DE69204076T2 - Pneumatik-servomotor. - Google Patents

Pneumatik-servomotor.

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DE69204076T2
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skirt
hub
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servomotor
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Jean-Pierre Gautier
Ulysse Verbo
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AlliedSignal Europe Services Techniques
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/24Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release the fluid being gaseous
    • B60T13/46Vacuum systems
    • B60T13/52Vacuum systems indirect, i.e. vacuum booster units
    • B60T13/57Vacuum systems indirect, i.e. vacuum booster units characterised by constructional features of control valves

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft die pneumatischen Servomotoren und insbesondere Servomotoren des Typs, die zum Bereitstellen einer Bremsunterstützung bei Kraftfahrzeugen verwendet werden.
  • Servomotoren dieses Typs enthalten herkömmlicherweise einen Kolben, der aus einer Nabe und einer Schürze gebildet ist und mit Hilfe einer Abrollmembran eine permanent mit einer Unterdruckquelle verbundene vordere Kammer sowie eine hintere Kammer abgrenzt, die selektiv beim Öffnen eines ersten Ventildurchgangs mit der vorderen Kammer oder beim Öffnen eines zweiten Ventildurchgangs mit der Atmosphäre verbunden ist, wobei der erste und der zweite Ventildurchgang durch miteinander zusammenwirkende erste und zweite Ventilmittel gebildet sind, die von einer Steuerstange betätigt werden, die sich über einen Tauchkolben an einer der Seiten einer fest mit einer Schubstange verbundenen Reaktionsscheibe abstützen kann.
  • Solche Servomotoren, wie sie z. B. in dem Dokument EP-A-O 004 477 dargestellt sind, weisen einige Nachteile auf. Um zu vermeiden, daß die Steuerstange keinen zu großen Leerweg aufweist, ist es nämlich notwendig, das Ventilmittel so auszubilden, daß der "Ventilelement-Hub" zwischen dem Ventilelement und dem zweiten Ventilsitz so gering wie möglich ist. Daraus ergibt sich, daß der der Atmosphärenluft bei einer Bremsung angebotene Durchgang zur hinteren Kammer ebenso wie der der Luft der hinteren Kammer bei einem Lösen der Bremsen zur vorderen Kammer angebotene Durchgang eng ist. Der Betrieb dieser Servomotoren ist somit von Luftansauggeräuschen begleitet, die störend werden können, zumal der Aufbau der Nabe des Kolbens, der einen einzigen radialen Durchgang zur hinteren Kammer und einen einzigen axialen Durchgang zur vorderen Kammer aufweist, zusätzlich starke Turbulenzen in der sich bewegenden Luft hervorruft.
  • Ein weiterer Nachteil aufgrund dieser engen und turbulenten Luftdurchgänge liegt in der Tatsache, daß die Luft bei ihren verschiedenen Bewegungen zwischen der Atmosphäre, der hinteren Kammer und der vorderen Kammer stark abgebremst wird und der Servomotor somit lange Ansprechzeiten aufweist. Ein weiterer Nachteil von bekannten Servomotoren liegt schließlich in der Tatsache, daß das ringförmige Ventilelement eine allgemein tulpenförmige Gestalt mit einem äußeren Wulst aufweist, der in Verbindung mit dem Träger des Ventilelements für die Anbringung in der rohrförmigen Nabe der Kolben-Baugruppe dient, wobei der aktive Abschnitt des Ventilelements mit diesem Montagewulst über einen dünnen Steg verbunden ist, das sich für seinen Anschluß an den Montagewulst nach außen erweitert. Bei einer solchen Anordnung ist der Zwischenabschnitt des Stegs des Ventilelements während der Lebensdauer des Servomotors sehr zahlreichen Biege- und Druckbeanspruchungen ausgesetzt, die langfristig aufgrund des das Ventilelement bildenden Elastomermaterials an dieser Stelle eine Schwächung hervorrufen können. Außerdem ist beim Betrieb dieser Zwischenabschnitt des Stegs des Ventilelements einer Druckdifferenz zwischen dem permanent im Inneren der rohrförmigen Nabe um die Eingangs stange herum herrschenden Atmosphärendruck und dem Unterdruck ausgesetzt, der permanent in der diesen Zwischenabschnitt des Ventilelementes umgebenden und permanent mit der vorderen Kammer verbundenen ringförmigen Kammer oder Unterdruckkammer des Servomotors herrscht. Diese Druckdifferenz, die außerdem zur Ermüdung des Zwischenabschnitts des Stegs beiträgt, induziert in dem aktiven Abschnitt des Ventilelements eine axiale Kraft, die zu der Ventilfederkraft hinzukommt und von dem Ventil- Tauchkolben bei jeder Phase des Lösens der Bremse überwunden werden muß, um den aktiven Abschnitt des Ventilelements von dem ersten Ventilsitz zu lösen, der in der Nabe ausgebildet ist, und um die Verbindung zwischen der hinteren Arbeitskammer des Servomotors und der Unterdruckkammer wieder herzustellen, wodurch eine Überdimensionierung der Rückstellfeder der Eingangsstange erforderlich ist, was sich insbesondere in einer großen Kraft auswirkt, die von dem Fahrer für das Betätigen des Servomotors aufgebracht werden muß, wobei diese Kraft in der Technik unter dem Begriff "Eingriffs-Kraft" bekannt ist.
