DE3006200A1 - Hydraulischer kraftverstaerker - Google Patents

Description

Ein hydraulischer Kraftverstärker gemäss dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise durch die US-PS 3 988 967 bekannte

Bei bekannten Bauarten stellte man fest, dass das Entlüften der Druckkammer und der mit ihr normalerweise verbundenen Kammer zur Änderung des Kraftübersetzungsverhältnisses nach einer Betätigung des KraftVerstärkers nicht zuverlässig erfolgt, wodurch bei der nächsten Betätigung Schwieg rigkeiten auftreten können«,

Der -Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftverstärker gemäss dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 so weiter auszugestalten, dass eine zuverlässige Entlüftung der erwähnten Kammern in einfacher und raumsparender Weise erreicht wird«,

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 herausgestellten Merkmale gelöste

Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung ist im Unteranspruch herausgestellte

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte In den Zeichnungen zeigen

Figo 1 eine schematische -Darstellung einer hydraulischen Anlage mit einem Kraftverstärker nach der Erfindung,

Figo 2 einen Längsschnitt durch den Kraftverstärker nach Fig» 1 in grösserem Maßstabe,

Fig« 3 einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig_o2_o

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Me hydraulische Anlage 10 nach Figo 1 enthält eine Hilfskraftlenkung und einen Bremskraftverstärker» Sie weist eine hydraulische Pumpe 12 mit zugeordnetem Behälter 14 auf, die über eine Förderleitung 16 und eine Zweiglei— tung 18 Druckflüssigkeit zum Einlass 20 der Hilfskraftlenkung 22 fördert, die dauernd durchströmt wird« Vom Auslass 24 der Hilfskraft lenkung führt eine leitung 26 zum Einlas.s 28 des Bremskraftverstärkers 30, dessen Auslass 32 über eine Rücklaufleitung 34 mit dem behälter 14 verbunden ist» Dem Kraftverstärker 30 ist ein Speicher 36 zugeordnet, der einen mit der Förderleitung 16 verbundenen Einlass 38 aufweist₀ Der Kraftverstärker 30 wird durch Einwärtsbewegen eines Eingangsstössels 40 betätigt, der in bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Bremspedal verbunden isto Der betätigte Kraftverstärker wirkt auf einen nicht dargestellten Hauptbremszylinder ein, der die zu den Bremsen führenden Bremsleitungen versorgte

Der Kraftverstärker 30 ist im einzelnen in Fig_o 2 dargestellte Er weist ein Gehäuse 42 mit einer durchgehenden Bohrung 44 zur Aufnahme eines verschieblichen Kraftkolbens 46 auf _o Der Kraftkolben 46 trennt eine Druckkammer 48 von einer Auslasskammer 50„ Der Kraftkolben 46 hat an seinen Enden Bunde 52 und 54, deren Mantelflächen Dichtungen 56 bzwo58 enthalten, die gegen die Bohrung 44 abdichten,, Zwischen den Bunden 52 und 54 ist eine ringförmige Kammer 60 gebildet, in die ein Auslass 62 des Speichers 36 mündet

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Der Einlass 28 ist mit der Druckkammer 4-8 über ein den Rück" strom sperrendes Rückschlagventil 64 verbundene Der Kraftkolben 46 hat eine durchgehende Bohrung 66, die die Verbindung zwischen der Druckkammer 48 und der Auslasskammer 50 herstellte Im Bereich der in die Druckkammer 48 öffnenden Mündung ist ein Steuerventil 68 angeordnet, das den Durchstrom der Arheitsflüssigkeit durch den Kraftverstärker steuerte Hierzu ist ein Ventilsitz 70 in die Bohrung 66 eingesetzt« In der Bohrung 66 ist ferner verschieblich eine Büchse 72 vorgesehen, deren eines Ende normalerweise gegen den Ventilsitz 70 anliegt und diesen in Anlage gegen eine ^chulter 74 der Bohrung 66 hält_o In das andere Ende der Bohrung ist ein -fc'ederteller 76 mit einem kurzen zylindrischen Schaft 82 "eingejsetzto Der ^ederteller 76 stützt sich mit einem radialen Flansch 80 an einer Schulter 78 der Bohrung 66 ab„ Eine am Ventilteller 76 abgestützte Druckfeder 84 «H&3· drückt die Büchfse 72 und den ^ventilsitz dauernd in Richtung auf die Schulter 74o Der Ventilteller 76, die Büchse 72 und ein ^eil des Kraftkolbens 46 begrenzen eine Kammer 90, die durch Diehtungeri86 und 88 von der Aislasskammer 50 getrennt ist, bei Bewegen des Ventilsitzes 70 von der Schulter 74 fort dagegen j

