DE1295380B - Stroemungsdruck-Servomotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungs- Gehäuseteile festgeklemmt. Die Membran 18 liegt druck-Servomotor mit einem Kraftglied und einer über einem becherförmigen Teil 20 aus Blech, das an druckentlasteten, die Verbindung von auf den bei- dem Ende einer Stange 22 befestigt ist, welche den den Seiten des Kraftgliedes angeordneten Motor- Kolben 24 eines hydraulischen Servozylinders 26 verkammern mit Differentialdruckmedien steuernden, 5 schiebt. Der Servozylinder 26 wird von einem Gußin einem Ventilgehäuse angeordneten Ventileinheit, stück gebildet, das einen zylindrischen Teil 30 welche mit zwei Sitzen zum Steuern des Anschlusses enthält, das in die Motorkammer 14 ragt und an dem von zwei verschiedenen Drücken an eine Motorkam- Gehäuse 12 mittels eines Flansches 28 abgedichtet mer versehen ist, und wobei jede Motorkammer mit befestigt ist. Ein Führungslager 32 wird in einer Bohje einer Steuerkammer in der Ventileinheit ständig io rung 34 in dem Teil 30 von einer Zwischenscheibe 36 verbunden ist. und einem Anschlagring 38 gehalten und dient zur

Bei bekannten Strömungsdruck-Servomotoren die- Führung und Unterstützung der Stange 22. Eine ser Art ist ein Ventilglied mit einer Membran ver- ringförmige Dichtung 40 von U-förmigem Querbunden. Der Umfangsrand der Membran ist in eine schnitt ist in die Bohrung 34 eingepaßt und steht Ausnehmung festgeklemmt, welche in der Mitte des 15 mit der Außenfläche der Stange 22 in abdichtendem Ventilgehäuses vorgesehen ist. Die Ausgleichskam- Eingriff, und ein Ring 42, der sich gegen eine an dem mer ist mit der Strömungsdruckwirkung unter inneren Ende der Bohrung 34 gebildete Schulter abZwischenschaltung eines axial versetzten Kanals stützt, drückt die Dichtung 40 gegen die Endfläche verbunden, welcher in dem Körper des Ventilgehäu- des Führungslagers 32.

ses bearbeitet ist. ao Der hohle Kolben 24 gleitet in einer Bohrung 44

Es ist ferner bekannt, bei Strömungsdruck-Servo- des hydraulischen Servozylinders 26. Die Stange 22 motoren eine Bohrung in einem Wandvorsprung des ragt in den Kolben 24 hinein und ist mit diesem mit-Ventilgehäuses zum Führen der mit der Membran tels eines Querstiftes 46 verbunden, dessen Enden verbundenen Stange vorzusehen, wodurch der Druck- von großen Löchern in der Wand des Kolbens aufgeentlastungskanal ebenfalls in dem Körper des Ventil- as nommen werden, wodurch eine Totgangverbindung gehäuses bearbeitet werden muß. Es sind ferner zwischen Stange und Kolben gebildet wird. Strömungsdruck-Servomotoren mit zwei gegenüber- Der Kolben 24 wird normalerweise gegen den

liegenden Membranen bekannt, die durch Stangen Ring 42 durch eine Rückstellfeder 48 vorgespannt, miteinander verbunden sind, welche in einem ring- die zwischen dem Boden des Gehäuses 12 und dem förmigen Durchgang zum Führen des Membranaus- 30 becherförmigen Teil 20 zusammengedrückt liegt. gleichs-Strömungsmediums angeordnet sind. Die von einem nicht dargestellten Druckzylinder

Alle diese bekannten Strömungsdruck-Servomoto- zugeführte hydraulische Flüssigkeit steht mit dem ren sind so verwickelt im Aufbau, daß eine wirt- Raum hinter dem Kolben 24 durch eine Einlaßschaftliche Herstellung praktisch unmöglich ist. So Öffnung 50 in Verbindung, und der hydraulische sind Teile, wie beispielsweise die Membran oder ein 35 Druck wirkt zusätzlich zu der Kraft des Servomotors Druckentlastungskanal, an Stellen des Ventilgehäuses zur Verschiebung des Kolbens 24 in der Bohrung 44. vorgesehen, die sowohl für eine Bearbeitung als auch Die hydraulische Flüssigkeit in der Bohrung 44 wird für ein Einsetzen und Befestigen schwer zugänglich von dem Kolben 24 beispielsweise in einen hydraulisind. sehen Kreis eines Bremssystems durch eine Öffnung