  • Aus dem Dokument DE-A-3 836 609 ist auch ein pneumatischer Servomotor bekannt, der dem Oberbegriff des Hauptanspruchs entspricht und bei dem einige der oben genannten Nachteile vermieden sind: er umfaßt kein ringförmiges Ventilelement mit allgemein tulpenförmiger Gestalt, und der Leerweg der Steuerstange ist vermindert. Es verbleiben andere Nachteile, beispielsweise die engen Ventildurchgänge, welche Ansauggeräusche erzeugen, ein einziger radialer Durchgang zur hinteren Kammer und ein einziger axialer Durchgang zur vorderen Kammer, welche Turbulenzen erzeugen, und ein großer Querschnitt, der permanent einer Druckdifferenz ausgesetzt ist, was ein Überdimensionieren der Rückstellfeder der Steuerstange erfordert und zu einer großen Eingriffs-Kraft führt.
  • Die vorliegende Erfindung hat folglich zur Aufgabe, einen Servomotor zu schaffen, dessen Betrieb geräuscharm und dessen Ansprechzeit so gering wie möglich ist, bei dem die Ventilmittel keine Probleme hinsichtlich der langen Lebensdauer aufweisen und bei dem die Kraft der Rückstellfeder der Steuerstange vermindert ist, und dies in einfacher, zuverlässiger und kostengünstiger Weise. Zu diesem Zweck hat die Erfindung einen Servomotor zur Aufgabe, bei dem die Luftdurchgänge zwischen der Atmosphäre und der hinteren Kammer einerseits und der hinteren Kammer und der vorderen Kammer andererseits den größtmöglichen Querschnitt aufweisen, ohne daß sie Hindernisse enthalten, die Turbulenzen erzeugen können.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Tauchkolben einen zylindrischen Abschnitt umfaßt, der in dichter Weise um einen zylindrischen Abschnitt der Schürze des Kolben gleitet, wobei der Ventilsitz des zweiten Ventildurchganges an der Nabe entlang einem Kreis mit einem Durchmesser gebildet ist, der gleich dem Durchmesser des zylindrischen Abschnittes der Schürze ist oder diesem sehr nahe liegt.
  • Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile ergeben sich der nachfolgenden, sich auf die beigefügte Zeichnung beziehenden Beschreibung einer nicht einschränkend gegebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung zeigt:
  • - die einzige Figur eine Seitenansicht eines Längshalbschnittes, in der der Mittelabschnitt eines pneumatischen Bremsunterstützungs-Servomotors dargestellt ist, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.
  • In der Figur ist ein Teil eines Bremsunterstützungs-Servomotors dargestellt, der dafür vorgesehen ist, in herkömmlicher Weise zwischen dem Bremspedal eines Fahrzeugs und dem den hydraulischen Bremskreis dieses Fahrzeugs steuernden Hauptzylinder angeordnet zu werden. Es ist Konvention, mit vorne den zum Hauptzylinder gerichteten Teil des Servomotors und mit hinten den zum Bremspedal gerichteten Teil des Servomotors zu bezeichnen.
