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Diese
Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine bei einem Fahrzeugbremssystem
verwendbare Unterdruckservoeinheit gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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Eine
bekannte Unterdruckservoeinheit für ein Fahrzeug ist in der veröffentlichten
Japanischen Patentanmeldung Toku-Kai JP-A-2000-108880 (=
DE 199 46 696 A1 ) offenbart.
Die in dieser Anmeldung beschriebene Unterdruckservoeinheit ist
mit einem Solenoidaktuator (Magnetspüle) ausgestattet.
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Ein
in der Unterdruckservoeinheit angeordnetes Eingabeelement ist in
einen vorderen Abschnitt und einen hinteren Abschnitt eingeteilt.
Der vordere Abschnitt des Eingabeelementes ist daran angepasst,
mit einem Reaktionselement in Kontakt zu gelangen, während der
hintere Abschnitt des Eingabeelementes relativ zu dem vorderen Abschnitt
zurück- und
vorbewegbar ist. Ein elastisches Element ist zwischen dem vorderen
Abschnitt des Eingabeelementes und einem Solenoidtauchkolben (bewegbarer Kern)
angeordnet und durch eine relative Bewegung des vorderen Abschnitts
des Eingabeelementes und des Tauchkolbens elastisch verformbar.
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Die
vorstehend erwähnte
Unterdruckservoeinheit arbeitet selbstbetätigt, indem sie die Reaktionskraft
von dem Reaktionselement und die Anziehungskraft des Solenoidtauchkolbens
im Gleichgewicht hält.
Demgemäß wird die
Unterdruckservoeinheit dazu betätigt,
eine Bremskraft als Reaktion auf den Fahrzeugfahrtzustand sogar
dann kontinuierlich zu steuern, wenn der selbstbetätigte Betrieb
ausgeführt
wird.
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Bei
der vorstehend beschriebenen bekannten Unterdruckservoeinheit ist
eine kontinuierliche Steuerung des gesamten Abgabebereiches der
Unterdruckservoeinheit erforderlich. Daher kann der elektrische
Stromverbrauch durch den Solenoidaktuator erhöht sein, was somit eine Vergrößerung der Größe des Solenoidaktuators
erfordert. Zusätzlich muss
die bekannte Unterdruckservoeinheit einen relativ komplizierten
Aufbau haben, um eine genaue Abgabesteuerung wie zum Beispiel eine
Steuerung eines Abstands zwischen Fahrzeugen zum Aufrechterhalten
eines Sicherheitsabstands zwischen den Fahrzeugen auszuführen.
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Angesichts
der vorstehend beschriebenen Umstände ist es wünschenswert,
eine Unterdruckservoeinheit vorzusehen, die dazu in der Lage ist, eine
angemessene Bremssteuerung entsprechend der Situation auszuführen.
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Die
Aufgabe wird durch eine Unterdruckservoeinheit mit den Merkmalen
des Patentanpruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Die
vorstehend genannten und wietere Merkmale und Eigenschaften der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung
mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
klarer verständlich,
in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen Bauelemente bezeichnen.
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1 zeigt
eine Querschnittansicht einer Unterdruckservoeinheit für ein Fahrzeugbremssystem
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
eine vergrößerte Querschnittansicht
eines Abschnitts der in der 1 gezeigten
Unterdruckservoeinheit;
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3 zeigt
eine vergrößerte Querschnittansicht
eines Aktuators und eines Ventilmechanismusses der in der 1 gezeigten
Unterdruckservoeinheit;
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4 zeigt
eine vergrößerte Querschnittansicht
eines Aktuators und eines Ventilmechanismusses gemäß einem
ersten Vergleichsbeispiel;
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5 zeigt
eine vergrößerte Querschnittansicht
eines Aktuators und eines Ventilmechanismus gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel;
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6 zeigt
eine graphische Darstellung des Eingabe-Abgabe-Kraft-Verhaltens der Unterdruckservoeinheit
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt
eine graphische Darstellung des Verhaltens eines elektrischen Stroms
und einer Antriebskraft, die mit dem Aktuator der vorliegenden Erfindung
verknüpft
sind;
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8 zeigt
eine graphische Darstellung eines Verhaltens eines elektrischen
Stroms und eine Abgabekraft der Unterdruckservoeinheit gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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9 zeigt
eine graphische Darstellung eines Verhaltens eines elektrischen
Stroms und einer Abgabekraft der Unterdruckservoeinheit gemäß dem ersten
Vergleichsbeispiel;
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10 zeigt
eine graphische Darstellung eines Verhaltens eines elektrischen
Stroms und einer Abgabekraft der Unterdruckservoeinheit gemäß dem zweiten
Vergleichsbeispiel.