I Verbindung mit der Druckkammer 48 erhält» Das vordere Ende der Bohrung 66 des Kraftkolbens 46 hat eine Erweiterung 164, in der ein Reaktionsglied 92 durch einen Kaltering 94 festgelegt aufgenommen ist_o Das Reaktionsglied 92 liegt mit taner hinteren Stirnfläche gegen den Plansch 80 an und hält damit

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den Ventilteller 76 in Anlage gegen die Schulter 78 „ Durch das Reaktionglied 92 erstreckt sich ein axialer Kanal 96, der ein eil der Alis las skammer 50 ist₉ in der eine Rückstell-·

feder 98 enthalten ist, die den Kraftkorben 46 in Richtung auf die Druckkammer 48 belastet und an einer Stirnwand abgestützt ist, die das vordere Ende der Bohrung 44 verschliessto Das Reaktionsglied 92 enthält eine abgesetzte durchgehende Bohrung in axialer Richtung,, Im Bohrungsteil 104 grösseren Durchmessers liegt eine Reaktionsscheibe gegen die Schulter 108 der Bohrung abgestützt sowie ein gegen die vordere Stirnfläche der Reaktionsscheibe 106 anliegendes Ausgangsglied 110, das sich nach vorn aus dem Kraftkolben 46 erstreckt und durch eine abgedichtete Öffnung 112 der Stirnwand nach aussen tritt, wo es einen Ausgangs— stössel 114 enthält, dar den nicht dargestellten Hauptbrems zylinder betätigt_o Im Bohrungsteil 102 kleineren Durchmessers ist verschieblich ein Reaktionskolben 116 enthalten, der sich gegen die Rückseite der ^eaktionsscheibe 106 abstüt Ein Ausgangskolben, der zugleich als Eingangsventilglied dient, erstreckt sich durch den Ventilsitz 70 und die Büchse 72 und ragt mit seinem vorderen Ende 120 in den hinteren Teil des Bohrungsteils 102, wo ef gegen den """eaktionskolben 116 zur Anlage kommen kann_o ^eben diesem Ende mit axialem Abstand ist an einer Schulter abgestützt einj-ederteller 122 vorgesehen, an dem sich eine Feder 124 abstützt, deren anderes Ende am Reaktionsglied 92 abgestützt ist_o Die ^

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124 belastet das Yentilglied 118 also stets nach rechts in Fig«2 ο

Ein gegen einen Ventilsitz federbelastetes Speichers tellerventil 126 ist in einem Kanal 128 des Kraftkolbens 46 vorgesehen, der sich radial einwärts und axial rückwärts von der Ringkammer 60 zur Kammer 90 unmittelbar vorwärts des Ventilsitzes 70 erstreckte Das mnmnnmqnHnnmrY Ventil 126 wird durch den Speicherdruck normalerweise geschlossen gehaltene Die Büchse 72 hat an ihrem hinteren Ende an der Aussenf lache eine Rampe 130, die mit einem Stössel 132 zusammenarbeitet, um bei Vorwärtsbewegen der Büchse 72 das Speichersteuerventil 126 zu offenen^ so dass Druckflüssigkeit aus dem Speicher 36 über die Kammer 6O₉ den Kanal 128, die Kammer 90 und um den Ventilsitz 70 herum zur Druckkammer 48 gelangt« Im Einlass 38 des Speichers 38 ist ein den Rückstrom verhinderndes Rückschlagventil 134 vorgesehen«,