  • Der in der Figur dargestellte Servomotor umfaßt ein schalenförmiges Außengehäuse 10, das um eine Achse X-X' rotationssymmetrisch ist. In dieser Figur ist nur der hintere Mittelabschnitt dieses Gehäuses 10 dargestellt.
  • Eine nachgiebige Abrollmembran 12 aus einem Elastomer, die durch eine auch als Schürze bezeichnete metallische Trägerplatte 14 verstärkt ist, grenzt im Inneren des von dem Gehäuse 10 begrenzten Raumes eine vordere Kammer 16 und eine hintere Kammer 18 ab. Der (nicht dargestellte) Außenumfangsrand der Membran 12 ist in dichter Weise an dem Außengehäuse 10 befestigt. Der Innenumfangsrand dieser Membran endet in einem Wulst, der in dichter Weise in einer ringförmigen Nut aufgenommen ist, die auf der Außenumfangsfläche einer Kolbennabe 20 ausgebildet ist, die entlang der Achse X-X' des Servomotors angeordnet ist. Diese Nabe 20 setzt sich nach hinten in der Form eines rohrförmigen Abschnitts 22 fort, der in dichter Weise die hintere Wand des Gehäuses 10 durchquert. Die Dichtigkeit dieser Durchquerung wird von einer verstärkten ringförmigen Dichtung 24 gewährleistet, die durch einen Ring 26 in dem rohrförmigen Mittelabschnitt befestigt ist, der die hintere Wand des Gehäuses 10 nach hinten verlängert.
  • Eine zwischen die Schürze 14 und die (nicht dargestellte) vordere Wand des Außengehäuses 10 eingesetzt Druckfeder 28 hält normalerweise die Schürze 14 in einer in der Figur dargestellten hinteren Ruhestellung, bei der die hintere Kammer 18 ihr minimales Volumen und die vordere Kammer 16 ihr maximales Volumen aufweist.
  • In dem rohrförmigen hinteren Abschnitt 22 weist die Nabe 20 eine Bohrung 30 auf, in der gleitend ein Tauchkolben 32 aufgenommen ist, der ebenfalls zur Achse X-X' rotationssymmetrisch ist, wobei gleichmäßig um die Achse X-X' verteilte Öffnungen 34 in dem hinteren Abschnitt des Tauchkolbens 32 vorgesehen sind, um den Durchgang für Atmosphärenluft freizulassen. Das vordere Ende eine Steuerstange 35 des Servomotors, die ebenfalls entlang der Achse X-X' angeordnet ist, ist nach Art eines Kugelgelenks in dem Tauchkolben 32 angebracht. Das (nicht dargestellte) hintere Ende dieser Stange 35, das aus dem rohrförmigen Abschnitt 22 der Nabe 30 nach außen hervorsteht, wird direkt von dem (nicht dargestellten) Bremspedal des Fahrzeugs gesteuert.
  • Der mittlere Abschnitt 15 der Schürze ist zylindrisch und mit einer Stufenbohrung ausgebildet. Der mit dem kleinsten Durchmesser versehene Abschnitt 36 dieser Bohrung ist hinten angeordnet und nimmt das vordere Ende 38 des Tauchkolbens 32 auf, und der mit dem größten Durchmesser versehene Abschnitt 40 dieser Bohrung ist vorne angeordnet und nimmt eine Reaktionsscheibe 42 aus einem verformbaren Material auf, beispielsweise einem Elastomer, und das hintere Ende einer Schubstange 44, die dafür vorgesehen ist, einen an der vorderen Wand des Gehäuses 10 angebrachten (nicht dargestellten) Hauptzylinder zu betätigen. Zwischen der Schürze 14 und der Feder 28 kann vorteilhafterweise eine Kapsel 46 so angeordnet sein, daß beim Fehlen des Hauptzylinders die Schubstange 44 an ihrer Stelle gehalten wird, beispielsweise beim Zusammenbau des Servomotors.
