DE60300213T2

DE60300213T2 - Pneumatischer Bremskarftverstärker mit rohrformigen Einlass- und Ausgleichsventilen

Info

Publication number: DE60300213T2
Application number: DE60300213T
Authority: DE
Inventors: Jean-Charles Maligne; Philippe Richard; Stephane Lacroix; Ulysse Verbo
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2003-04-29
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: DE60300213D1; FR2839487A1; JP2004034967A; ES2231743T3; EP1361127B1; US20040012255A1; FR2839487B1; JP4278427B2; EP1361127A1; ATE284804T1; US6899011B2

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Servomotor zur Bremsunterstützung für ein Kraftfahrzeug.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen pneumatischen Servomotor zur Bremsunterstützung für ein Kraftfahrzeug, vom Typ, der ein starres Gehäuse aufweist, in dem eine quer verlaufende Wand beweglich ist, die in dichter Weise eine vordere Kammer, die einem ersten Druck ausgesetzt ist, und eine hintere Kammer abgrenzt, die einem zweiten Druck ausgesetzt ist, welcher zwischen dem ersten Druck und einem Druck variiert, der höher ist als der erste Druck, die mittels einer Reaktionsscheibe eine Betätigungsstange eines Hauptzylinders beaufschlagen kann, der dem Servomotor zugeordnet ist, und die durch erste Rückstellmittel elastisch in ihre Ruhelage zurückgestellt wird, vom Typ, der eine Steuerstange aufweist, die sich in dem Gehäuse selektiv in Abhängigkeit von einer axialen Eingangskraft, welche nach vorne ausgeübt wird, entgegen einer durch zweite Rückstellmittel auf die Stange ausgeübten Rückstellkraft verschiebt, vom Typ, bei dem die Bewegungen der Steuerstange die Öffnungs- und Schließvorgänge mindestens eines axialen Ventils, genannt „Einlassventil", das zwischen einer Druckquelle, die dem Druck ausgesetzt ist, welcher höher ist als der erste Druck, und der hinteren Kammer zwischengeschaltet ist, und mindestens eines axialen Ventils, genannt „Ausgleichsventil", das zwischen der vorderen Kammer und der hinteren Kammer zwischengeschaltet ist, bestimmen können, um die bewegliche Wand zu betätigen, und vom Typ, bei dem ein Tauchkolben, der die bewegliche Wand durchquert und fest mit dem Ende der Steuerstange verbunden ist, die Betätigungsstange des Hauptzylinders mittels der Reaktionsscheibe direkt beaufschlagen kann.
Es sind zahlreiche Beispiele für herkömmliche Servomotoren dieses Typs bekannt. Die FR 2706543 A offenbart den Oberbegriff des Anspruchs 1.
In einem derartigen Servomotor ist der Kolben fest mit der beweglichen Wand verbunden. Er ist beispielsweise durch die bewegliche Wand eingesetzt. Außer dem sind das Ausgleichsventil und das Einlassventil Teil eines einzigen Dreiwegeventils, bei dem ein gemeinsamer Sitz aus einer vorderen Absatzfläche eines beweglichen Elements besteht, das elastisch gegen einen Kragen des Tauchkolbens und gegen einen Kragen des Kolbens zurückgestellt wird, von denen es selektiv getrennt werden kann, um das Ausgleichsventil oder das Einlassventil zu öffnen.
Somit können einerseits eine im Wesentlichen radiale Leitung, die den Kolben durchquert und in die vordere Kammer mündet, und andererseits eine im Wesentlichen axiale Leitung, die außerhalb des Servomotors mündet, selektiv mittels eines zugeordneten Ventils mit einer radialen Leitung verbunden werden, die den Kolben durchquert und in die hintere Kammer mündet, um eine Druckdifferenz zwischen den hinteren Kammern aufrechtzuerhalten oder zu beseitigen und die Verlagerungen der beweglichen Wand zu bewirken.
Eine derartige Ausgestaltung hat den Nachteil, dass Leitungen benötigt werden, die in komplizierten Formen im Kolben realisiert sind und das Strömen der Luft stören. Aus diesem Grund weist ein Servomotor im Allgemeinen relativ hohe Ansprechzeiten auf und erweist sich als laut.
Darüber hinaus ist die Anwendung einer derartigen Ausgestaltung sehr kostspielig, da es notwendig ist, einen Kolben zu verwenden, dessen inneren Formen, welche die Leitungen bilden sollen, nur durch ein Bearbeitungsverfahren realisiert werden können.
Die Erfindung schlägt eine Ausgestaltung vor, die eine Beseitigung dieser Nachteile ermöglicht. Dazu schlägt eine derartige Ausgestaltung einen Servomotor ohne Kolben vor, der axiale Leitungen aufweist, die Teil verschiedener, röhrenförmiger Elemente sind, die sich im Servomotor befinden. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Strömung der Luft durch Ventile zu fördern, wodurch es möglich ist, die Ansprechzeiten des Servomotors zu verkürzen und gleichzeitig seinen geräuschsarmen Betrieb zu gewährleisten. Darüber hinaus ermöglicht es diese neue Ausgestaltung, die Mehrzahl der Servomotorelemente mit Hilfe eines Tiefziehverfahrens zu realisieren, das kostengünstiger ist als die herkömmlichen Bearbeitungsverfahren.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung einen Servomotors des zuvor beschriebenen Typs vor, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor folgendes aufweist:

• ein röhrenförmiges, schwimmendes Element aus einem Stück, das im Wesentlichen radial zwischen dem Tauchkolben und dem Gehäuse zwischengeschaltet ist, das axial beweglich ist, durch dritte Rückstellmittel elastisch zur beweglichen Wand zurückgestellt wird und bei dem quer verlaufende, axial versetzte Flächen erste Dichtelemente der axialen Ventile für den Einlass und den Ausgleich aufweisen,
• ein zweites, quer verlaufendes, komplementäres Dichtelement des axialen Einlassventils, das von dem hinteren Ende des Tauchkolbens getragen ist,
• ein zweites, quer verlaufendes, komplementäres Dichtelement des axialen Ausgleichsventils, das mindestens auf einem Teilstück der hinteren Fläche der beweglichen Wand angeordnet ist,

Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung:

– weist das röhrenförmige, schwimmende Element folgendes auf:
• einen röhrenförmigen, vorderen Abschnitt, der in dichter Weise um einen röhrenförmigen Bereich der beweglichen Wand angebracht ist, welcher den Tauchkolben gleitend aufnimmt, bei dem das vordere Ende, welches das erste Dichtelement des Ausgleichsventils gegenüber dem zweiten Dichtelement des Ausgleichsventils, das von der beweglichen Wand getragen ist, trägt, radial außerhalb mindestens eines Verbindungslochs angeordnet ist, welches die Wand durchquert, und bei dem ein hinterer Teil mit der hinteren Kammer verbunden ist,
• einen röhrenförmigen, hinteren Abschnitt, der einen kleineren Durchmesser als der vordere Abschnitt besitzt, der in dichter Weise gleitend in einem hinteren, röhrenförmigen Abschnitt des Gehäuses geführt ist, der eine Einlassleitung bildet, die von der Druckquelle gespeist ist, welche dem Druck ausgesetzt ist, der höher ist als der erste Druck, und bei dem eine quer verlaufende, vordere Anschlussfläche an den vorderen Abschnitt das erste Dichtelement des Einlassventils gegenüber der Schale des Tauchkolbens trägt,
– besteht das erste Dichtelement des Ausgleichsventils aus einer Dichtung, die von einem Kragen getragen ist, der an dem Ende des vorderen Abschnitts des röhrenförmigen, schwimmenden Elements gebildet ist,
– besteht das zweite Dichtelement des Ausgleichsventils aus einem Teilstück der hinteren Fläche der beweglichen Wand,
– besteht das erste Dichtelement des Einlassventils aus der quer verlaufenden Anschlussfläche zwischen dem vorderen und dem hinteren Abschnitt des röhrenförmigen, schwimmenden Elements,
– besteht das zweite Dichtelement des Einlassventils aus einer Dichtung, die von einem Kragen der Schale getragen ist, welche fest mit dem Tauchkolben verbunden ist,
– erstreckt sich der von der beweglichen Wand getragene, röhrenförmige Bereich zum Führen des Tauchkolbens axial ausgehend von der hinteren Fläche der beweglichen Wand, und die bewegliche Wand weist mehrere winkelmäßig verteilte Löcher durch die quer verlaufende Wand um den Anschluss zwischen ihrem röhrenförmigen Bereich und ihrer hinteren Fläche auf,
– ist die erste Feder außerhalb der zweiten Feder angeordnet,
– liegt das hintere Ende einer röhrenförmigen Hülse zum Halten der ersten und zweiten Feder an dem Stift an, ist die erste Feder zwischen einer vorderen Absatzfläche der Hülse und der beweglichen Wand zwischengeschaltet, und die zweite Feder ist zwischen einer vorderen Fläche der röhrenförmigen Hülse und einer quer verlaufenden Absatzfläche des röhrenförmigen Elements, insbesondere eine hintere Fläche des Kragens am vorderen Ende des vorderen Abschnitts, zwischengeschaltet,
– ist der hintere Abschnitt des röhrenförmigen Elements durch eine Lippendichtung in dichter Weise in dem hinteren Abschnitt des Gehäuses angebracht,
– ist der röhrenförmige Bereich der beweglichen Wand, welcher den Tauchkolben aufnimmt, mit der beweglichen Wand einstückig ausgebildet, und er weist eine Bohrung auf, in welcher der Tauchkolben aufgenommen ist und die gegenüber der Reaktionsscheibe mündet,
– sind die bewegliche Wand, das röhrenförmige, schwimmende Element und die Schale, die fest mit dem Tauchkolben verbunden ist, durch Stanz- und Tiefziehverfahren realisiert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich beim Lesen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, für dessen Verständlichkeit auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine axiale Gesamtschnittansicht einer Servobremse, die einen pneumatischen Servomotor zur Bremsunterstützung aufweist, der gemäß einem früheren Stand der Technik realisiert ist;
2 eine detaillierte Ansicht des Servomotors aus 1;
3 eine perspektivische Ansicht der Elemente, die sich im Gehäuse eines erfindungsgemäßen Servomotors befinden;
4 eine detaillierte, axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäß realisierten Servomotors, wobei der Tauchkolben nicht im Betrieb ist, das Ausgleichsventil geöffnet und das Einlassventil geschlossen ist;
5 eine detaillierte, axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäß realisierten Servomotors, wobei der Tauchkolben betätigt ist und das Ausgleichsventil und das Einlassventil geschlossen sind;
6 eine detaillierte, axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäß realisierten Servomotors, wobei der Tauchkolben betätigt, das Ausgleichsventil geschlossen und das Einlassventil geöffnet ist;
7 eine detaillierte, axiale Schnittansicht eines erfindungsgemäß realisierten Servomotors, wobei der Tauchkolben wieder freigegeben, das Ausgleichsventil erneut geöffnet und das Einlassventil wieder geschlossen ist.
In der nachfolgenden Beschreibung bezeichnen identische Bezugszeichen identische Teile oder Teile mit ähnlichen Funktionen.
Üblicherweise bezeichnen die Begriffe „vorderer", „hinterer", „oberer", „unterer" jeweils Elemente oder Positionen, die jeweils zum linken, rechten, oberen oder unteren Teil der 1 bis 7 orientiert sind.
In 1 ist die Gesamtheit einer Servobremse 10 dargestellt, die einen herkömmlichen, pneumatischen Servomotor 11 zur Bremsunterstützung für ein Kraftfahrzeug aufweist. Der Servomotor 11 soll einen Hauptzylinder 13 zum Bremsen des Fahrzeuges betätigen.
In bekannter Weise weist der pneumatische Servomotor 11 ein starres Gehäuse 12 auf, in dem eine quer verlaufende, bewegliche Wand 14 angebracht ist, die in dichter Weise eine vordere Kammer 16, die einem ersten Druck „P₁" ausgesetzt ist, und eine hintere Kammer 18 abgrenzt, die einem zweiten Druck „P₂" ausgesetzt ist. Der zweite Druck „P₂" kann zwischen dem Wert des Drucks „P₁" und dem Wert eines Drucks „P_a", der größer ist als der des Drucks „P₁", variieren, um die Verlagerungen der Wand 14 zu bewirken, welche eine Betätigungsstange 28 des Hauptzylinders 13 beaufschlagen kann, wie später zu sehen sein wird.
Genauer gesagt entspricht der Druck „P₁" insbesondere einem Druck, der von einer Unterdruckquelle des Fahrzeugs geliefert wird. Bei einem Motor mit Fremdzündung wird der Unterdruck „P₁" beispielsweise von einem Ansaugkrümmer des Kraftfahrzeugmotors geliefert, und bei einem Motor mit Kompressionszündung des Typs „Diesel" wird der Unterdruck „P₁" beispielsweise von einer Vakuumpumpe des Fahrzeugs geliefert.
Die vordere Kammer 16 ist mittels einer Unterdruckleitung 20, die in dem Gehäuse 12 mündet, mit der Unterdruckquelle des Fahrzeugs verbunden.
Der pneumatische Servomotor 11 weist einen beweglichen Kolben 22 mit der Achse A auf, der fest mit der beweglichen Wand 14 verbunden ist. Der bewegliche Kolben 22 ist beispielsweise durch die bewegliche Wand 14 eingesetzt.
Innerhalb des Gehäuses 12 wird die bewegliche Wand 14 durch erste Rückstellmittel, die aus einer Rückstellfeder 24 bestehen, die am Gehäuse 12 und an einer vorderen Fläche 26 des beweglichen Kolbens 22 anliegt, elastisch nach hinten zurückgestellt. Die vordere Fläche 26 des beweglichen Kolbens 22 weist einen vorderen, zylindrischen Bereich 32 auf, der gegenüber einer Reaktionsscheibe 27 angeordnet ist, die in einer Schale 30 aufgenommen ist, welche mit der Betätigungsstange 28 des Hauptzylinders 13 fest verbunden ist.
Eine Steuerstange 38, die beispielsweise mittels einer Kupplungsmuffe 41 mit einem Bremspedal des Fahrzeugs verbunden ist, kann sich im Gehäuse 12, und insbesondere in dem beweglichen Kolben 22 selektiv in Abhängigkeit von einer axialen Ausgangskraft, die nach vorne auf die Muffe 41 ausgeübt wird, verlagern. Die Betätigungskraft wird entgegen einer Rückstellkraft ausgeübt, die durch zweite Rückstellmittel, insbesondere durch eine Rückstellfeder 40, die zwischen dem beweglichen Kolben 22 und der Steuerstange 38 zwischengeschaltet ist, auf die Stange 38 erzeugt wird.
Das vordere Ende der Steuerstange 38, das der Muffe 41 entgegengesetzt ist, ist als Kugelgelenk 42 ausgebildet und in einer komplementären Aufnahme 44 eines im Wesentlichen zylindrischen Tauchkolbens 46 aufgenommen, welcher gleitend in dem beweglichen Kolben 22 angebracht ist.
Wie insbesondere in 2 dargestellt ist, können die Bewegungen der Steuerstange 38 die Öffnungs- und Schließvorgänge mindestens eines axialen Ventils 52, genannt „Einlassventil", das zwischen einer Druckquelle, die dem Druck „P_a" ausgesetzt ist, welcher höher ist als der erste Druck „P₁", und der hinteren Kammer 18 zwischengeschaltet ist, und mindestens eines axialen Ventils 50, genannt „Ausgleichsventil", das zwischen der vorderen Kammer 16 und der hinteren Kammer 18 zwischengeschaltet ist, bestimmen, um die oben beschriebene bewegliche Wand zu betätigen.
In bekannter Weise und in einer Weise, welche die Erfindung nicht einschränkt, entspricht die dem Druck „P_a" ausgesetzte Druckquelle dem atmosphärischen Umgebungsbereich. Zu diesem Zweck mündet das Ventil 52 direkt in ein hinteres Ende 54 des Körpers des Kolbens 22, der eine axiale Leitung bildet, die zum Freien geöffnet ist.
Herkömmlicherweise sind das Ausgleichsventil 50 und das Einlassventil 52 Teil eines einzigen Dreiwegeventils 56, bei dem ein gemeinsamer Sitz 58 aus einer vorderen Absatzfläche eines ringförmigen, beweglichen Elements 60 besteht, das durch eine Feder 62 gegen einen Kragen 64 des Tauchkolbens 46 und gegen einen Kragen 66 des Kolbens 22 elastisch zurückgestellt wird.
Somit kann eine im Wesentlichen radiale Leitung 68, die den Kolben 22 durchquert und in die vordere Kammer 16 mündet, oder die im Wesentlichen axiale Leitung 54, die außerhalb des Servomotors 11 mündet, mittels einer Bohrung 72 zum Führen des Tauchkolbens und mittels einer in dieser Bohrung gebildeten Rille 70 selektiv verbunden werden, wobei eine radiale Leitung 74 den Kolben 22 durchquert und in die hintere Kammer 18 mündet, um eine Druckdifferenz zwischen der vorderen 16 und der hinteren Kammer 18 aufrechtzuerhalten oder zu beseitigen und somit die Verlagerungen der beweglichen Wand 14 zu bewirken.
Das Einlassventil 52 und das Ausgleichsventil 50 werden durch die zweiten Rückstellmittel, die aus der Feder 40 der Steuerstange 38 bestehen, elastisch in eine Schließposition des Einlassventils 52 und in eine Öffnungsposition des Ausgleichsventil 50 zurückgestellt.
Die Anwendung einer derartigen Ausgestaltung ist besonders kostspielig, da es notwendig ist, einen Kolben zu verwenden, dessen inneren Formen, welche die Leitungen 68 und 74 bilden sollen, durch ein Bearbeitungsverfahren realisiert werden müssen oder durch ein Formverfahren, bei dem die Leitungen durch radiale Schieber erhalten werden.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, schlägt die Erfindung einen Servomotor 11 des zuvor beschriebenen Typs vor, bei dem die Leitungen für den Einlass und den Ausgleich in röhrenförmigen Elementen des Servomotors 11 gebildet sind.
Wie in den 3 bis 7 dargestellt ist, besitzt der Servomotor 11 zu diesem Zweck keinen Kolben und weist folgendes auf:

– ein röhrenförmiges, schwimmendes Element 76 aus einem Stück, das im Wesentlichen radial zwischen dem Tauchkolben 46 und dem Gehäuse 12 zwischengeschaltet ist, das axial beweglich ist, durch dritte Rückstellmittel elastisch zur beweglichen Wand 14 zurückgestellt wird und bei dem quer verlaufende, axial versetzte Flächen 78, 80 erste Dichtelemente 82, 84 der axialen Ventile 52, 50 für den Einlass und den Ausgleich aufweisen,
– ein zweites, quer verlaufendes, komplementäres Dichtelement 86 des axialen Einlassventils 52, das von dem hinteren Ende 45 des Tauchkolbens 46 getragen ist,
– ein zweites, quer verlaufendes, komplementäres Dichtelement 88 des axialen Ausgleichsventils 50, das mindestens auf einem Teilstück der hinteren Fläche 90 der beweglichen Wand 14 angeordnet ist.

Das hintere Ende 45 des Tauchkolbens 46 weist ferner eine hintere Schale 49 auf, die das zweite, quer verlaufende, komplementäre Dichtelement 86 des axialen Einlassventils 52 aufweist, und ist von einem vorderen, unabhängigen Stift 51 durchquert, an dem die Enden 41, 123 zweier konzentrischer Federn 40, 122 anliegen, wobei eine erste Feder 40 mit einer erhöhten Steifigkeit, deren anderes Ende 39 an der beweglichen Wand 14 anliegt, die zweiten Rückstellmittel bildet, die der Steuerstange 38 zugeordnet sind, und wobei die zweite Feder 122 mit einer geringen Steifigkeit, deren anderes Ende 121 an einer Absatzfläche des röhrenförmigen Elements 76 anliegt, die dritten Rückstellmittel bildet, die dem röhrenförmigen Element 76 zugeordnet sind, und eine Beaufschlagung dieses Elements zum Schließen des Ausgleichsventils 50 ermöglicht.
Erfindungsgemäß weist das röhrenförmige, schwimmende Element 76 einen röhrenförmigen, vorderen Abschnitt 100 auf, der in dichter Weise um einen röhrenförmigen Bereich 98 der beweglichen Wand 14 angebracht ist, welcher den Tauchkolben 46 gleitend aufnimmt. Das vordere Ende 102 des vorderen Abschnitts 100 weist die vordere, quer verlaufende Fläche 80 auf, die das erste Dichtelement 84 des Ausgleichsventils 50 gegenüber dem zweiten Dichtelement 88 des Ausgleichsventils 50, das von der hinteren Fläche 90 der beweglichen Wand 14 getragen ist, trägt. Das Ende 102 des vorderen Abschnitts 100 ist radial außerhalb mindestens eines Verbindungslochs 106 angeordnet, welches die Wand 14 durchquert, und ein hinterer Teil des röhrenförmigen, vorderen Abschnitts 100, der hinter den Dichtmitteln angeordnet ist, welche sein dichtes Gleiten um den röhrenförmigen Bereich 98 ermöglichen, ist durch Längsöffnungen 105 mit der hinteren Kammer 18 verbunden.
Erfindungsgemäß weist das röhrenförmige, schwimmende Element 76 ebenfalls einen röhrenförmigen, hinteren Abschnitt 108 auf, der einen kleineren Durchmesser als der vordere Abschnitt 100 besitzt, der in dichter Weise gleitend in einem röhrenförmigen, hinteren Abschnitt 109 des Gehäuses 12 geführt ist.
Der röhrenförmige, hintere Abschnitt 108 ist insbesondere gleitend durch eine Lippendichtung 113 angebracht, die von dem röhrenförmigen, hinteren Abschnitt 109 des Gehäuses 12 getragen ist.
Vorteilhafterweise weist der röhrenförmige, hintere Abschnitt 109 des Gehäuses 12 mindestens eine ringförmige Absatzfläche 111 auf, gegen welche die Enden des Stifts 51 anschlagen sollen, um den Tauchkolben 46 und die Steuerstange 38 in ihren Ruhelagen zu halten, wie insbesondere in 4 dargestellt ist.
Der Stift 51 ist in einem Loch 53 aufgenommen, das den Tauchkolben 46 diametral durchquert. Er durchquert darüber hinaus diametral entgegengesetzte Öffnungen 55 des röhrenförmigen Bereichs 98, der den Tauchkolben 46 gleitend aufnimmt, und die Längsöffnungen 105 des röhrenförmigen Elements 76.
Der röhrenförmige, hintere Abschnitt 108 bildet eine Einlassleitung, die von der Druckquelle gespeist ist, die dem Druck „P_a" ausgesetzt ist, welcher höher ist als der erste Druck „P₁".
Eine quer verlaufende, vordere Anschlussfläche 78 zwischen dem hinteren Abschnitt 108 und dem vorderen Abschnitt 100 trägt das erste Dichtelement 82 des Einlassventils 52 gegenüber der Schale 49 des Tauchkolbens.
Das erste Dichtelement 82 des Einlassventils 52 besteht insbesondere einfach aus der quer verlaufenden Anschlussfläche 78 zwischen dem vorderen 100 und dem hinteren Abschnitt 108 des röhrenförmigen, schwimmenden Elements 76, und das zweite Dichtelement 86 des Einlassventils 52 besteht aus einer Dichtung, die von einem Kragen 87 der Schale 49 getragen ist, welche fest mit dem Tauchkolben 46 verbunden ist. Die Dichtung 86 ist vorzugsweise auf beiden Seiten des Kragens 87 des Tauchkolbens 46 angebracht.
Darüber hinaus besteht das erste Dichtelement 84 des Ausgleichsventils 50 aus einer Dichtung, die von einem Kragen getragen ist, der am Ende 102 des vorderen Abschnitts 100 des röhrenförmigen, schwimmenden Elements 76 gebildet ist, und das zweite Dichtelement 88 des Ausgleichsventils 50 besteht aus einem Teilstück der hinteren Fläche 90 der beweglichen Wand 14. Die Dichtung 84 ist vorzugsweise auf beiden Seiten des Kragens angebracht, der das Ende 102 des vorderen Abschnitts 100 des röhrenförmigen Elements 76 bildet.
Diese Anordnungen schränken die Erfindung nicht ein, die Dichtungen könnten von der quer verlaufenden Anschlussfläche 78 zwischen dem vorderen 100 und dem hinteren Abschnitt 108 bzw. von der hinteren Fläche 90 der beweglichen Wand 14 getragen sein.
Der röhrenförmige Bereich 98 zum Führen des Tauchkolbens 46 ist von der beweglichen Wand 14 getragen, mit der er vorzugsweise einstückig ausgebildet ist, und erstreckt sich axial ausgehend von der hinteren Fläche 90 der beweglichen Wand 14. Er weist eine Bohrung 99 auf, in welcher der Tauchkolben 46 gleitend angebracht ist und die gegenüber der Reaktionsscheibe 32 mündet, damit der Tauchkolben 46 die Reaktionsscheibe 32 beaufschlagen kann.
In dieser Ausgestaltung gleitet der vordere Abschnitt 100 mittels einer Lippe 85 der Dichtung 84 in dichter Weise auf dem röhrenförmigen Bereich 98. Damit das Ausgleichsventil 50 die Verbindung zwischen der vorderen Kammer 16 und der hinteren Kammer 18 unterbrechen oder gestatten kann, weist die bewegliche Wand 14 mehrere winkelmäßig verteilte Löcher 106 durch die quer verlaufende Wand 14 um den Anschluss zwischen ihrem röhrenförmigen Bereich 98 und ihrer hinteren Fläche 90 auf.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Feder 40 mit der höchsten Belastung außerhalb der zweiten Feder 122 mit der geringsten Belastung angeordnet.
Um diese Montage zu ermöglichen, liegt das hintere Ende einer röhrenförmigen Hülse 130 zum Halten der ersten 40 und zweiten Feder 122 an den freien Enden des Stifts 51 an. Die erste Feder 40 ist zwischen einer vorderen Absatzfläche 132 der Hülse 130 und der beweglichen Wand zwischengeschaltet, und die zweite Feder 122 ist zwischen einer vorderen Endfläche 134 der röhrenförmigen Hülse 130 und einer quer verlaufenden Absatzfläche des röhrenförmigen Elements, insbesondere eine hintere Fläche 136 des Kragens 102 am vorderen Ende des vorderen Abschnitts 100, zwischengeschaltet.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die bewegliche Wand 14, das röhrenförmige, schwimmende Element 76 und die Schale 49, die fest mit dem Tauchkolben 46 verbunden ist, vorzugsweise durch Stanz- und Tiefziehverfahren realisiert sind. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da sie es ermöglicht, den Servomotor 11 schneller zu realisieren.
Da die bewegliche Wand 14 und das röhrenförmige Element 76 einfache, röhrenförmige Formen aufweisen, ermöglicht es diese Ausgestaltung darüber hinaus, die Strömung der Luft durch Ventile 50 und 52 zu fördern, wodurch die Ansprechzeiten des Servomotors 11 verkürzt und gleichzeitig sein geräuschsarmer Betrieb gewährleistet werden.
In dieser Ausgestaltung können die inneren Elemente des Servomotors 11 vier verschiedene Ausgestaltungen annehmen, die in den 4 bis 7 dargestellt wurden.
Wie 4 zeigt, kann die Steuerstange 38 eine Ruhelage einnehmen. In dieser Lage ist das Lufteinlassventil 52 geschlossen und das Ausgleichsventil geöffnet, so dass die vordere 16 und die hintere Kammer 18 dem gleichen Unterdruck „P₁" ausgesetzt sind. Die Wand 14 ist somit starr. Die Steuerstange 38 und der Tauchkolben 46 werden durch den Stift 51, der an der ringförmigen, quer verlaufenden Fläche 111 des Gehäuses 12 anliegt, in ihrer Ruhelage gehalten.
Ausgehend von dieser Position bewirkt eine Vorwärtsbewegung der Steuerstange 38 die Vorwärtsbewegung des Tauchkolbens 46 und des damit verbundenen Stifts 51, wie in 5 dargestellt. Der Stift 51 drückt die röhrenförmige Hülse 130 zum Halten der ersten und zweiten Feder 40, 122 zurück. Die erste Feder 40 drückt sich zusammen, während die röhrenförmige Hülse 130 mittels der Feder 122 das röhrenförmige Element 76 mitnimmt, bis die Dichtung 84 mit dem Teil der hinteren Fläche 90 der Wand 14 in Berührung gelangt, wodurch das Schließen des Ausgleichsventils 50 bewirkt wird, wie in 5 gezeigt ist.
Indem die Steuerstange ihre Vorwärtsbewegung weiterführt, drückt sie die Feder 122 mittels der röhrenförmigen Hülse 130 zusammen, wodurch, wie in 6 gezeigt ist, die Schale 49 und die zugeordnete Dichtung 86 sich von der quer verlaufenden Anschlussfläche 78 zwischen dem vorderen 100 und dem hinteren Abschnitt 108 des Elements 76 lösen, welche das erste Dichtelement 82 des Einlassventils 52 bildet. Die Luft mit dem atmosphärischen Druck dringt in die hintere Kammer 18 ein und drückt die bewegliche Wand 14 zurück.
Wenn die Steuerstange 38 gelöst ist, wie in 7 dargestellt, bewirkt die Dekompression der ersten Feder 40 das Zurückstellen der Steuerstange in ihre Ruhelage. Bei seiner Rückstellung führt der Tauchkolben 46 die Schale 49 dazu, erneut mit der quer verlaufenden Anschlussfläche 78 zwischen dem vorderen 100 und dem hinteren Abschnitt 108 des Elements 76 in Berührung zu gelangen, wodurch das Einlassventil 52 geschlossen und dann das Zurückstellen des röhrenförmigen Elements 76 und somit das erneute Öffnen des Ausgleichsventils bewirkt wird. Aus diesem Grund wird die in der hinteren Druckkammer 18 enthaltene Luft mit dem atmosphärischen Druck „P_a" in die vordere Druckkammer 14 abgeleitet, welche dem Unterdruck „P₁" ausgesetzt ist.
Die Erfindung ermöglicht es somit, einen Servomotor zur Verfügung zu haben, der verkürzte Ansprechzeiten und einen besonders geräuschsarmen Betrieb aufweist, der darüber hinaus bei weitem auf einer röhrenförmigen, tiefgezogenen Ausgestaltung beruht, die seine Herstellung vereinfacht.

Claims

Pneumatischer Servomotor (11) zur Bremsunterstützung für ein Kraftfahrzeug, vom Typ, der ein starres Gehäuse (12) aufweist, in dem eine quer verlaufende Wand (14) beweglich ist, die in dichter Weise eine vordere Kammer (16), die einem ersten Druck (P₁) ausgesetzt ist, und eine hintere Kammer (18) abgrenzt, die einem zweiten Druck (P₂) ausgesetzt ist, welcher zwischen dem ersten Druck (P₁) und einem Druck (P_a) variiert. der höher ist als der erste Druck (P₁), die mittels einer Reaktionsscheibe (32) eine Betätigungsstange (28) eines Hauptzylinders (13) beaufschlagen kann, der dem Servomotor (11) zugeordnet ist, und die durch erste Rückstellmittel (24) elastisch in ihre Ruhelage zurückgestellt wird, vom Typ, der eine Steuerstange (38) aufweist, die sich in dem Gehäuse (12) selektiv in Abhängigkeit von einer axialen Eingangskraft, welche nach vorne ausgeübt wird, entgegen einer durch zweite Rückstellmittel auf die Stange (38) ausgeübten Rückstellkraft verschiebt, vom Typ, bei dem die Bewegungen der Steuerstange (38) die Öffnungs- und Schließvorgänge mindestens eines axialen Ventils (52), genannt „Einlassventil", das zwischen einer Druckquelle, die dem Druck (P_a) ausgesetzt ist, welcher höher ist als der erste Druck (P₁), und der hinteren Kammer (18) zwischengeschaltet ist, und mindestens eines axialen Ventils (50), genannt „Ausgleichsventil", das zwischen der vorderen Kammer (16) und der hinteren Kammer (18) zwischengeschaltet ist, bestimmen können, um die bewegliche Wand (14) zu betätigen, und vom Typ, bei dem ein Tauchkolben (46), der die bewegliche Wand (14) durchquert und fest mit dem Ende der Steuerstange (38) verbunden ist, die Betätigungsstange (28) des Hauptzylinders (13) mittels der Reaktionsscheibe (32) direkt beaufschlagen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor (11) folgendes aufweist: – ein röhrenförmiges, schwimmendes Element (76) aus einem Stück, das im Wesentlichen radial zwischen dem Tauchkolben (46) und dem Gehäuse (12) zwischengeschaltet ist, das axial beweglich ist, durch dritte Rückstellmittel elastisch zur beweglichen Wand (14) zurückgestellt wird und bei dem quer verlaufende, axial versetzte Flächen (78, 80) erste Dichtelemente (82, 84) der axialen Ventile (50, 52) für den Einlass und den Ausgleich aufweisen, – ein zweites, quer verlaufendes, komplementäres Dichtelement (86) des axialen Einlassventils (52), das von dem hinteren Ende des Tauchkolbens (46) getragen ist, – ein zweites, quer verlaufendes, komplementäres Dichtelement (88) des axialen Ausgleichsventils (50), das mindestens auf einem Teilstück der hinteren Fläche (90) der beweglichen Wand (14) angeordnet ist, und dadurch gekennzeichnet, dass das hintere Ende (45) des Tauchkolbens (46) eine hintere Schale (49) aufweist, die das zweite, quer verlaufende, komplementäre Dichtelement (86) des axialen Einlassventils (52) aufweist, und dass das hintere Ende (45) des Tauchkolbens (46) von einem vorderen, unabhängigen Stift (51) durchquert ist, an dem die Enden zweier konzentrischer Federn (40, 122) anliegen, wobei eine erste Feder (40), deren anderes Ende an der beweglichen Wand (14) anliegt, die zweiten Rückstellmittel bildet, die der Steuerstange (38) zugeordnet sind, und wobei die zweite Feder (122), deren anderes Ende an einer Absatzfläche (136) des röhrenförmigen Elements (76) anliegt, die dritten Rückstellmittel bildet, die dem röhrenförmigen Element (76) zugeordnet sind, und eine Beaufschlagung dieses Elements zum Schließen des Ausgleichsventils (50) ermöglicht.
Pneumatischer Servomotor (11) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das röhrenförmige, schwimmende Element (76) folgendes aufweist: – einen röhrenförmigen, vorderen Abschnitt (100), der in dichter Weise um einen röhrenförmigen Bereich (98) der beweglichen Wand (14) angebracht ist, welcher den Tauchkolben (46) gleitend aufnimmt, bei dem das vordere Ende (102), welches das erste Dichtelement (84) des Ausgleichsventils gegenüber dem zweiten Dichtelement (88) des Ausgleichsventils (50), das von der beweglichen Wand (14) getragenen ist, trägt, radial außerhalb mindestens eines Verbindungslochs (106) angeordnet ist, welches die Wand (14) durchquert, und bei dem ein hinterer Teil mit der hinteren Kammer (18) verbunden ist, – einen röhrenförmigen, hinteren Abschnitt (108), der einen kleineren Durchmesser als der vordere Abschnitt (94) besitzt, der in dichter Weise gleitend in einem hinteren, röhrenförmigen Abschnitt (109) des Gehäuses (12) geführt ist, der eine Einlassleitung bildet, die von der Druckquelle gespeist ist, welche dem Druck (P_a) ausgesetzt ist, der höher ist als der erste Druck (P₁), und bei dem eine quer verlaufende, vordere Anschlussfläche (78) an den vorderen Abschnitt das erste Dichtelement (82) des Einlassventils (52) gegenüber der Schale (49) des Tauchkolbens (46) trägt.
Servomotor (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste Dichtelement (84) des Ausgleichsventils (50) aus einer Dichtung besteht, die von einem Kragen getragen ist, der an dem Ende (102) des vorderen Abschnitts (100) des röhrenförmigen, schwimmenden Elements (76) gebildet ist, – das zweite Dichtelement (88) des Ausgleichsventils (50) aus einem Teilstück der hinteren Fläche (90) der beweglichen Wand (14) besteht, – das erste Dichtelement (82) des Einlassventils (52) aus der quer verlaufenden Anschlussfläche (78) zwischen dem vorderen (100) und dem hinteren Abschnitt (108) des röhrenförmigen, schwimmenden Elements (76) besteht, – das zweite Dichtelement (86) des Einlassventils (52) aus einer Dichtung besteht, die von einem Kragen (87) der Schale (49) getragen ist, welche fest mit dem Tauchkolben (46) verbunden ist.
Pneumatischer Servomotor (11) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich der von der beweglichen Wand (14) getragene, röhrenförmige Bereich (98) zum Führen des Tauchkolbens (46) ausgehend von der hinteren Fläche (90) der beweglichen Wand (14) axial erstreckt und dass die bewegliche Wand (14) mehrere winkelmäßig verteilte Löcher (106) durch die quer verlaufende Wand (14) um den Anschluss zwischen ihrem röhrenförmigen Bereich (98) und ihrer hinteren Fläche (90) aufweist.
Servomotor (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Feder (40) außerhalb der zweiten Feder (122) angeordnet ist.
Servomotor (11) nach dem vorhergehenden Anspruch in Kombination mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hintere Ende einer röhrenförmigen Hülse (130) zum Halten der ersten und zweiten Feder (40, 122) an dem Stift (51) anliegt, dass die erste Feder (40) zwischen einer vorderen Absatzfläche (132) der Hülse (130) und der beweglichen Wand (14) zwischengeschaltet ist und dass die zweite Feder (122) zwischen einer vorderen Endfläche (134) der röhrenförmigen Hülse (130) und einer quer verlaufenden Absatzfläche des röhrenförmigen Elements, insbesondere eine hintere Fläche (136) des Kragens (102) am vorderen Ende des vorderen Abschnitts (100), zwischengeschaltet ist.
Servomotor (11) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Abschnitt (108) des röhrenförmigen Elements (76) durch eine Lippendichtung (113) in dichter Weise in dem hinteren Abschnitt (109) des Gehäuses (12) angebracht ist.
Servomotor (11) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der röhrenförmige Bereich (98) der beweglichen Wand (14), welcher den Tauchkolben (46) aufnimmt, mit der beweglichen Wand (14) einstückig ausgebildet ist und dass er eine Bohrung (99) aufweist, in welcher der Tauchkolben (46) aufgenommen ist und die gegenüber der Reaktionsscheibe (32) mündet.
Servomotor (11) nach Anspruch 2 bis 8 in Kombination, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Wand (14), das röhrenförmige, schwimmende Element (76) und die Schale (49), die fest mit dem Tauchkolben (46) verbunden ist, durch Stanz- und Tiefziehverfahren realisiert sind.