Die Einrichtung zur Änderung des Kraftübersetzungs Verhältnisses ist im hinteren ^'eil des Kraftverstärkers untergebracht ο Er besteht aus einer Büchse 136 mit einem erweiterten vorderen Ende 138 und ist abgedichtet in einem Bohrungsteil 140 der Bohrung 44 verschieblich, Das erweiterte vordere Ende 138 ragt in die Druckkammer 48 ,so dass der in dieer herrschend« Druck auf das vordere Ende 138 einwirkt, das normalerweise gegen eine Schulter 142 des Gehäuses 42 _onliegt, Im Gehäuse ist dicht rückwärts der Schulter 142 in einer iNut eine Dichtung I44 angeordnet, die die äussere Mantelfläche

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der Büchse 136 abdichtet. Durch die Büchse 136 erstreckt sie eine Bohrung 148₉ in deren hinteres Ende abgedichtet und ver< schieblich ein Eingangsglied 150 eingesetzt ist, das mit einem hinteren Bund 152 über eine in einer Nut sitzenden Dichtung 154 gegen die Bohrung 148 anliegt_o Seine Rückwärtsbewegung ist durch einen Anschlag 156 begrenzte Das Eingangsglied 150 hat vorn einen im Durchmesser abgesetzten Kolbenkopf 158, in dessen Mantelfläche in einer Nut eine Dichtung 160 eingesetzt ist_o

Das Ventilglied 118 enthält eine durchgehende axiale Bohrung 162, die hinten einen erweitereten Bohrungsteil 164 zur verschiebliehen Aufnahme des Kolbenkopfes aufweist, und das mit seiner Mündung 166 in der hinteren Stirnfläche 168 des Ventilglieds 118 endet„ ^egen die Stirnfläche 168 kann auf das Ventilglied 118 über die vordere ^beite des Bundes 152 des Eingangskolbens 150 eine Kraft ausgeübt werden,, Im der Bohrung 162 ist unmittelbar vorwärts des Kolbenkopfes 158 eine erweiterte Kammer 170 gebildet, die mit einem vorderen Bohrungsteil 172 der Bohrung 162 verbunden ist, welcher über die Kammer 90 und den Kanal 96 mit der Auslasskammer 50 Verbindung hat_o Das den Bohrungsteil 164 enthaltende Stück des entilglieds 118 liegt im -^ereich der Bohrung 148 jedoch mit radialem Abstand zu diesem, so dass zwischen dem Bund 152 des Eingangskolbens 150, dem Ventilglied 118 und der Bohrung 148 eine Kamner 174 gebildet ist. Etwas vorwärts der Kammer 170 ist an der Aussenflache

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des Ventllglids 118 ein Ventilteil 176 gebildet, das mit dem Ventilsitz 70 zusammenarbeitend das Steuerventil 68 bildete In der nicht betätigten Stellung des i^raftverstärkers gemäss Figo 2 hat das Ventilteil 176 axialen Abstand vom Ventilsitz

<er

70, so dass ein ungehindert^ Flüssigkeitsstrom von der Druckkammer 48 über den Auslass 32 zum Behälter 14 erfolgt« Im -bereich der Kammer 170 ist in der Aussenf lache des Ven— tilglieds eine flache Ringnut 178 gebildet, die in Fig_o 3 { vergrössert dargestellt erkennbar Ist_o Sie hat eine Boden— j

i fläche 180 und an beiden Seiten rampenartige Seitenflächen | 182 und 184ο Im erweiterten Ende 138 der Büchse 136 ist in der Bohrung 148 eine zweite Ringnut 186 gebildet, die zur ersten Ringnut 178 öffnet«. Die Ringnut 186 hat eine hintere radiale Seitenwand 138 und ist vorn durch die hintere Fläche 190 einer ringförmigen Dichtung 190 begrenzt, dlB durch einen Sprengring 194» der in einer Ringnut 196 im vor-! deren Teil der Bohrung 148 sitzt, axial festgelegt ist_o Die Ringnut 186 hat eine Bodenfläche 198, die von der äusseren Mantelfläche 200 der Dichtung 192 radialen Abstand hat, so dass ein ringförmiger Kanal 202 gebildet ist_o der durch Löcher im Sprengring 194 Verbindung mit der Druckkammer 48 hat Diese liegt bei eingebautem Kraftverstärker zweckmässig am höchsten Punkt des Kanals 202„ Zwischen den Seltenwänden 188 und 190 ist ein O-Ringdichtungsring 204 eingesetzt, der bei betätigtem Kraftverstärker die in Pig„ 3 dargestellte Lage einnimmt, in der der Entlüftungsweg gesperrt ist und

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« ίο «

die Flüssigkeit in der Kammer 174 eingesperrt ist„

Ist der Kraftverstärker nicht betätigt, wie in Figo 2 gezeichnet, so liegt der Innenrand des Dichtungsrings 204 gegen die Bodenfläche 180 der ersten Ringnut 178 an und !befindet sich im -bereich beider Ringnuten 178 und 186. Seine

! Grosse ist so gewählt, dass er dann radialen Abstand von der Bodenfläche 198 der Ringnut 186 hat. Ebenso ist seine axiale Ausdehnung Etwas kleiner als der Abstand der Seitenflächen 188 und 190 voneinander= Damit ist der Entlüftuungsweg von der Kammer 174 zur Druckkammer 48 freigelegt» Die zusammenarbeitenden 'J-'eile stellen dann ein bei Nichtbetätigung offenes Ventil 206 zwischen der Druckkammer 48 und der Kammer 174 darο

Beim Betätigen des Kraftverstärkers wird das Ven-

ί tilglied 118 vorwärts bewegt, und der Dichtungsring 204 kann j nicht folgen, da er gegen die Dichtung 192 anliegt, die wie***=?¹" .i derum axial an der Büchse 136 durch den Sprengring 194 festgelegt istο An der Rampe 184 der Ringnut 178 wird der Innenrand des Dichtungsrings 209 gestreckt, der dann auf der Fläche 208 des ^Ventilglieds 118 abgestützt ist. Es liegt dann der Aussenrand des Dichtungsrings 204 abdichtend gegen die Bodenfläche 198 der Ringnut 186 an, wodurch Flüssigkeit in der Kammer 174 eingesperrt wirdo Hierdurch wird bei weiterer Einwärtsbewegung des Eingangskolbens 150 eine stärkere Bewegung des als Ausgangskolben wirkenden Ventilglieds 118 bewirkt» Beim Beenden der Kraftverstärkung kehrt der Dich

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tungsring 204 in seine den Entlüftungsweg freigebende Lage zurückο

Die wiiteamen Flächen des Ventilsitzes 70 und des Ventilteils 176 ist durch den Durchmesser A in Figo2 bestinmrt Die wirksame"·. Fläche des Bohrungsteils 164 des Ventilglieds 118 ist durch den Durchmesser B bestimmte Die wirksame Fläche des Kolbenkopfes 158 des Eingangskolbens 150 ist durch den Durchmesser G bestimmte Die wirksamen Flächen des Bundes 152 des Eingangskolbens 150 und deF Bohrung 148 der Büchse 136 ist durch den Durchmesser D bestimmte Die wirksamen Flächen der Büchse 136 und des Bohrungsteils 140 sind durch den Durchmesser E bestimmt, und die wirksame Fläche des Kraftkolbens 46 ist durch dessen Durchmesser F bestimmte Im Ausführungsbeispiel ist die Fläche C die kleinste Fläche, Fläche A ist grosser als Fläche C aber kleiner als Fläche B₀ Fläche D ist grosser als Fläche B aber kleiner als Fläche E, und Fläche F ist grosser als Flache E₀

In Figo2 ist der Kraftverstärker in der nichtbetätigten Stellung_o Bei arbeitender Pumpe 12 wird Flüssigkeit durch die Hilfskraftlenkung 22 und den Kraftverstärker 30 mit verhältnismässig niedrigem Druck umgewälzte Werden die Hilfskraftlenkun^. 22 oder der Kraftverstärker 30 betätigt, so tritt stromaufwärts der betätigten Einrichtung ein Druckauf, der die Pumpe 12 zum Bilden eines gesteuerten Drucks stromaufwärts der betätigten Einrichtung veranlasst ₀ Der in der Förderleitung 16 wirkende Druck veranlasst ein Aufladen

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des Speichers 36, wenn in diesem ein geringerer Druck herrscht, Anderenfalls "bleibt das Rückschlagventil 134 geschlossen,.

Bei normaler Kraftverstärkung gelangt die Flüssigkeit vom Einlass zur Druckkammer 48 und triti/durch das offene

i t

Steuerventil 68 zur Auslasskammer 50 und wird aus dieser zum Behälter 14 zurückgeleitet„ Die Kraftverstärkung wird durch Vorwärtsbewegen des Eingangstössels 40 eingeleitet. Die nach links gerichtete Bewegung wird auf den Eingangskolben 150 übertragen, der gegen die hintere Stirnfläche 168 des Ventilgliedes 118 anfährt,um dieses mitzunehmen,, Hierbei nähert sich das Ventilteil 176 dem entilsitz 70, so dass im Steuerventil 68 eine Drosselung und schliesslich ein Absperren des Durchstroms der Flüssigkeit von der Druckkammer 48 zur Aus— lasskammer 50 eintritt» Die Folge ist ein Druckanstieg in dei Druckkammer 48, durch den der Kraftkolben 46 vorwärts, in Fig 2 nach links, bewegt wird. Die Linksbewegung des ^ventrlglied£ 118 bewirkt in der zuvor beschriebenen Weise auch das Schlief= sen des Ventils 206, wodurch Flüssigkeit in der Kammer 174 eingeschlossen wird= eine danach erfolgende weitere Links— bewegung des Eingangskolbens 150 bedingt dann eine stärkere Linksbewegung des Ventilgliedes 118 entsprechend dem Verhältnis der Flächen C und D zueinander,, Für einen bestimmten Verstellweg des Ventilglieds 118 und damit des Kraftkolbens ist daher eine kürzere herstellung des Eingangsstössels erforderlich als bei einem Verhältnis der Bewegungen zwischen dem Eingangskolben 150 und dem Ventilglied 118 von 1:1«,

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Schwindet beim Betrieb der Druck oder kann die Pumpe 12 nicht den erforderlichen Druck am Einlass 28 bereit stellen, so kommt das Ventilteil 176 gegen den Ventilsitz 70 in kraftübertragende Anlage, so dass eine weitere Vorwärtsbewegung des Eingangskolbens 150 die Büchse 72 gegen die Kraft der ^eder 84 nach links verschiebt» Es koSt dann die Rampe 130 der Büchse 72 in den Bereich des Stössels und das Speichersteuerventil 126 öffnet,, so dass Druckflüssigkeit zur Fortsetzung der hydraulischen Druckverstärkung vom Speicher 36 zur Druckkammer 48 zugeleitet wird, falls der Speicherdruck der höhere ist„ Dies tritt normalerweise dann ein, wenn die Fördermenge der Pumpe 12 anderweitig benötigt wird. Beim Zuspeisen von Flüssigkeit aus dem Speicher 36 ist natürlich das Rückschlagventil 64 im Einlass 28 geschlossene