  • Die Nabe 20 ist mit einem ringförmigen vorderen Ende 48 ausgebildet, das in einer an der hinteren Seite der Schürze 14 ausgebildeten ringförmigen Nut 50 aufgenommen ist. Vorzugsweise weisen das Ende 48 und eine der Wände der Nut 50 eine zueinander komplementäre Form auf, um die gegenseitige Führung der Schürze 14 und der Nabe 12 zu gewährleisten, wenn das Ende 48 beim Betrieb des Servomotors in der Nut 50 gleitet. In einer Öffnung 54, die in der Wand der in der Schürze 14 gebildeten Nut 50 ausgebildet ist, ist ein Sicherungsring 52 angeordnet, der mit dem Ende 48 so zusammenwirkt, daß die Schürze 14 und die Nabe 12 zusammengefügt sind, während gleichzeitig eine begrenzte Relativtranslationsbewegung dieser beiden Teile möglich ist.
  • Bei der in der Figur dargestellten Ruhestellung des Servomotors ist die Schürze 14 von der Feder 28 nach hinten beaufschlagt, und sie liegt an der Nabe 20 an, die wiederum an der verstärkten ringförmigen Dichtung 24 anliegt, wodurch die hintere Ruhestellung der Schürze 14 und der Nabe 20 bestimmt ist. Genauer gesagt ist die Schürze 14 auf ihrer hinteren Seite mit einer ebenen ringförmigen Fläche 56 ausgebildet, die senkrecht zur Achse X-X' ist und in Anlage an einen elastischen Wulst 58 gelangt, der an einer nach vorne gerichteten, ebenen ringförmigen und zur Achse X-X' senkrechten Fläche 60 der Nabe 20 angeordnet ist. Somit bildet der Wulst 58 einen Ventilsitz, der mit der Fläche 56 zusammenwirkt, um ein erstes Ventilelement zu bilden.
  • Der Tauchkolben 32 ist mit einem hinteren Abschnitt 62 ausgebildet, der in der Bohrung 30 des rohrförmigen Abschnitts 22 der Nabe 30 gleitet, und dem vorderen Abschnitt 38, der in dem Bohrungsabschnitt 36 der Schürze 14 gleitet. Zwischen dem hinteren Abschnitt 62 und dem vorderen Abschnitt 38 des Tauchkolbens 32 ist einstückig ein Fortsatz 64 ausgebildet, der sich zuerst radial nach außen erstreckt, um einen ringförmigen Abschnitt 66 zu bilden, und dann ausgehend von dem Außenumfangsrand dieses Abschnitts axial nach vorne, um einen Zwischenabschnitt 68 mit allgemein kegelstumpfförmiger Gestalt zu bilden, und dann ausgehend von dessen vorderen Rand axial nach vorne, um einen zylindrischen Abschnitt 70 zu bilden, der aufgrund einer Dichtung 72 in dichter Weise auf dem zylindrischen Mittelabschnitt 15 der Schürze 14 gleitet. Vorteilhafterweise sind in dem Zwischenabschnitt 68 Öffnungen ausgebildet, um Luft mit Atmosphärendruck in den zwischen dem Tauchkolben 32 und der Schürze 14 liegenden Raum eintreten zu lassen.
  • Zwischen der hinteren Seite des zylindrischen Mittelabschnitts 15 der Schürze 14 und der vorderen Seite des ringförmigen Abschnitts 66 des Tauchkolbens 32 ist eine Feder 74 angeordnet, die den Tauchkolben nach hinten in seine Ruhestellung beaufschlagt. In dieser Stellung liegt er an der Nabe 20 an. Genauer gesagt ist der Zwischenabschnitt 68 an seiner hinteren Seite mit einer zur Achse X-X' senkrechten, ringförmigen ebenen Fläche 76 ausgebildet, die an einem elastischen Wulst 78 in Anlage gelangt, der an einer zur Achse X-X' senkrechten, ebenen ringförmigen und nach vorne gerichteten Fläche 80 der Nabe 20 angeordnet ist. Der Wulst 78 bildet somit einen Ventilsitz, der mit der Fläche 80 zusammenwirkt, um ein zweites Ventilelement zu bilden.
  • Somit ist ein ringförmiges Volumen 82 durch den Abschnitt der Nabe 20, der zwischen den beiden Wülsten 58 und 78 angeordnet ist, und dem Abschnitt der Schürze 14 abgegrenzt, der zwischen dem Wulst 58 und dem zylindrischen Abschnitt 15 angeordnet ist, auf dem der zylindrische Abschnitt 70 des Tauchkolbens 32 gleitet.