Der Zweck der Erfindung besteht darin, ein Bear- 40 52 gedrückt. Um den hydraulischen Kreis des mit beiten des Druckentlastungskanals in dem Ventilge- dem Servozylinder 26 verbundenen Systems voll mit häuse auszuschalten und die Membran an einem hydraulischer Flüssigkeit zu halten, ist in dem Kolleichter zugänglichen Platz anzuordnen, so daß die ben24 ein Kanal 54 vorgesehen, um die Einlaßöff-Herstellung dadurch wesentlich vereinfacht wird. nung 50 mit dem Teil der Bohrung 44 vor dem KoI-Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß 45 ben 24 zu verbinden, wenn sich der Kolben in der der eine Sitz auf einem ersten, aus plastischem Mate- in der Zeichnung dargestellten Ruhestellung befindet, rial hergestellten Ventilglied vorgesehen ist, das ein Die Stange 22 trägt an ihrem Ende eine Kugel 56,

zweites, rohrförmiges Ventilglied, auf welchem der welche den Kanal 54 abschließt, wenn sich die andere Sitz gebildet ist, umgibt, und daß das erste Stange nach rechts zum Trennen der Einlaßöffnung Ventilglied mit einer Membran versehen ist, deren 5° 50 von dem vor dem Kolben 24 liegenden Teil der Umfangsrand zwischen dem Ventilgehäuse und einer Bohrung 44 bewegt. Die bisher beschriebene Anordan dem Ventilgehäuse befestigten Kappe festge- nung ist bekannt und nicht Gegenstand der Erfinklemmt ist, wodurch eine zwischen der Kappe und dung.

der Membran gebildete Druckentlastungskammer mit Der Servomotor 10 enthält gemäß der Erfindung

einem axialen Kanal in Verbindung steht, welcher 55 ein Steuerventil 60, welches das auf die Membran 18 durch das erste und zweite Ventilglied zur Druck- drückende Druckdifferential steuert. Der Servomotor entlastung der Ventileinheit führt. Vorteilhafte Wei- 10 arbeitet in Vakuum, wobei Vakuum auf beiden terbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in Seiten der Membran 18 vorhanden ist, wenn sich der den Unteransprüchen gekennzeichnet. Servomotor in Ruhe befindet, und bei welchem

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung 60 atmosphärische Luft der Motorkammer 16 zugeführt in einem Ausführungsbeispiel im Längsschnitt dar- wird, wenn ein Arbeiten des Servomotors gewünscht gestellt. wird. Die Motorkammer 14 steht durch einen Kanal

Der dargestellte Srömungsdruck-Servomotor 10 62 mit einer Steuerkammer 64 des Steuerventils in arbeitet in Vakuum und enthält ein zweiteiliges Ge- Verbindung und ist ständig an die Vakuumquelle häuse 12, welches durch ein von einer biegsamen 65 angeschlossen. Das Steuerventil 60 enthält ferner eine Membran 18 gebildetes Kraftglied in zwei Motor- Steuerkammer 66, welche ständig mit der Motorkammern 14 und 16 unterteilt ist. Der Umfang der kammer 16 des Servomotors durch eine Leitung 68 Membran 18 ist zwischen den Rändern der beiden verbunden ist, und eine Kammer 70, welche mit der

Atmosphäre durch radiale Kanäle 72 in Verbindung steht, wobei atmosphärische Luft in die Kammer 70 durch einen in einer Kappe 76 untergebrachten Filter 74 eintreten kann. Die Steuerkammer 64 ist in einem Ansatz 77 des Gußstückes vorgesehen, in welchem der Servozylinder 26 angeordnet ist, und sie ist von der Steuerkammer 66 durch eine ringförmige Wand 78 aus Gummi oder gummiähnlichem Material getrennt. Die Steuerkammer 66 ist von der Kammer 70 durch eine starre Wand 80 eines Ventilgehäuses 82 getrennt, in welchem die Kammern 66 und 70 vorgesehen sind und welches an dem Ansatz 77 durch Schrauben 84 befestigt ist, welche gleichzeitig zur Befestigung der Kappe 76 dienen.