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Unter
Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 wird
eine Unterdruckservoeinheit (Unterdruckservoeinheit der Tandembauart) 10 der
vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Fahrzeugbremssystem
verwendet und ist mit einem Gehäuse 14 mit einer
vorderen Ummantelung 11, einer hinteren Ummantelung 12 und
einem Trennelement 13 ausgebildet, dass zwischen den Ummantelungen 11, 12 angeordnet
ist. In dem Gehäuse 14 sind
somit eine vordere Druckkammer und eine hintere Druckkammer definiert.
Eine vordere Wand 17 ist in der vorderen Druckkammer angeordnet
und zurück-
und vorbewegbar, während
eine hintere Wand 20 in der hinteren Druckkammer angeordnet
ist und zurück- und vorbewegbar
ist.
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Die
vordere Wand 17 hat eine Metallplatte 15 und eine
Gummimembran 16. In ähnlicher
Weise hat die hintere Wand 20 eine Metallplatte 18 und
eine Gummimembran 19. Die vordere Druckkammer in dem Gehäuse 14 ist
in eine erste vordere Kammer 23 und in eine erste hintere
Kammer 24 eingeteilt, während
die hintere Druckkammer in dem Gehäuse 14 in eine zweite
vordere Kammer 25 und eine zweite hintere Kammer 26 eingeteilt
ist. Die erste vordere Kammer 23 ist mit einem Motoreinlasskrümmer (nicht
gezeigt) verbunden, der als eine Unterdruckquelle dient, so dass
die erste vordere Kammer 23 stets auf einen Unterdruck
gehalten wird, wenn die Motoreinheit betätigt wird.
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Die
Platte 15 ist einstückig
mit einem mittleren zylindrischen Abschnitt 21 ausgebildet,
der durch die Mitte des Trennelementes 13 gleitbar und
luftdicht hindurchtritt. Die zweite vordere Kammer 25 ist über ein
in dem zylindrischen Abschnitt 21 der Platte 15 ausgebildetes
Loch 21a und eine in einem Leistungskolben 22 ausgebildete
Aussparung 221 mit der ersten vorderen Kammer 23 verbunden.
Daher werden die erste und die zweite vordere Kammer 23, 25 stets
auf einen Unterdruck gehalten, wenn die Motoreinheit betätigt wird.
Die erste hintere Kammer 24 ist über eine in der Membran 16 ausgebildete
Aussparung 16a, ein Loch 13a und eine Aussparung 19a mit der
zweiten hinteren Kammer 26 verbunden.
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Die
Unterdruckservoeinheit 10 hat des weiteren eine Eingabestange 27,
die in dem Leistungskolben 22 angeordnet ist und relativ
zu dem Leistungskolben 22 vor- und zurückbewegbar ist. Der vordere Endabschnitt
der Eingabestange 27 ist über eine Kugelgelenkverbindung
mit einem Eingabeelement 28 im Eingriff. Das Eingabeelement 28 ist
durch den Leistungskolben 22 geführt und innerhalb des Leistungskolbens 22 gleitbar
und vor- und zurückbewegbar
(das heißt
in der Rechts-Links-Richtung gemäß der 1).
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Andererseits
ist der hintere Abschnitt der Eingabestange 27 mit einem
Bremspedal 80 im Eingriff, wie dies in der 1 gezeigt
ist. Ein Luftfilter 30 und ein Schalldämpfer 31 sind an dem
hinteren Öffnungsabschnitt
des Leistungskolbens 22 angeordnet. Der innere Raum des
Leistungskolbens 22 ist über den Luftfilter 30 und
den Schalldämpfer 31 dem Umgebungsdruck
ausgesetzt.
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Das
Eingabeelement 28 hat ein erstes Element 281,
ein zweites Element 282 und ein drittes Element 283.
Das erste Element 281 ist an der vorderen Seite (das heißt die linke
Seite gemäß der 3)
des Leistungskolbens 22 angeordnet. Die vordere Fläche des
ersten Elementes 281 ist daran angepasst, mit der hinteren
Fläche
einer Reaktionsscheibe 48 in Kontakt zu gelangen. Das zweite
Element 282 ist koaxial zu dem ersten Element 281 an der
hinteren Seite (das heißt
die rechte Seite gemäß der 3)
des ersten Elementes 281 angeordnet und durch die Kugelgelenkverbindung
mit der Eingabestange 27 im Eingriff. Das dritte Element 283 ist
im wesentlichen zylindrisch und an dem äußeren Umfang des zweiten Elementes 282 angeordnet.
Des weiteren ist das dritte Element 283 koaxial zu dem zweiten
Element 282 angeordnet und relativ zu dem zweiten Element 282 zurück- und
vorbewegbar.
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Zusätzlich ist
das hintere Ende des dritten Elementes 283 mit einem Luftventilsitz 28a versehen.
Eine Membran 284 ist zwischen dem äußeren Umfang des zweiten Elementes 282 und
dem inneren Umfang des dritten Elementes 283 angeordnet und
dient dazu, den Raum zwischen dem zweiten Element 282 und
dem dritten Element 283 hermetisch abzudichten.
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Der
hintere Abschnitt des ersten Elementes 281 ist mit einem
konkaven oder vertieften Abschnitt 281d versehen, der zu
der nach hinten gerichteten Richtung offen ist. Der vordere Endabschnitt
des zweiten Elementes 282 ist in dem vertieften Abschnitt 281d gleitbar
angeordnet und in der axialen Richtung bewegbar (das heißt in der
Rechts-Links-Richtung gemäß der 3).
Daher ist das erste Element 281 relativ zu dem zweiten
Element 282 zurück-
und vorbewegbar.
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Ein
Keilelement 32 ist an dem Leistungskolben 22 angeordnet
und dient zum Regulieren oder Definieren einer vorderen Grenze und
einer hinteren Grenze der Bewegungsposition des Eingabeelementes 28 relativ
zu dem Leistungskolben 22. Das Keilelement 32 ist
in einem Loch 33 eingefügt,
das in dem Leistungskolben 22 radial definiert ist. Das
Keilelement 32 ist mit dem Leistungskolben 22 so
im Eingriff, dass das Keilelement 32 nicht von dem Leistungskolben 22 abfällt.
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Ein
Ventilmechanismus 34 ist in dem Leistungskolben 22 angeordnet
und schaltet in Abhängigkeit
der axialen Position des Eingabeelementes 28 um, das relativ
zu dem Leistungskolben 22 bewegbar ist. Der Ventilmechanismus 34 ist
daran angepasst, in dem Leistungskolben 22 drei Zustände einzurichten,
nämlich
einen Abgabekraftverringerungszustand, einen Abgabekrafthaltezustand
und einen Abgabekrafterhöhungszustand.
In dem Abgabekraftverringerungszustand ist die zweite hintere Kammer 26 mit
der ersten vorderen Kammer 23 in Verbindung und von der
Umgebung getrennt. In dem Abgabekrafthaltezustand ist die zweite
hintere Kammer 26 sowohl von der ersten vorderen Kammer 23 als
auch von der Atmosphäre
getrennt. In dem Abgabekrafterhöhungszustand
ist die zweite hintere Kammer 26 von der ersten vorderen
Kammer 23 getrennt und mit der Umgebung in Verbindung.
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Der
Ventilmechanismus 34 hat den mit dem dritten Element 283 einstückig ausgebildeten
Luftventilsitz 28a, einen mit dem Leistungskolben 22 einstückig ausgebildeten
Unterdruckventilsitz 22b, einen Umgebungsdruckdichtabschnitt 35a und
einen Unterdruckdichtabschnitt 35b, die allesamt als eine Einheit
in einem Steuerventil 35 enthalten sind. Sowohl der Luftventilsitz 28a als
auch der Unterdruckventilsitz 22b haben die Form eines
im wesentlichen ringförmigen
oder ringartigen Aufbaus und sind zu der nach hinten gerichteten
Richtung gewandt (das heißt
zu der rechten Seite gemäß 3).
Der Umgebungsdruckdichtabschnitt 35a liegt dem Luftventilsitz 28a gegenüber und
kann entweder mit dem Luftventilsitz 28a in Kontakt sein
oder von dem Luftventilsitz 28a getrennt sein. Der Unterdruckdichtabschnitt 35b liegt
dem Unterdruckventilsitz 22b gegenüber und kann entweder mit dem
Unterdruckventilsitz 22b in Kontakt sein oder von dem Unterdruckventilsitz 22b getrennt
sein.
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Wie
dies in den 2 und 3 gezeigt
ist, enthalten die Hauptkomponenten des Steuerventils 35 einen
bewegbaren Abschnitt 35c, einen ortsfesten Abschnitt 35d und
eine Ventilfeder 35e. Der bewegbare Abschnitt 35c hat
als ein einstückiger
Aufbau die Dichtabschnitte 35a, 35b. Der ortsfeste
Abschnitt 35d ist durch eine Federhalterung 36 an
dem Leistungskolben 22 hermetisch befestigt. Die Ventilfeder 35e dient
zum Schieben des bewegbaren Abschnitts 35c in der nach
vorn gerichteten Richtung.
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Ein
Umgebungsdruckventil V1 ist durch den Umgebungsdruckdichtabschnitt 35a und
den Luftventilsitz 28a ausgebildet, während ein Unterdruckventil
V2 durch den Unterdruckdichtabschnitt 35b und den Unterdruckventilsitz 22b ausgebildet
ist. Ein Unterdruckkanal 37 ist in dem Leistungskolben 22 definiert
und dient dazu, das Unterdruckventil V2 mit der ersten vorderen
Kammer 23 zu verbinden. Ein Luftkanal 38 ist in
dem Leistungskolben 22 definiert und dient dazu, das Umgebungsdruckventil
V1 mit der zweiten hinteren Kammer 26 zu verbinden. Der innere
Raum des ortsfesten Abschnitts 35d ist über das Schalldämpferelement 31,
den Luftfilter 30 und den hinteren Öffnungsabschnitt des Leistungskolben 22 mit
der Umgebung in Verbindung. Wenn der Luftventilsitz 28a mit
dem Umgebungsdruckdichtabschnitt 35a in Kontakt ist, ist
eine Verbindung zwischen der zweiten hinteren Kammer 26 und
der Umgebung unterbrochen. Wenn andererseits der Luftventilsitz 28a von
dem Umgebungsdruckdichtabschnitt 35a getrennt ist, ist
eine Verbindung zwischen der zweiten hinteren Kammer 26 und
der Umgebung eingerichtet. Wenn der Unterdruckventilsitz 22b mit dem
Unterdruckdichtabschnitt 35b in Kontakt ist, ist eine Verbindung
der ersten vorderen Kammer 23 und der zweiten hinteren
Kammer 26 unterbrochen. Wenn andererseits der Unterdruckventilsitz 22b von dem
Unterdruckdichtabschnitt 35b getrennt ist, ist eine Verbindung
zwischen der ersten vorderen Kammer 23 und der zweiten
hinteren Kammer 26 eingerichtet.
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Eine
Rückstellfeder 40 ist
zwischen der Federhalterung 36 und einer anderen Federhalterung 39 angeordnet,
die mit der Eingabestange 27 im Eingriff ist. Die Rückstellfeder 40 dient
zum Schieben der Eingabestange 27 und des Eingabeelementes 28 in der
nach hinten gerichteten Richtung. Wie dies in der 2 gezeigt
ist, die einen Anfangszustand der Einheit zeigt, wenn das Bremspedal 80 nicht
niedergedrückt
ist, ist der Luftventilsitz 28a demgemäß im Kontakt mit dem Umgebungsdruckdichtabschnitt 35a.
Währenddessen
ist der Unterdruckdichtabschnitt 35b von dem Unterdruckventilsitz 22b getrennt.
In diesem Anfangszustand ist ein Spalt oder ein Zwischenraum A (in
der 3 gezeigt) zwischen dem Unterdruckventilsitz 22b und
dem Unterdruckdichtabschnitt 35b definiert.
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Wie
dies in der 3 gezeigt ist, ist in dem vorderen
Abschnitt des Leistungskolbens 22 ein Aktuator 41 untergebracht.
Der Aktuator 41 hat eine Solenoidspule 42, ein
magnetisches Joch 43, einen magnetischen ortsfesten Kern 44 und
einen magnetischen bewegbaren Kern 45. Der magnetische
bewegbare Kern 45 ist an dem äußeren Umfang des Eingabeelementes 28 so
angeordnet, dass er relativ zu dem Leistungskolben 22 und
dem Eingabeelement 28 zurück- und vorbewegbar ist (das
heißt
in der Rechts-Links-Richtung
gemäß der 3).
Der bewegbare Kern 45 hat die Form einer im wesentlichen
zylindrischen Einheit, die mit einem radial nach innen gerichteten
Flanschabschnitt 45a an dem Zwischenabschnitt oder dem
mittleren Abschnitt des bewegbaren Kerns 45 versehen ist.
Der bewegbare Kern 45 ist außerdem mit einem radial nach
außen gerichteten
Flanschabschnitt 45c an dem hinteren Endabschnitt des bewegbaren
Kerns 45 versehen.
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Der
hintere Abschnitt des ersten Elementes 281 ist mit einem
Eingriffsabschnitt 281a versehen, der daran angepasst ist,
mit dem nach innen gerichteten Flanschabschnitt 45a in
Kontakt zu gelangen. Der Eingriffsabschnitt 281a ist mit
einem radial nach außen
gerichteten Flanschabschnitt an dem hinteren Öffnungsabschnitt des vertieften
Abschnitts 281d versehen. Der Eingriffsabschnitt 281a ist
des weiteren mit einem ringartigen Gummielement 281c versehen.
Das ringartige Gummielement 281c ist an der hinteren Fläche des
nach außen
gerichteten Flanschabschnitts des Eingriffsabschnitts 281a einstückig vorgesehen.
Dieses ringartige Gummielement 281c wird durch die nach
vorn gerichtete Bewegung des bewegbaren Kerns 45 zusammengedrückt und kann
in der nach vorn gerichteten und in der nach hinten gerichteten
Richtung elastisch verformt werden. Das ringartige Gummielement 281c hat
eine axiale Länge,
die in der 3 mit D bezeichnet ist.
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Das
dritte Element 283 hat einen vorderen Endabschnitt 283a,
der mit dem nach außen
gerichteten Flanschabschnitt 45c des bewegbaren Kerns 45 im
Eingriff ist. Das zweite Element 282 ist mit einem vorderen
nach außen
gerichteten Flanschabschnitt 282c versehen, der radial
nach außen
an einem Zwischenabschnitt oder einem mittleren Abschnitt des zweiten
Elementes 282 vorsteht. Eine Feder 90 ist zwischen
der hinteren Fläche
des nach innen gerichteten Flanschabschnitts 45a des bewegbaren
Kerns 45 und der vorderen Fläche des vorderen nach außen gerichteten
Flanschabschnitts 282c des zweiten Elements 282 angeordnet.
Die Feder 90 übt
eine Vorspannkraft aus, die den bewegbaren Kern 45 in der
nach vorn gerichteten Richtung schiebt oder drückt.
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Eine
Ventilfeder 91 ist zwischen einer die Membran 284 stützenden
Federhalterung 282d und einem radial nach innen gerichteten
Flanschabschnitt 28b angeordnet, der an dem hinteren Endabschnitt
des dritten Elementes 283 ausgebildet ist. Die Ventilfeder 91 dient
dazu, das dritte Element 283 in der nach hinten gerichteten
Richtung zu schieben. Die nach hinten gerichtete Vorspannkraft der
Ventilfeder 91 bewegt den Ventilmechanismus 34 in
der nach hinten gerichteten Richtung gegen die Vorspannkraft der
Feder 90 und der Ventilfeder 35e, um das Unterdruckventil
V2 zu öffnen.
Daher ist der bewegbare Kern 45 relativ zu dem Leistungskolben 22 einstückig mit
dem Eingabeelement 28 zurück- und vorbewegbar. Ein Führungselement 46 stützt das erste
Element 281, das in dem Führungselement 46 gleitbar
und bewegbar geführt
ist.
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Die
Solenoidspule 42 ist an dem äußeren Umfang des bewegbaren
Kerns 45 untergebracht. Die Solenoidspule 42,
das Joch 43 und der ortsfeste Kern 44 sind an
dem Leistungskolben 22 befestigt. Die Solenoidspule 42 ist
mit einer elektronischen Steuervorrichtung 50 (in der 1 gezeigt)
durch einen Leitungsdraht 42a elektrisch verbunden. Die Steuervorrichtung 50 befindet
sich außerhalb
des Gehäuses 14.
Wenn die Solenoidspule 42 entregt ist (das heißt wenn
der Aktuator 41 nicht aktiv ist), ist ein vorbestimmter
Zwischenraum zwischen der vorderen Endfläche des bewegbaren Kerns 45 und
der hinteren Endfläche
des ortsfesten Kerns 44 definiert. Wenn die Solenoidspule 42 erregt
ist (das heißt
wenn der Aktuator 41 aktiv ist), wird andererseits zwischen dem
ortsfesten Kern 44 und dem bewegbaren Kern 45 eine
elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt. Dadurch wird der bewegbare
Kern 45 in der nach vorn gerichteten Richtung durch die
elektromagnetische Anziehungskraft bewegt. Die maximale Distanz
des bewegbaren Kerns 45 für die nach vorn gerichtete
Bewegung entspricht der Länge,
die als der Zwischenraum B (in der 3 gezeigt)
zwischen dem ortsfesten Kern 44 und dem bewegbaren Kern 45 bezeichnet
ist.
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Die
Reaktionsgummischeibe 48 ist in einem Abschnitt mit großem Durchmesser
eines abgestuften Lochs angeordnet, dass an der vorderen Endfläche des
ortsfesten Kerns 44 definiert ist. Eine Abgabestange 49 ist
in dem mittleren Abschnitt der vorderen Ummantelung 11 des
Gehäuses 14 hermetisch eingefügt. Der
hintere Endabschnitt der Abgabestange 49 ist mit der vorderen
Seite der Reaktionsscheibe 48 im Eingriff und in dem Abschnitt
mit großem Durchmesser
des abgestuften Lochs des ortsfesten Kerns 44 gleitbar
angeordnet.