  • In der Nabe 20 sind Öffnungen 84 ausgebildet, um dieses ringförmige Volumen 82 mit der hinteren Kammer 18 des Servomotors zu verbinden, und in der Schürze 14 sind Öffnungen 86 ausgebildet, um die Nut 50 mit der vorderen Kammer 16 des Servomotors zu verbinden.
  • Es wird nun die Arbeitsweise des beschriebenen Servomotors erläutert. Wenn der Servomotor in einem Fahrzeug angebracht ist und sich in der Ruhestellung befindet, steht die vordere Kammer 16 permanent mit einer Unterdruckquelle in Verb indung, und sie befindet sich, ebenso wie die ringförmige Nut 50 aufgrund der Öffnungen 86, auf einem Unterdruck. Auch die hintere Kammer 18 befindet sich auf einem Unterdruck, der sich bei einer vorhergehenden Betätigung des Servomotors ausgebildet hat, wie nachfolgend gesehen werden wird. Außerdem sind die beiden Ventile 56-58 und 76-78 geschlossen.
  • Zuerst bewirkt die Erhöhung der Kraft des Fahrers auf das Bremspedal, daß die Vorspannkraft der Feder 74 ausgeglichen wird. Dann wird der Tauchkolben 32 entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 74 nach vorne verstellt, der vordere Abschnitt 38 gleitet in der Bohrung 36, und der zylindrische Abschnitt 70 gleitet in dichter Weise um den zylindrischen Abschnit 15 der Schürze 14. Bei dieser Bewegung des Tauchkolbens verliert die Fläche 76 den Kontakt mit dem Wulst 78, und das entsprechende Ventil öffnet sich. Somit wird sofort unter Atmosphärendruck stehende Luft, die ein Luftfilter 88 durchquert hat, über die Öffnungen 34 des hinteren Abschnittes 62 des Tauchkolbens, den Durchgang des Ventils 76-78, das ringförmige Volumen 82 und die Öffnungen 84 in der Nabe 20 in die hintere Kammer eingelassen.
  • Ein sehr wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Servomotors liegt in der Tatsache, daß dieser Servomotor einen weitestmöglich verringerten Leerweg aufweist, da die Betriebsphase eines herkömmlichen Servomotors beseitigt ist, die zum Isolieren der vorderen Kammer von der hinteren Kammer notwendig war.
  • Der einzige Leerweg des erfindungsgemäßen Servomotors ist derjenige, der von der zum Gewährleisten der Dichtigkeit des Durchgangs des Ventils 76-78 notwendigen Elastizität des Wulstes 78 hervorgerufen ist; dieser kann jedoch als vernachlässigbar angesehen werden.
  • Es ist zu sehen, daß aufgrund der Erfindung die Luft in die hintere Kammer 18 über den Durchgang des Ventils 76-78 eingelassen wird, der einen mehrfach größeren Durchmesser als bei einem herkömmlichen Servomotor aufweist.
  • Daraus ergibt sich, daß der Querschnitt des der sich bewegenden Luft angebotenen Durchgangs mit dem gleichen Faktor multipliziert wird. Somit wird ein Servomotor erhalten, dessen Arbeitsweise geräuscharm ist, da ein derart vergrößerter Querschnitt des Durchgangs der Luft ermöglicht, ohne ein Hervorrufen von Ansauggeräuschen und anderen Zischgeräuschen zu strömen. Gemäß der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, daß die Öffnungen 34 und 84 die gleiche Anzahl aufweisen und gleichmäßig um die Achse X-X' angeordnet sind, und zwar so, daß sich ihre Mittelpunkte in derselben Ebene befinden. Auf diese Weise haben die beim Betrieb des erfindungsgemäßen Servomotors in Bewegung gesetzten Luftmassen eine Geschwindigkeit, deren Komponenten nur in dieser Ebene liegen. Anders ausgedrückt ist das Strömen der Luft in dem Servomotor vollkommen symmetrisch um die Achse X-X'; es werden also alle Turbulenzen sowie die sich daraus ergebenden Geräusche beseitigt.
  • Am Ende dieser ersten Betätigungsphase befindet sich in der hinteren Kammer 18 unter Atmosphärendruck stehende Luft, und auf die gesamte Fläche der Schürze 14 mit Ausnahme der ringförmigen Fläche S, die zwischen dem Umfang des zylindrischen vorderen Endes 48 der Nabe 20 und dem entsprechenden Umfang der Berührung des Wulstes 58 an der Fläche 56 der Schürze 14 enthalten ist, wirkt eine Druckdifferenz ein, wobei die Druckdifferenz auf diese Fläche S der Nabe wirkt.
  • Durch eine vorteilhafte Wahl des Werts dieser Fläche S sowie der Steifigkeit der Feder 74 wird sich die Baugruppe aus Schürze 14 und Nabe 20 unter der Wirkung dieser Druckdifferenz verstellen und eine Unterstützungskraft hervorrufen.
  • Eine solche Verstellung wird auf die Schubstange 44 von der Reaktionsscheibe 42 übertragen.
  • Im Verlauf dieser zweiten Betätigungsphase der Bremsen verformt die von der Nabe 20 ausgeübte Unterstützungskraft die Reaktionsscheibe 42 nicht mehr ausreichend, damit diese den sie ursprünglich vom Tauchkolben 32 trennenden Raum vollständig ausfüllt.
  • Folglich erhöht sich die von der Schubstange 56 auf den Hauptzylinder aufgebrachte Ausgangskraft sehr stark, während die auf die Steuerstange 35 ausgeübte Kraft unverändert bleibt.
  • Diese ruckartige Erhöhung der Ausgangskraft entspricht dem, was der Sprung des Servomotors genannt wird, also der Schwelle, oberhalb der die von dem Servomotor erzeugte und von der Nabe 20 auf die Reaktionsscheibe 42 ausgeübte Untersttitzungskraft ausreicht, damit die vordere Seite des Tauchkolbens die Reaktionsscheibe 42 berührt.
  • Die Verstellung der Baugruppe aus Schürze 14 und Nabe 20 hat auch zur Wirkung, daß der von der Nabe 20 getragene Wulst 78 wieder auf die Fläche 76 der Schürze 14 zurückgeführt wird. Jede nachfolgende Erhöhung der von dem Fahrer auf die Eingangsstange 35 ausgeübten Kraft führt zu einem erneuten Öffnen des Durchgangs des Ventils 76-78, um eine zusätzliche Menge von Luft unter Atmosphärendruck in die hintere Kammer 18 einzulassen, was eine Erhöhung der auf die Schubstange 44 ausgeübten Unterstützungskraft und eine Erhöhung der von der Scheibe 42 auf den diese nun berührenden Tauchkolben 32 ausgeübten Reaktion auf das Pedal bewirkt.
  • Wenn der Fahrer des Fahrzeugs wünscht, seine Bremswirkung zu vermindern oder zu beenden, vermindert er seine Kraft auf das Bremspedal. Dadurch wird die Eingangsstange 35 nach hinten verstellt, und sie nimmt bei ihrer Bewegung den Tauchkolben 32 mit, der mit seiner Fläche 76 in Anlage an den Wulst 78 gelangt und mit sich die Nabe 20 mitnimmt. Durch diese Bewegung wird der Kontakt zwischen dem von der Nabe 20 getragenen Wulst 58 und der Fläche 56 der Schürze 14 aufgehoben, wodurch der Durchgang des Ventils 56-58 geöffnet wird.
  • Nun wird die in der hinteren Kammer 18 enthaltende Luft durch den Durchgang des Ventils 56-58, die Nut 50 und die Öffnungen 86 in die vordere Kammer 16 gesaugt. Um einen schnellen Druckausgleich (beim Auftreten von Unterdruck) zwischen den beiden Kammern 16 und 18 zu ermöglichen, kann sich der Durchgang des Ventils um einen relativ großen Betrag öffnen; die Nabe 20 kann sich also bezüglich der Schürze 14 axial verschieben, und sie kann zwischen dem von der Schürze 14 getragenen Sicherungsring 52 und einem zu dem Sicherungsring 52 gerichteten Absatz 90 der Nabe 20 um einen vorbestimmten Weg D zurückgleiten.
  • Es ist zu sehen, daß auch hier die Luft durch den Durchgang des Ventils 56-58 strömt, der einen deutlich größeren Durchmesser als herkömmliche Ventildurchgänge aufweist, wodurch mit Hilfe eines großen Querschnitts des Durchgangs ein ebenfalls größerer Durchsatz möglich ist, woraus sich eine verminderte Ansprechzeit bei einer Phase des Lösens der Bremse ergibt.
  • Die Erfindung ermöglicht außerdem, einen sehr wichtigen Vorteil zu erhalten. Durch die vorliegende Erfindung wird nämlich das übliche tulpenförmige Ventilelement mit seinem Zwischenabschnitt des Stegs, der permanent schwächenden Belastungen ausgesetzt ist, durch zwei Wülste 58 und 78 ersetzt, die mit der Fläche 56 der Schürze 14 bzw. der Fläche 76 des Tauchkolbens 32 ein Ventil bilden. Der Servomotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit deutlich zuverlässiger als die herkömmlichen Servomotoren.
  • Beim Beginn der Phase des Lösens der Bremsen ist außerdem die Kraft, die der Tauchkolben 32 zum Öffnen des Durchgangs des Ventils 56-58 überwinden muß, die Kraft aufgrund der auf die oben definierte Fläche S einwirkenden Druckdifferenz, vermindert um die von der Feder 74 ausgeübte Kraft. In einer Phase des Lösens der Bremse ist dann die einzige Fläche, auf die eine Druckdifferenz einwirkt, die eine einem Rückstellen der Schürze 14 entgegenwirkende axiale Kraft hervorruft, durch die Fläche des zylindrischen Mittelabschnitts 15 der Schürze 14 gebildet, deren hintere Seite jederzeit dem Atmosphärendruck und deren vordere Seite jederzeit dem in der vorderen Kammer 16 herrschenden Druck ausgesetzt ist.
  • Selbst wenn sich der Servomotor in der Ruhestellung befindet, ist die Fläche der Baugruppe, auf die eine Druckdifferenz einwirkt, also die Fläche, auf die der in dem Servomotor vorhandene Unterdruck einwirkt, durch den Wulst 78 abgegrenzt. Es ist zu sehen, daß die Fläche, auf die eine Druckdifferenz einwirkt und die quasi "angesaugt" wird, unabhängig davon, ob der Servomotor sich in der Ruhestellung oder in der Phase des Lösens der Bremse befindet, konstant ist, da der Wulst 78 an der Nabe 20 so angeordnet ist, daß er an der Fläche 76 entlang einem Kreis anliegt, dessen Durchmesser gleich demjenigen des zylindrischen Abschnitts 15 der Schürze 14 ist oder diesem sehr nahe liegt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Daraus ergibt sich ein sehr wichtiges Merkmal des Servomotors gemäß der Erfindung, nämlich daß die auf den Tauchkolben zum Betätigen des Servomotors auszuübende Kraft gleich der Kraft ist, die auf diesen in der Phase des Lösens der Bremse ausgeübt wird, oder technisch ausgedrückt, daß die Eingriffs-Kraft gleich der Rückstell-Kraft ist.
  • Dieses Merkmal ermöglicht, die Vorspannung der Feder 74 wesentlich zu vermindern. Wie in der Einleitung ausgeführt wurde, impliziert das Vorhandensein eines glockenförmigen ringförmigen Ventilelements bei herkömmlichen Servomotoren eine "angesaugte" Fläche, die in der Ruhestellung wesentlich größer als in der Phase des Lösens der Bremse ist. Daher muß die Vorspannung der Rückstellfeder der Eingangsstange sehr groß sein, und daher ist die Eingriffs-Kraft wesentlich größer als die Rückstell-Kraft. Aufgrund der Erfindung ist es nun möglich, einen Servomotor zu schaffen, bei dem die Vorspannung der Feder 74 vermindert sein kann, wobei sich für die Eingriffs-Kraft vorteilhafte Konsequenzen ergeben.
  • Es ist noch ein weiterer Vorteil der besonders speziellen Ausbildung des erfindungsgemäßen Servomotors zu sehen. Es ist nämlich zu sehen, daß die Feder 74 die Rückstellfeder der Steuerstange 35 bildet. Da sie zwischen dem Tauchkolben 32 und der Schürze 14 angeordnet ist, hat sie außerdem die Funktion einer Ventilelementfeder.
  • Es ist somit zu sehen, daß die Erfindung ermöglicht, die Anzahl der zum Betrieb des Servomotors notwendigen Teile zu vermindern. Dieser ist somit leichter zusammenzubauen und daher kostengünstiger und zuverlässiger.
  • Es ist zu sehen, daß gemäß der vorliegenden Erfindung ein pneumatischer Servomotor geschaffen wurde, bei dem die spezielle Anordnung der Ventilsitze einen geräuscharmen Betrieb mit sehr kurzen Ansprechzeiten, einer verminderten Eingriffs-Kraft und einer großen Zuverlässigkeit der Ventilmittel ermöglicht. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beispielhaft beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern an ihr können zahlreiche, sich dem Fachmann ergebende Veränderungen ausgeführt werden.
  • Beispielsweise kann die Erfindung auf Tandem-Servomotoren oder auf Servomotoren mit Hilfskammer angewendet werden. Ferner können die ein Ventil bildenden Wülste an dem Tauchkolben und an der Schürze ausgebildet sein und mit an der Nabe ausgebildeten ringförmigen Flächen zusammenwirken.

Claims (6)

1. Pneumatischer Bremsunterstützungs-Servomotor mit einem Gehäuse (10), in dessen Inneren sich ein Kolben befindet, der durch eine Nabe (20) und eine Schürze (14) gebildet ist und mit Hilfe einer Abrollmembran (12) eine permanent mit einer Unterdruckquelle verbundene vordere Kammer (16) und eine hintere Kammer (18) abgrenzt, die selektiv mit der vorderen Kammer (16) beim Öffnen eines ersten Ventildurchganges (56, 58) oder mit der Atmosphäre beim Öffnen eines zweiten Ventildurchganges (76, 78) verbunden ist, wobei der erste und der zweite Ventildurchgang (56, 58, 76, 78) durch Ventilsitze (58, 78) gebildet sind, die mit ringförmigen Ventilflächen (56, 76) zusammenwirken, und betätigt sind von einer Steuerstange (35), die sich über einen Tauchkolben (32) an einer der Seiten einer fest mit einer Schubstange (44) verbundenen Reaktionsscheibe (42) abstützen kann, wobei die Schürze (14) des Kolbens bezüglich der Nabe (20) axial um einen vorbestimmten Weg (D) verschiebbar ist, wobei zwischen der Schürze (14) und dem Tauchkolben (32) eine Feder (74) angeordnet ist, welche eine Rückstellfeder der Steuerstange (35) bildet und die Funktion einer Ventilfeder hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (32) einen zylindrischen Abschnitt (70) umfaßt, der in dichter Weise um einen zylindrischen Abschnitt (15) der Schürze (14) des Kolben gleitet, wobei der Ventilsitz (78) des zweiten Ventildurchganges (76, 78) an der Nabe (20) entlang einem Kreis mit einem Durchmesser gebildet ist, der gleich dem Durchmesser des zylindrischen Abschnittes (15) der Schürze (14) ist oder diesem sehr nahe liegt.
2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (20) mit einem ringförmigen vorderen Ende (48) gebildet ist, das in gleitender Weise in einer an der hinteren Seite der Schürze (14) ausgebildeten ringförmigen Nut (50) aufgenommen ist.
3. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Weg (D) gleich dem axialen Abstand in der Ruhestellung zwischen einem Ring (52), der in einer in der Schürze (14) ausgebildeten Öffnung (54) angeordnet ist, und einem Absatz (90) ist, der in der Nabe (20) gegenüber dem Ring (52) ausgebildet ist.
4. Servomotor nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (54) in einer der Wände der ringförmigen Nut (50) ausgebildet ist und daß der Absatz (90) in dem vorderen ringförmigen Ende (48) der Nabe (20) ausgebildet ist.
5. Servomotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Ventilsitze (58, 78) durch einen Wulst (58, 78) gebildet ist, der an der Nabe (20) des Kolbens ausgebildet ist und mit einer ringförrnigen Fläche (56, 76) zusammenwirkt, die an der Schürze (14) oder dem Tauchkolben (32) ausgebildet ist.
6. Servomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Ventilsitze (56, 76) durch einen Wulst (58, 78) gebildet ist, der an der Schürze (14) oder dem Tauchkolben (32) ausgebildet ist und mit einer an der Nabe (20) des Kolbens ausgebildeten ringförmigen Fläche zusammenwirkt.
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