Die Wand 80 ist mit einer öffnung 86 versehen, welche die Kammern 66 und 70 verbindet. Der Rand der ringförmigen Wand 78 ist abdichtend zwischen den Rändern des Ansatzes 77 und des Ventilgehäuses 82 festgeklemmt. Ein ringförmiges Glied 88, welches die Steuerkammern 64 und 66 verbindet, ist an ao der ringförmigen Wand 78 achsgleich mit der öffnung 86 befestigt. Die ringförmige Wand 78 enthält einen rohrförmigen Teil 90, welcher das untere Ende des ringförmigen Gliedes 88 umgibt und etwas über dessen Ende vorsteht und somit einen ringförmigen Sitz für ein zweites rohrförmiges Ventilglied 92 bildet, welches mit einem rohrförmigen Ansatzteil 94 versehen ist, der sich in die Kammer 70 durch die öffnung 86 erstreckt. Das Ende des Ansatzteiles 94 ist in ein erstes Ventilglied 96 in Form eines Gummiblockes eingebettet, das ein die öffnung 86 steuerndes Ventilglied bildet. Eine Membran 98, die einstückig mit dem Ventilglied 96 hergestellt ist, bildet den Boden der Kammer 70, wobei die Ränder dieser Membran zwischen dem Ventilgehäuse 82 und der Kappe 76 abdichtend festgeklemmt sind. Ein axialer Kanal 100 ist in dem Ansatz des Ventilgliedes 92 und in dem Ventilglied 96 vorgesehen und verbindet die von der Membran 98 und der Kappe 76 begrenzte Druckentlastungskammer 102 mit der Steuerkammer 64 oder 66 je nach der Lage des Ventilgliedes 92. Die von den Sitzen der Ventilglieder 92 und 96 gebildete Fläche und die wirksame Fläche der Membran 98 sind gleich, so daß die Summe der auf die bewegliche Anordnung, die von den Ventilgliedern 92 und 96 und der Membran 98 gebildet wird, wirkenden Druckkräfte immer 0 ist. In dem nicht arbeitenden Zustand des Servomotors ist das Ventilglied 96 gegen die Wand 80 durch die Membran 98 vorgespannt, und die ringförmige Wand 78 wird gegen die Steuerkammer 64 durch eine Feder 104 vorgespannt, welche das ringförmige Glied 88 gegen eine Schulter 106 vorspannt.

Das ringförmige Glied 88 ist einteilig mit einem von einer Bohrung 108 gleitend aufgenommenen Kolben 110, welche Bohrung mit dem Teil der Bohrung 44, die hinter dem Kolben 24 angeordnet ist, und demzufolge mit der Einlaßöffnung 50 in Verbindung steht.

Der Servomotor arbeitet folgendermaßen: Im Ruhezustand befinden sich die verschiedenen Teile des Strömungsdruck-Servomotors in der in der Zeichnung dargestellten Lage. Wenn eine von einem nicht dargestellten Druckzylinder zugeführte hydraulische Flüssigkeit der Einlaßöffnung 50 zugeführt wird, werden der Kolben 110 und das ringförmige Glied 88 von dem hydraulischen Druck verschoben, und der rohrförmige Teil 90 der ringförmigen Wand 78 wird in Eingriff mit dem Ventilglied 92 bewegt und dadurch die Verbindung zwischen der Motorkammer 16 des Servomotors und der Vakuumquelle geschlossen. Danach wird das Ventilglied 96 von der Wand 80 wegbewegt, und es kann atmosphärische Luft in die Kammer 66 des Steuerventils und dann in die Motorkammer 16 des Servomotors fließen. Da die bewegliche Anordnung 92, 96, 98 ausgeglichen ist, ist die zum Einleiten dieser Anfangsbewegung der beweglichen Anordnung erforderliche Kraft sehr klein, da sie gleich der Summe der Kraft der Feder 104 und der elastisch verformbaren Membran 98 und der Kraft auf Grund des atmosphärischen Druckes ist, der auf den Kolben 110 wirkt, während es bei den herkömmlichen Servomotoren notwendig ist, zusätzlich die Wirkung der Druckkräfte auf beide Ventilglieder zu überwinden. Dadurch wird die Verzögerungszeit bei der Einleitung des Servomotorbetriebes erheblich verkürzt.

Durch das Anwachsen des Druckes in der Motorkammer 16 des Servomotors wird eine Bewegung der Membran 18 und ein Antrieb der Stange 22 hervorgerufen. Die Kugel 56 der Stange 22 schließt dann den Kanal 54 und trennt den Teil der Bohrung 44 vor dem Kolben 24 von der Einlaßöffnung 50 ab. Der Kolben 24 wird dann in der Bohrung 44 durch die Stange 22 verschoben, und die in der Bohrung 44 druckaufgeladene hydraulische Flüssigkeit wird in den hydraulischen Kreis des Bremssystems durch die öffnung 52 gedrückt. Solange das Ventilglied 96 von der Wand 80 getrennt gehalten wird, steigt der Druck in der Steuerkammer 66 an und übt auf die ringförmige Wand 78 eine wachsende Kraft aus, welche wiederum auf die Kraft einwirkt, die auf den Kolben 110 durch den Druck der der Einlaßöffnung 50 zugeführten hydraulischen Flüssigkeit ausgeübt wird. Wenn der Druck an der Einlaßöffnung 50 auf einem konstanten Wert gehalten wird, wird die ringförmige Wand 78 gegen die Steuerkammer 64 bewegt, bis das Ventilglied 96 die öffnung 86 schließt. Dann steigt der Druck in der Motorkammer 16 des Servomotors nicht mehr an, und die Membran 18 hält an.

