, daß das Rückschlagventil 32 geschlossen wird und andererseits das Steuerventil 53 in seine Abschlußstellung übergeht, in der auch das Einlaßventil 43, 45 geschlossen ist. Die Einströmung der Druckluft in die Servokammer 24 geschieht über die Bohrung des Drosselrückschlagventils 52 in gedrosselter Weise. Damit ent steht ein gewünscht feinfühliger Druckaufbau in der Servokammer 24. Dies führt dann letztendlich zu einer Druckerhöhung im Arbeitsraum 7, derart, daß die entsprechende Betätigung des Nehmerzylinders 11 über die Leitung 10 möglich wird und ausge führt wird.
Wird die Betätigung des Geberzylinders 5 aufgehoben, dann wird
zunächst der hydraulische Druck in dem Kolbenraum 19 abgebaut,
so daß der Übersetzungskolben 12 in Richtung auf den Arbeits
kolben 6 verschoben wird. Hierbei öffnet das Auslaßventil 43, 46
des Steuerventils 53. Damit wird die Übersetzungskammer 48 über
den Federraum 25 und die Entlüftungsöffnung 28 entlüftet, wobei
gleichzeitig auch die Servokammer 24 über den Kanal 51 und die
Übersetzungskammer 48 entlüftet wird. Die Teile begeben sich in
ihre in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage zurück. Bei dieser
Entlüftung der Servokammer 24 kann das Drosselrückschlagventil
52 öffnen, so daß für die Rückströmung der Druckluft die ver
gleichsweise größere Fläche um den Ventilkörper des Drosselrück
schlagventils 52 benutzt wird.
Die Ausführungsform des Verstärkers 1 gemäß Fig. 2 ist in weiten
Bereichen gleich oder ähnlich zu der Ausführungsform gemäß Fig.
1 aufgebaut, weshalb hierauf verwiesen werden kann. Lediglich
die Kolbenstange 20 ist etwas anders geteilt und ausgebildet.
Der Kanal 51 verläuft nicht durch die Kolbenstange, sondern
außen herum durch das Gehäuse 2, wobei hier auch das Drossel
rückschlagventil 52 exzentrisch zur Achse 55 in dem Kanal 51
untergebracht ist. Andererseits ist das Rückschlagventil 32 auch
etwas anders ausgebildet, wobei gleichzeitig die Schnüffel
bohrung 34 in Wegfall kommen kann. Das Rückschlagventil 32 weist
einen Ventilkörper 57 auf, der gehäuseseitig nachgiebig über
eine Feder 58 aufgehängt ist. Damit wird erreicht, daß das
Rückschlagventil 32 in der nicht betätigten Stellung auf jeden
Fall offensteht und so ein Volumenaustausch erfolgen kann,
während andererseits die Schließstellung des Rückschlagventils
32 erst dann erreicht wird, wenn auch der Arbeitskolben 6 einen
entsprechenden Hub zurückgelegt hat. Ansonsten ist Aufbau und
Wirkungsweise des Verstärkers gemäß Fig. 2 anhand der Beschrei
bung der Fig. 1 erkennbar.
In den Fig. 3 bis 5 ist eine weitere Ausführungsform des Ver
stärkers 1 dargestellt, der sich dadurch auszeichnet, daß sowohl
der Übersetzungskolben 12 wie auch das Steuerventil 53 innerhalb
der Kolbenstange 20 untergebracht bzw. angeordnet sind. Die
Kolbenstange 20 ist mehrfach geteilt, was zur Montage der
Elemente erforderlich ist. Der Übersetzungskolben 12 ist hier
zweiteilig ausgebildet und besitzt einen hydraulischen Teil 59,
dessen kreisförmige Wirkfläche 30 von der Dichtung 18 begrenzt
wird, die den Kolbenraum 19 in Richtung auf die Kolbenstange 20
abdichtet. Der pneumatische Teil 60 des Übersetzungskolbens 12
trägt die Dichtungsnuten 14, 15 und 16, von denen eine wiederum
mit der entsprechenden Dichtung zu versehen ist. Die mehrteilige
Kolbenstange 20 verbindet auch hier den Arbeitskolben 6 mit dem
Servokolben 21. Der Einsatz 40 weist die Bohrung 39 zum Heran
führen der Vorratsluft in die Vorratskammer 47 auf, die hier in
den Kolbenstange 20 untergebracht ist.
Fig. 4 zeigt eine Einzelheit des Verstärkers 1 gemäß Fig. 3 in
vergrößernder Darstellung, und zwar den Bereich der Vorrats
kammer 47 mit der ungewöhnlichen Ausbildung und Anordnung des
Doppelventilkörpers 43, der auf der Feder 44 abgestützt wird.
Die Vorratskammer 47 ist dabei jedoch nicht um die Feder 43
herumgebildet, sondern gleichsam auf der anderen Seite des
Doppelventilkörpers 43, der hier eine Lippendichtung aufweist.
Es ist auch bereits erkennbar, daß das geschlossene Einlaßventil
43, 45 von der Kraft der Feder 44 entgegen dem Druck in der
Vorratskammer 47 zugehalten werden muß. Andererseits wird das
Auslaßventil 43, 46 durch eine Betätigung des Übersetzungs
kolbens 12 geschlossen und nachfolgend das Einlaßventil 43, 45
geöffnet. Von der Übersetzungskammer 48 führt eine Durchbrechung
50 über den Kanal 51 letztendlich zum Servokolben 21 und dort in
die Servokammer 24. Am Übergang zwischen der Übersetzungskammer
48 und der Durchbrechung 50 trägt der Fortsatz 46 des Über
setzungskolbens 12, 60 eine Verdickung 61, der auf der Seite der
Bohrung gegenüberliegend und den Eingang der Durchbrechung 50
umgebend eine Verdickung 62 zugeordnet ist. Wenn das Auslaß
ventil 43, 46 geschlossen ist, liegen sich die beiden Verdickun
gen 61 und 62 direkt gegenüber, so daß an dieser Stelle eine
Drossel gebildet wird und die Einströmung von Druckluft aus der
Übersetzungskammer 48 in die Durchbrechung 50 und den Kanal 51
in Richtung auf den Servokolben 21 nur gedrosselt erfolgen kann.
Erfolgt dagegen eine solche Betätigung, daß der Übersetzungs
kolben 12, 60 einen relativ großen Öffnungshub ausführt, über
decken sich die Verdickungen 61 und 62 nicht, so daß eine
vergleichsweise ungedrosseltere Einströmung der Druckluft in die
Servokammer 24 erfolgen kann.
Diese besondere Ausbildung des Steuerventils 53 mit dem Doppel
ventilkörper 43 erbringt den Vorteil, daß der Arbeitsraum 7 bei
der Erstbefüllung mit hydraulischem Medium leichter befüllt
werden kann. Dies wird im Zusammenhang mit Fig. 5 weiter erläu
tert, die ein Detail der Ausbildung des Verstärkers 1 in der
Nähe des Arbeitsraumes 7 zeigt. Auf dem einen Teil 59 des
Übersetzungskolbens 12 ist eine Lippenmanschette 63 angeordnet,
die mit sich axial erstreckenden Rippen 64 an dem Arbeitskolben
6 zusammenarbeitet. Auf die Darstellung gemäß Fig. 5 wird
hingewiesen. Wenn der Anschluß 36 drucklos ist, wirkt sich die
Feder 44 mit vergleichsweise erhöhter Kraft auf den Doppel
ventilkörper 43 aus, so daß der Übersetzungskolben das Einlaß
ventil 43, 45 nicht öffnen kann. Der Ventilkörper 43 stellt zu
diesem Zeitpunkt einen Anschlag für die Begrenzung des Hubes des
Übersetzungskolbens 12 dar, derart, daß die Lippenmanschette 63
keine Schließstellung erreichen kann. Diese Stellung wird dazu
ausgenutzt, um hydraulisches Medium bei der Erstbefüllung in den
Arbeitsraum 7 einzubringen. Andererseits kann aber bei anstehen
dem Vorratsdruck in der Vorratskammer 47 eine Betätigung des
Übersetzungskolbens 12 sehr wohl zu einem Öffnen des Einlaß
ventils 43, 45 führen, wie es für eine normale, ordnungsgemäße
Betätigung erforderlich ist. Andererseits aber läßt sich diese
Ausbildung auch im Notfall für eine Notsituation anwenden, wenn
beispielsweise die Versorgung mit Vorratsluft ausgefallen ist.
Auch in diesem Falle fehlt dann zwar die Teilentlastung des
Ventilkörpers 43, und die Kraft der Feder 44 wirkt sich voll auf
den Doppelventilkörper 43 aus. In diesem Notfall jedoch wird der
Fahrer gezwungen, durch eine erhöhte Fußkraft einen erhöhten
hydraulischen Druck in dem Geberzylinder 55 zu erzeugen, der ab
einer gewissen Druckhöhe in der Lage ist, den Doppelventilkörper
43 entgegen der Kraft der Feder 44 zu verschieben. Da in der
Vorratskammer 47 kein Vorratsdruck ansteht, kann auch eine
Servounterstützung nicht erfolgen. In vorteilhafter Weise wird
jedoch durch die Bewegung des Übersetzungskolbens 12 in Richtung
auf den Servokolben 21 über die Lippenmanschette 63, die mit dem
Arbeitskolben 6 ein Sperrventil 65 bildet, eine vollständige
Trennung des Kolbenraums 19 von dem Arbeitsraum 7 erreicht, so
daß sich die Volumenübersetzung zwischen diesen beiden Räumen
nicht nachteilig auswirken kann. Es ist dann trotzdem möglich,
einen Geberzylinder 5 mit relativ kleinem Volumen zu benutzen,
um das insoweit größere Volumen in dem Arbeitsraum 7 zu
verschieben, wobei entsprechend dem Flächenverhältnis zwar eine
Untersetzung der übertragbaren Kraft erfolgt und der Fahrer
gezwungen wird, die erhöhte Fußkraft zur Betätigung des Nehmer
zylinders 11 rein körperlich aufzubringen.
Claims (11)
1. Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeu
gen, insbesondere für eine Bremse oder eine Kupplung, mit einem
Gehäuse (2), in dem ein hydraulisch über einen Geberzylinder (5)
versorgbarer Arbeitskolben (6) für einen Nehmerzylinder (11),
ein pneumatisch beaufschlagbarer Servokolben (21), ein Steuer
ventil (53) für die Beaufschlagung des Servokolbens (21) und ein
Übersetzungskolben (12) vorgesehen sind, wobei an dem Über
setzungskolben (12) durch ein erstes Flächenverhältnis eine
erste Übersetzung zwischen dem hydraulischen, über den Geberzy
linder (5) eingesteuerten Druck und dem pneumatischen Druck ge
bildet ist, während durch ein zweites Flächenverhältnis zwischen
der Wirkfläche des Servokolbens (21) und der Wirkfläche des Ar
beitskolbens (6) eine zweite Übersetzung geschaffen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) im wesentlichen als einach
siger rotationssymmetrischer Körper ausgebildet ist, daß der
Arbeitskolben (6) in dem einen Endbereich des Gehäuses (2) und
der Servokolben (21) in dem anderen Endbereich des Gehäuses (2)
angeordnet und beide über eine Kolbenstange (20) verbunden sind,
und daß der Übersetzungskolben (12) und das Steuerventil (53)
koaxial zur Achse (55) des Gehäuses (2) zwischen dem Arbeits
kolben (6) und dem Servokolben (21) angeordnet sind.
2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Übersetzungskolben (12) und das Steuerventil (53) ringförmig und
die Kolbenstange (20) umgebend vorgesehen sind.
3. Verstärker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Übersetzungskolben (12) dem Arbeitskolben (6) zugekehrt und
das Steuerventil (53) dem Servokolben (21) zugekehrt angeordnet
sind.
4. Verstärker nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Übersetzung an dem Übersetzungskolben (12) durch
Änderung des Flächenverhältnisses veränderbar ist.
5. Verstärker nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß das Steuerventil (53) in einem im Gehäuse (2) ortsfest
unterbringbaren Einsatz (40) vorgesehen ist und einen federnd
aufgehängten Doppelventilkörper (43) aufweist, der hohl ausge
bildet ist und mit der Kolbenstange (20) einen Entlüftungskanal
(54) bildet.
6. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß in der Kolbenstange (20) ein Kanal (51) für die
Verbindung einer dem Übersetzungskolben (12) zugeordneten Über
setzungskammer (48) mit einer dem Servokolben (21) zugeordneten
Servokammer (24) vorgesehen ist, und daß in dem Kanal (51)
koaxial zu der Achse (55) des Gehäuses (2) ein Drosselrück
schlagventil (52) vorgesehen ist.
7. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Übersetzungskolben (12) und das Steuerventil (53) in der Kolben
stange (20) untergebracht sind.
8. Verstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Übersetzungskolben (12) dem Arbeitskolben (6) zugekehrt und das
Steuerventil (53) dem Servokolben (21) zugekehrt angeordnet
sind.
9. Verstärker nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeich
net, daß der Übersetzungskolben (12) einen Fortsatz (46) auf
weist, der mit dem Doppelventilkörper (43) das Auslaßventil (43,
46) für die Übersetzungskammer (48) bildet, und daß der Fortsatz
(46) einerseits und ein Teil der Kolbenstange (20) andererseits
mit sich axial begrenzt erstreckenden radialen Verdickungen (61,
62) versehen sind, die ein Drosselventil mit veränderlicher
Drosselwirkung bilden.
10. Verstärker nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeich
net, daß auf dem Arbeitskolben (6) ein Rückschlagventil (32)
angeordnet ist, welches in der nicht betätigten Stellung von
einem Fortsatz des Übersetzungskolbens (12) in Offenstellung
gehalten ist.
11. Verstärker nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen dem Kolbenraum (19) für den hydraulischen
Druck und dem Arbeitsraum (7) des Arbeitskolbens (6) ein Sperr
ventil (65) vorgesehen ist, das bei Ausfall der Druckluft bei
der Einsteuerung des hydraulischen Druckes in seine Schließ
stellung übergeht
12. Verstärker nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß der Doppelventilkörper (43) des Steuerventils (53) auf seiner die Feder (44) abstützenden Rückseite in der Offenstellung des Steuerventils (53) vom ausgesteuerten Druck beaufschlagt ist.
12. Verstärker nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß der Doppelventilkörper (43) des Steuerventils (53) auf seiner die Feder (44) abstützenden Rückseite in der Offenstellung des Steuerventils (53) vom ausgesteuerten Druck beaufschlagt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19643975A DE19643975C1 (de) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19643975A DE19643975C1 (de) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19643975C1 true DE19643975C1 (de) | 1998-02-12 |
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ID=7809710
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DE19643975A Expired - Fee Related DE19643975C1 (de) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19643975C1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4339449A1 (de) * | 1993-11-19 | 1995-05-24 | Grau Gmbh | Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen |
DE19509356A1 (de) * | 1995-03-15 | 1996-09-19 | Grau Gmbh | Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen |
-
1996
- 1996-10-31 DE DE19643975A patent/DE19643975C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4339449A1 (de) * | 1993-11-19 | 1995-05-24 | Grau Gmbh | Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen |
DE19509356A1 (de) * | 1995-03-15 | 1996-09-19 | Grau Gmbh | Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen |
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