Zuweilen ist auch eine mechanische Übertragung der Bremskraft durch den Kraftverstärker hindurch erforderlich,, Dies ist dann der Fall, wenn der Pumpendruck unzurei- j chend ist und kein Speicherdruck zur Verfügung steht» In diesem Falle bewirkt eine Linksbewegung des Eingangskolbens

150 den Druck der Flüssigkeit injder Kammer 174 zu erhöhen, so dass durch die Druckdifferenz an den Flächen B und D die Büchse 136 nach links bewegt wird, da der Druck in der Druckkammer 48 nicht mehr ausreicht, um sie gegen die Schulter 142 in Ablage zu halten. Das Verhältnis der Drücke in den Kammern 48 und 174 ändert sich damit sanft von einem

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- 14 höheren Wert auf einen Wert von 1: 1, "bei dem ein mechanischer

CU

Kraftweg vom Eingngsstössel 40 zum Ausgangsstössel 114 vorliegt»

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ι ^⁵ · *

Leerseite

Claims (2)

1. Patentanwalt 3 Q 06 20 Q

   Dipl. !rg. K. Walther

   1OCCj 2EF..IK 19

   15oFebruar 1980
   W-w-3404

   General Motors Corporation, Detroit, Michigan, V₀St₀A₀

   Hydraulischer Kraftverstärker

   Patentansprüche :

   / 1.)Hydraulischer Kraftverstärker mit einer Druck· kammer und einer Kammer zum Verändern des Kraftiibersetzungsverhältnisses, die von einem Eingangskolben, einer diesen
   umgebenden Büchse und einem Ausgangskolben begrenzt ist
   und in der beim Betätigen des Kraftverstärkers durch Schlies sen eines Ventils zwischen beiden Kammern Flüssigkeit eingesperrt wird, wobei zum Betätigen der Eingangskolben auf aen Ausgangskolben über eine wirksame Fläche einwirkt, die kleiner ist als die vom Druck der eingesperrten Flüssigkeit beaufschlagte Fläche des Eingangskolbens, und der Ausgangskolben mit einem Ventilteil versehen ein Steuerventil für die
   Arbeitsflüssigkeit des Verstärkers verstellt, d a d u r cn gekennzeichnet , dass das bei Betätigen des
   Kraftverstärkers schliessende Ventil (190,198,204) bei nicht betätigtem Kraftverstärker einen Entlüftungsweg für die
   über es verbundenen Kammern (48 und 174) darstellt.

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   »* 2 —
2. 2. Hydraulischer Kraftverstärker nach Anspruch. 1 gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   a) Das Ventil (190,198,204·) enthält eine erste Ringnut (178) im Ausgangskolben (118) und eine zweite Ringnut (186) in der benachbarten Fläche der Büchse (136), die einander zugewandt sind;

   b) die erste Ringnut hat eine Bodenfläche (180), die durch Seitenwände (182,184) begrenzt ist, von denen mindestens eine als Rampe ausgebildet ist;

   c) die zweite Ringnut hat eine Bodenfläche (198), die seitlich durch radiale Flächen (188,190) begrenzt ist und ei· ne grössere Tiefe als die erste Ringnut aufweist;

   d) im Bereich der Ringnuten ist eine ringförmige Dichtung (192) aus elastomeren Werkstoff angeordnet, die von der Bodenfläche der zweiten Ringnut radialen Abstand und von der der Kammer (174) für die Änderung des Kraftübersetzungsverhältnisses zugewandten Seitenwand (188) axialen Abstand hat;

   e) zwischen der Dichtung (192) und der axialen Abstand von dieser aufweisenden Seitenwand (188) ist eine Ringdichtung (204) mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt angeordnet, die bei nicht betätigtem Bremsverstärker im Bereich beider Ringnuten liegt und den Entlüftungsweg frei gibt, während bei betätigtem Kraftverstärker der Entlüftungsweg durch Auflaufen der Ringdichtung auf die

   rampenförmige Seitenwand (184) der ersten Ringnut unter Strecken in radialer Richtung gesperrt wird.

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