Wenn die Bremsleistung verringert werden soll, wird der Druck auf die Einlaßöffnung 50 herabgesetzt, wodurch die auf die ringförmige Wand 78 wirkenden Druckkräfte das rohrförmige Glied 90 von dem Ventilglied 92 wegbewegen, die Motorkammer 16 wird dann mit der Vakuumquelle verbunden, und der Druck in dieser Kammer fällt ab, wodurch der hydraulische Druck in der Bohrung 44 und die Rückstellfeder 48 den Kolben 24 rückwärts bewegen. Die ringförmige Wand 78 bewegt sich von dem Ventilglied 92 weg, um die Steuerkammern 64 und 66 zu verbinden, sobald als der Druck an der Einlaßöffnung 50 selbst sehr wenig sinkt, während bei den herkömmlichen Servomotoren der Druck an der Einlaßöffnung um einen Betrag herabgesetzt werden muß, der den Druckkräften an den Ventilgliedern entspricht, bevor sich die Membran bewegt und der Kolben des Servomotors seine Rückwärtsbewegung einleitet.

Wenn der Druck in der Steuerkammer 66 sinkt, bewegt sich die ringförmige Wand 78 von der Steuerkammer 64 weg, bis ihr rohrförmiger Teil 90 mit dem Ventilglied 92 in Eingriff kommt. Dann verringert sich der Druck in der Motorkammer 16 nicht mehr, und der Kolben 24 hält an.

Wenn der Druck an der Einlaßöffnung 50 auf

atmosphärischen Druck verringert wird, bewegt sich die ringförmige Wand 78 gegen die Steuerkammer 64, bis sich das ringförmige Glied 88 gegen die Schulter 106 abstützt. Die Motorkammer 16 ist dann mit der Vakuumquelle in Verbindung gebracht, und wenn die auf die Seiten der Membran 18 wirkenden Drücke gleich sind, bringt die Rückstellfeder 48 den Kolben 24 in seine Ruhelage zurück. Darauf stützt sich der Kolben 24 gegen den Ring 42 ab, die Kugel wird von der Öffnung des Kanals 54 wegbewegt, und der Teil der Bohrung 44 vor dem Kolben 24 wird dann an die Einlaßöffnung 50 angeschlossen, wodurch sich die Drücke in dem ganzen hydraulischen Kreislauf ausgleichen.

Obgleich die Erfindung in Anwendung auf einen vakuumbetätigten Servomotor für ein Bremssystem beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, daß das Ventil in verschiedenen Arten von Strömungsdruck-Servomotoren verwendet werden kann.

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Strömungsdruck-Servomotor mit einem Kraftglied und einer druckentlasteten, die Verbindung von auf den beiden Seiten des Kraftgliedes angeordneten Motorkammern mit Differentialdruckmedien steuernden, in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventileinheit, welche mit zwei Sitzen zum Steuern des Anschlusses von zwei verschiedenen Drücken an eine Motorkammer versehen ist, und wobei jede Motorkammer mit je einer Steuerkammer in der Ventileinheit ständig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Sitz auf einem ersten aus plastischem Material hergestellten Ventilglied (96) vorgesehen ist, das ein zweites, rohrförmiges Ventilglied (92), auf welchem der andere Sitz gebildet ist, umgibt, und daß das erste Ventilglied (96) mit einer Membran (98) versehen ist, deren Umfangsrand zwischen dem Ventilgehäuse (82) und einer an dem Ventilgehäuse befestigten Kappe (76) festgeklemmt ist, wodurch eine zwischen der Kappe (76) und der Membran (98) gebildete Druckentlastungskammer (102) mit einem axialen Kanal (100) in Verbindung steht, welcher durch das erste und zweite Ventilglied zur Druckentlastung der Ventileinheit (92, 96) führt.

2. Strömungsdruck-Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Sitze des ersten und zweiten Ventilgliedes begrenzten Flächen gleich der wirksamen Fläche der Membran (98) sind.

3. Strömungsdruck-Servomotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (98) elastisch ist und das erste Ventilglied (96) auf seinen Sitz drückt, um normalerweise die Verbindung zwischen der einen Steuerkammer (66) und einer von dem Ventilgehäuse (82) begrenzten Kammer (70) zu unterbrechen, und das zweite Ventilglied (92) normal von einer ringförmigen Wand (78) einen Abstand zur Bildung einer Verbindung zwischen der einen Steuerkammer (66) und der anderen, an eine Unterdruckquelle angeschlossenen Steuerkammer (64) hat, welche ständig an die Druckentlastungskammer (102) durch den axialen Kanal (100) angeschlossen ist.

4. Strömungsdruck-Servomotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (70) mit der Atmosphäre durch radiale Kanäle (72) und einen in der Kappe (76) angeordneten Filter (74) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen