DE4339449C2 - Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeugen, insbesondere für Bremse oder Kupplung, mit einem Gehäuse, in dem ein hydraulisch über einen Geberzylinder beaufschlagbarer Arbeitskolben für einen Nehmer­ zylinder, ein pneumatisch beaufschlagbarer Servokolben und ein Steuerventil für die Beaufschlagung des Servokolbens in Abhän­ gigkeit von dem über den Geberzylinder eingesteuerten hydrau­ lischen Druck vorgesehen sind, wobei der Steuerraum des Servo­ kolbens über einen im Gehäuse angeordnete Verbindungsleitung ausgangsseitig an das Steuerventil angeschlossen ist. Solche Verstärker werden an Kraftfahrzeugen 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.

Ein Verstärker der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE-PS 10 57 880 bekannt. An das Gehäuse des Verstärkers ist ein Geber­ zylinder angeschlossen, der über ein Fußpedal betätigt wird. Diese Steuerleitung führt zu einem Steuerventil, welches einen Übersetzungskolben mit einer hydraulischen und einer pneuma­ tischen Wirkfläche aufweist und im übrigen einen Doppelventil­ körper besitzt, der eine an eine pneumatische Druckluftquelle angeschlossene Vorratskammer aufweist. Das Steuerventil ist über eine Verbindungsleitung an einen Steuerraum an einem Servokolben angeschlossen, der durch Öffnen des Steuerventils pneumatisch beaufschlagt wird. Der Servokolben wirkt auf den Arbeitskolben ein und verstärkt damit die letztlich auf den Nehmerzylinder ausgeübte Kraft. Eine hohe Verstärkungswirkung mit entsprechen­ den Übersetzungsverhältnissen am Übersetzungskolben und entsprechend großen Wirkflächen an dem Servokolben führt dazu, daß bei einer hydraulischen Betätigung des Verstärkers über den Geberzylinder die Verstärkung relativ schnell aufgebracht wird und auf den Servokolben zur Auswirkung kommt. Dabei besteht die Gefahr des Übersteuerns, die sogar mit einer Reihe von sich anschließenden Schaltvorgängen verbunden sein kann. Nicht selten tritt auch dabei eine Geräuschentwicklung auf, weil das Steuer­ ventil arbeitet. Eine feinfühlige Betätigung ist nur bedingt möglich.

Rückschlagventile und Drosseln sind bekannte Elemente bzw. Bauteile auf dem Gebiete der Hydraulik. Sie werden für die verschiedensten Zwecke und zur Lösung der verschiedensten Aufgaben teils in Alleinanordnung, teils aber auch in Parallel­ anordnung benutzt. So zeigt die beispielsweise die DE-AS 11 98 513 eine hydro-pneumatische Steuerung für die Kupplung und die Bremse von Hebezeugen, wobei ein Verstärker Anwendung findet, der einen hydraulischen und einen pneumatischen Teil aufweist. Beim Hubvorgang einer Last wird sowohl die Kupplung der Seil­ trommel pneumatisch angezogen als auch die Bremse hydraulisch gelöst. Damit ein ungewolltes Durchfallen der Last verhindert wird, bewirkt ein einstellbares Drosselrückschlagventil zwischen einem pneumatischen Steuerventil und dem Steuerraum des Servo­ kolbens des Verstärkers einen verzögerten Hydraulikdruckaufbau und damit ein zeitlich verzögertes Lösen der Bremse gegenüber dem Anziehen der Kupplung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz erheblicher Verstärkungswirkung Übersteuerungen zu vermeiden, eine feinfühlige Betätigung zu ermöglichen, unterschiedlichen Einbaubedingungen Rechnung zu tragen und eine rasche Entlüftung des Steuerraums nicht zu behindern.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verstärker der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß in der Verbindungs­ leitung zwischen Steuerventil und Steuerraum des Servokolbens eine Drossel und ein Rückschlagventil in ihrer gegenständlichen Ausbildung hintereinander angeordnet sind, wobei das Rückschlagventil und die Drossel wirkungsmäßig parallelgeschaltet sind, daß das Rückschlagventil zur Entlüftung des Steuerraums öffnet, und daß die Drossel im Gehäuse austauschbar angeordnet ist.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die Belüftung des Steuerraums des Servokolbens und die Entlüftung unterschiedlich zu gestalten. Die Belüftung erfolgt über die Drossel, die Entlüftung über das Rückschlagventil. Drossel und Rückschlag­ ventil sind wirkungsmäßig parallelgeschaltet, so daß das Rück­ schlagventil die Belüftung nicht behindert und die Drossel die Entlüftung nicht behindert. Damit wird eine Anordnung ge­ schaffen, bei der die Drossel und das Rückschlagventil in ihrer gegenständlichen Ausbildung gleichsam hintereinander angeordnet sind, wenngleich wirkungsmäßig die Parallelschaltung nicht verlassen ist. Beim Einsteuern eines Impulses über die Steuer­ leitung erfolgt ein verlangsamter Druckaufbau im Steuerraum, wodurch auch bereits eine Anpassung an unterschiedliche Gegeben­ heiten, insbesondere unterschiedliche Volumina unterschiedlicher Steuerräume, erzielt wird. Eine Übersteuerung wird auf jeden Fall vermieden. Umgekehrt wird die Entlüftung des Steuerraums nicht behindert. Sie kann entsprechend schnell erfolgen, wie dies beim Einrücken einer Kupplung oder bei der Beendigung einer Bremsung gewünscht wird.

Die Drossel ist dabei im Gehäuse austauschbar angeordnet, um unterschiedlichen Einbaubedingungen Rechnung zu tragen. Wenn die Leitungen und Volumina von Anwendungsfall zu Anwendungsfall sehr unterschiedlich ausgebildet sind, kann für jeden Anwendungsfall der Verstärker eingesetzt werden, wobei lediglich die Drossel entsprechend dem Anwendungsfall ausgebildet und eingesetzt werden muß. Der Ventilkörper des Rückschlagventils muß nicht ausgetauscht werden.

Insbesondere ist es möglich, daß die Drossel eine Drosselbohrung aufweist, deren Durchmesser und Länge an das Volumen des Steuer­ raums angepaßt ist. Durchmesser und Länge der Drosselbohrung bestimmen die Drosselwirkung. Diese wird angepaßt an das Volumen des Steuerraums gewählt, und zwar derart, daß der Steuerraum ohne Übersteuerungen mit Druckluft beschickt werden kann.

Die Drossel kann vorteilhaft einen Drosselkörper aufweisen, der über ein Gewinde in die Verbindungsleitung einschraubbar ist. Der Drosselkörper weist die Drosselbohrung sowie eine ungedros­ selte Durchgangsbohrung auf, wobei die Durchgangsbohrung steuerventilseitig in einem Sitz endet, der mit einem federnd belasteten Ventilkörper das Rückschlagventil bildet. Damit wird eine kleine einfach aufgebaute Einheit geschaffen, bei der Bestandteile des Drosselkörpers zugleich Bestandteile des Rückschlagventiles bilden. Der Ventilkörper des Rückschlag­ ventils ist mit Spiel und ohne Abdichtung in der Verbindungs­ leitung angeordnet.

Der Drosselkörper mit der Drosselbohrung und der Durchgangs­ bohrung kann als Formteil aus Kunststoff ausgebildet sein. Solche Formteile aus Kunststoff sind einfach herstellbar und austauschbar. Sie erbringen in Verbindung mit einer Einschraubmontage über ein Gewinde eine hinreichende Abdichtung, so daß die Drosselbohrung bestimmungsgemäß zur Wirkung kommt.

Der Rückraum und der Steuerraum des Servokolbens können an eine einzige gemeinsame Entlüftungsöffnung am Gehäuse angeschlossen sein. Dabei wird die betreffende Verbindung je nach der Betriebssituation des Verstärkers hergestellt. Eine solche gemeinsame Entlüftungsöffnung ist besonders sinnvoll, wenn der Verstärker an einem geländegängigen Fahrzeug eingesetzt wird.

Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbei­ spieles weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Verstärker,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Drosselkörper,

Fig. 3 eine Ansicht des Drosselkörpers gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Ventilkörper des Rückschlagventils und

Fig. 5 eine Ansicht des Ventilkörpers des Rückschlagventils.

Der in Fig. 1 dargestellte Verstärker weist ein Gehäuse 1 auf, welches zweckmäßig mehrteilig ausgebildet ist. Das Gehäuse besitzt einen Anschluß 2 für eine nicht dargestellte Steuer­ leitung, die von einem Geberzylinder gemäß Pfeil 3 herangeführt ist. In einer Bohrung 4 des Gehäuses 1 ist ein Arbeitskolben 5 in der dargestellten Weise gleitend und dichtend verschiebbar angeordnet. Der Arbeitskolben 5 teilt im Gehause einen Arbeits­ raum 6 ab, an welchem über einen Anschluß 7 die Steuerleitung gemäß Pfeil 8 zu einem nicht dargestellten Nehmerzylinder führt. Der Anschluß 2 steht in der dargestellten Ausgangsstellung mit dem Arbeitsraum 6 über eine Nachfüllbohrung 9 in Verbindung. Eine Bohrung 10 führt dagegen über eine Querbohrung 11 zu einem Wirkraum 12 des Arbeitskolbens 5. Der Wirkraum 12 wird anderer­ seits von einem Übersetzungskolben 13 begrenzt, der als Stufen­ kolben ausgebildet ist und auf seiner einen Seite hydraulisch und auf der anderen Seite pneumatisch beaufschlagbar ist. Durch die Verhältnisse der Wirkflächen wird die Übersetzung hydrau­ lisch/pneumatisch im wesentlichen festgelegt.

Coaxial zu dem Arbeitskolben 5 und dem Übersetzungskolben 13 ist ein Steuerventil 14 im Gehäuse 1 angeordnet, welches ein orts­ fest im Gehäuse untergebrachtes Ventilgehäuse 15 aufweist, welches einen vorspringenden Rand 16 besitzt. Das Ventilgehäuse 15 ist hohl ausgebildet und nimmt in seinem Innern einen Doppel­ ventilkörper 17 auf, der auf einer Feder 18 gehäuseseitig abge­ stützt ist. In Zuordnung zu dem Doppelventilkörper 17 besitzt der Übersetzungskolben 13 einen Fortsatz 19, der mit dem Doppelventilkörper ein Auslaßventil 17, 19 bildet. Der Rand 16 bildet mit dem Doppelventilkörper 17 das Einlaßventil 16, 17 des Steuerventils 14. Im Ventilgehäuse 15 ist im Anschluß an den Doppelventilkörper 17 eine Vorratskammer 20 vorgesehen, die über Bohrungen 21 mit einem Anschluß 22 in dauernder Verbindung steht, an den eine Druckluftquelle mit einem Vorratsbehälter 23 über eine Vorratsleitung 24 angeschlossen ist.

Von einer ausgangsseitig am Steuerventil 14 angeordneten Über­ strömkammer 25 führt eine Verbindungsleitung 26 zu einem Steuer­ raum 27 eines Servokolbens 28, der auf den Arbeitskolben 5 aufgesetzt und mit diesem fest verbunden ist. Der Servokolben 28 ist in einer Bohrung des Gehäuses dichtend und gleitend ver­ schiebbar gelagert. Er teilt einen Rückraum 29 ab und ist auf einer Feder 30 abgestützt.

In der Verbindungsleitung 26 ist eine Drossel 31 und ein Rück­ schlagventil 32 angeordnet. Die Drossel 31 besitzt einen Drosselkörper 33, der als Kunststofformteil ausgebildet ist. Der Drosselkörper 33 weist auf seinem äußeren Umfang ein Gewinde 34 auf (siehe auch Fig. 2 und 3), mit dessen Hilfe er in ein Gewinde 35 in die Verbindungsleitung 26 eingeschraubt ist. Der Drosselkörper 33 besitzt weiterhin eine Drosselbohrung 36, die exzentrisch zu seiner Achse angeordnet ist, sowie eine konzentrisch vorgesehene Durchgangsbohrung 37. Die Durchgangs­ bohrung 37 besitzt an ihrem einen Ende eine Schlüsselfläche 38 für den Ansatz eines Verdrehwerkzeuges, um den Drosselkörper 33 in das Gewinde 35 einzuschrauben oder zu Austauschzwecken herauszuschrauben. Am anderen Ende der Durchgangsbohrung 37 ist ein Fortsatz 39 vorgesehen, der mit einem Ventilkörper 40 (siehe auch Fig. 4 und 5) das Rückschlagventil 32 bildet. Der Ventilkörper 40 ist über eine Feder 41 gehäuseseitig abgestützt. Der Ventilkörper 40 besitzt einen kleineren Außendurchmesser als der Durchmesser der Bohrung der Verbindungsleitung 26 an dieser Stelle, so daß er nicht nur frei beweglich angeordnet ist, sondern auch die Umströmung mit Luft nicht behindert. Der Ventilkörper 40 kann auch außen mit entsprechenden Durchbrechun­ gen versehen sein, so daß die Zuströmung zu der Drosselbohrung 36 bei der Belüftung des Steuerraums 27 durch den Ventilkörper 40 nicht behindert wird. Der Ventilkörper 40 weist einen Grund­ körper 42 auf, auf den ein Formteil 43 aus Gummi oder einem anderen elastomeren Werkstoff aufgeknüpft oder aufvulkanisiert ist. Auf diese Weise kann der Drosselkörper 33 der Drossel 31 bei Bedarf gegen einen anderen Drosselkörper ausgetauscht werden, dessen Drosselbohrung 36 einen anderen Durchmesser und/oder eine andere Länge aufweisen, so daß bei Belüftung des Steuerraums 27 eine andere Drosselwirkung eintritt, die auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt ist.

An dem Gehäuse 1 ist eine gemeinsame Entlüftungsöffnung 44 vorgesehen, die mit dem hohl ausgebildeten Doppelventilkörper 17 in dauernder Verbindung steht. Der Rückraum 29 des Servokolbens 28 ist über einen Kanal 45 an eine Durchbohrung des Über­ setzungskolbens 13 angeschlossen. Eine Leckleitung 47 zwischen dem hydraulischen und pneumatischen Teil hat ebenfalls Verbin­ dung zu dem Kanal 45. Durch das geöffnete Auslaßventil 17, 19 ist auch die Verbindungsleitung 26 an die einzige Entlüftungs­ öffnung 44 angeschlossen.

Bei einer Betätigung des Geberzylinders gelangt hydraulische Flüssigkeit gemäß Pfeil 3 zum Anschluß 2 und über die Bohrung 10 und die Querbohrung 11 in den Wirkraum 12 des Arbeitskolbens 5. Durch den Druckaufbau im Wirkraum 12 erfolgt ein entsprechender Druckaufbau im Arbeitsraum 6. Gleichzeitig wird der Überset­ zungskolben 13 beaufschlagt, so daß dieser sich in Richtung auf das Steuerventil 14 in Bewegung setzt. Dabei wird zunächst das Auslaßventil 17, 19 geschlossen und anschließend das Einlaß­ ventil 16, 17 geöffnet. Die in der Vorratskammer 20 anstehende Druckluft gelangt in die Überströmkammer 25 und von dort über die Verbindungsleitung 26 zu dem Steuerraum 27 des Servokolbens 28. Dabei umströmt die Druckluft den Ventilkörper 40 des Rückschlagventils 32 ungehindert. Das Rückschlagventil 32 ist geschlossen, so daß die Druckluft ausschließlich über die Drosselbohrung 36 strömen muß, wodurch die gewünschte Drossel­ wirkung bei der Belüftung des Steuerraums 27 eintritt. Die Verstärkungswirkung wird sich entsprechend feinfühlig aufbauen und einstellen, so daß im Arbeitsraum 6 ein entsprechend höherer Druck entsteht, der gemäß Pfeil 8 auf den Nehmerzylinder einwirkt. Damit kann z. B. der Ausrückvorgang einer Kupplung feinfühlig und ohne Übersteuerung gesteuert werden.

Wird der Geberzylinder freigegeben, also beispielsweise zum Einrücken einer vorher ausgerückten Kupplung, ergibt sich ein entsprechender Druckabfall am Anschluß 2 und damit im Wirkraum 12. Durch den in der Überströmkammer 25 einwirkenden pneuma­ tischen Druck wird der Übersetzungskolben 13 in seine Ausgangs­ stellung zurückgeführt, so daß das Einlaßventil 16, 17 geschlossen und nachfolgend das Auslaßventil 17, 19 geöffnet wird. Damit wird die Verbindungsleitung 26 an die Entlüftungs­ öffnung 44 angeschlossen und der pneumatische Druck in dem Steuerraum 27 des Servokolbens 28 abgebaut. Dieser Druckabbau erfolgt unter öffnen des Rückschlagventils 32, so daß die Druckluft ungehindert und ungedrosselt durch die Durchgangs­ bohrung 37 (und zusätzlich auch durch die Drosselbohrung 36) in die Atmosphäre ausströmen kann.

Claims (6)

1. Verstärker für hydraulische Steuerleitungen an Kraftfahrzeu­ gen, insbesondere für Bremse oder Kupplung, mit einem Gehäuse (1), in dem ein hydraulisch über einen Geberzylinder beauf­ schlagbarer Arbeitskolben (5) für einen Nehmerzylinder, ein pneumatisch beaufschlagbarer Servokolben (28) und ein Steuer­ ventil (14) für die Beaufschlagung des Servokolbens (28) in Abhängigkeit von dem über den Geberzylinder eingesteuerten hydraulischen Druck vorgesehen sind, wobei der Steuerraum (27) des Servokolbens (28) über eine im Gehäuse angeordnete Verbin­ dungsleitung (26) ausgangsseitig an das Steuerventil (14) ange­ schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungs­ leitung (26) zwischen Steuerventil (14) und Steuerraum (27) des Servokolbens (28) eine Drossel (31) und ein Rückschlagventil (32) in ihrer gegenständlichen Ausbildung hintereinander ange­ ordnet sind, wobei das Rückschlagventil (32) und die Drossel (31) wirkungsmäßig parallelgeschaltet sind, daß das Rückschlagventil (32) zur Entlüftung des Steuerraums (27) öffnet, und daß die Drossel (31) im Gehäuse (1) austauschbar angeordnet ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (31) eine Drosselbohrung (36) aufweist, deren Durch­ messer und Länge an das Volumen des Steuerraums (27) angepaßt sind.

3. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (31) einen Drosselkörper (33) aufweist, der über ein Gewinde (34, 35) in die Verbindungsleitung (26) einschraubbar ist und die Drosselbohrung (36) sowie eine ungedrosselte Durchgangsbohrung (37) aufweist, wobei die Durchgangsbohrung (37) steuerventilseitig in einem Sitz endet, der mit einem federnd belasteten Ventilkörper (40) das Rückschlagventil (32) bildet.

4. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (40) des Rückschlagventils (32) mit Spiel und ohne Abdichtung in der Verbindungsleitung (26) angeordnet ist.

5. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (33) mit der Drosselbohrung (36) und der Durch­ gangsbohrung (37) als Formteil aus Kunststoff ausgebildet ist.

6. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückraum (29) und der Steuerraum (27) des Servokolbens (28) an eine einzige gemeinsame Entlüftungsöffnung (44) am Gehäuse (1) angeschlossen sind.