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Wie
dies allgemein bekannt ist, hat die Reaktionsscheibe 48 zwei
Funktionen. Die Reaktionsscheibe 48 kann die nach vorn
gerichtete Kraft des Leistungskolbens 22 und des Eingabeelementes 28 zu
der Abgabestange 49 übertragen.
Die Reaktionsscheibe 48 kann außerdem eine Reaktionskraft
relativ zu der Abgabekraft von der Abgabestange 49 zu dem
Eingabeelement 28 übertragen,
wodurch das Eingabeelement 28 nach hinten bewegt wird.
In dem vorstehend erwähnten
Anfangszustand ist zwischen der hinteren Fläche der Reaktionsscheibe 48 und
der vorderen Endfläche
des Eingabeelementes 28 oder der vorderen Endfläche des
ersten Elementes 281 ein vorbestimmter Zwischenraum C definiert.
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Eine
Rückstellfeder 51 ist
an dem mittleren Abschnitt der ersten vorderen Kammer 23 zum
Zurückziehen
des Leistungskolbens 22 und beider bewegbarer Wände 17, 20 relativ
zu dem Gehäuse 14 angeordnet.
Das Bremspedal 80 ist zu der Anfangsposition im Gegenuhrzeigersinn
um eine Achse 801 (in der 1) durch
die Vorspannkraft der Rückstellfeder 51 vorgespannt.
Die Drehung des Bremspedals 80 wird begrenzt, indem es
mit einem Stopper 82 in Kontakt gelangt, wodurch die Anfangsposition
des Bremspedals 80 definiert wird.
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Die
Abgabestange 49 ist mit einem Kolben eines Hauptzylinders 52 verbunden.
Der Hauptzylinder 52 ist mit einem Speicherbehälter 53 versehen oder
verbunden. Darüber
hinaus ist der Hauptzylinder 52 mit einem Aktuatorabschnitt 54 über Hydraulikkanäle verbunden.
Der Aktuatorabschnitt 54 dient dazu, verschiedene Systeme
wie zum Beispiel ABS (Antiblockiersystem), TRC (Traktionssteuerung)
und eine Lenksteuerung durch Bremsen wie zum Beispiel VSC (Fahrzeugstabilitätssteuerung)
zu steuern. Der Aktuatorabschnitt 54 ist mit jedem Radzylinder 55, 56, 57, 58 verbunden,
die treibend mit verschiedenen Drehrädern FR, FL, RR, RL durch den
Hydraulikkanal verbunden sind.
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Die 7 zeigt
die charakteristische Beziehung zwischen dem der Solenoidspule 42 zugeführten elektrischen
Strom und der Antriebskraft des Aktuators 41 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Wie dies in der 7 gezeigt
ist, ist die durch den Aktuator 41 erzeugte Antriebskraft
zum Beispiel auf Fa1 festgelegt, wenn ein Strombetrag i1 der Solenoidspule 42 zugeführt wird.
Wenn der Strombetrag i2 der Solenoidspule 42 zugeführt wird,
ist die durch den Aktuator 41 erzeugte Antriebskraft auf
Fa2 festgelegt.
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Ein
normaler Bremsvorgang gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben, wobei der
Aktuator 41 nicht aktiv ist. Eine Eingriffswelle 80a des Bremspedals 80 ist
mit einem an dem hinteren Abschnitt der Eingabestange 27 definierten
Eingriffsloch im Eingriff. Wenn das Bremspedal 80 mit einer Eingabekraft
Fi1 niedergedrückt
wird, um den normalen Bremsvorgang durch den Fahrer durchzuführen, wird
die Eingabestange 27 daher relativ zu dem Leistungskolben 22 in
der nach vorn gerichteten Richtung bewegt. Demgemäß wird das
zweite Element 282 des Eingabeelementes 28 einstückig mit
der Eingabestange 27 nach vorn bewegt. Entsprechend der nach
vorn gerichteten Bewegung des zweiten Elementes 282 ist
die vordere Fläche
eines vorstehenden Abschnitts 282f des zweiten Elementes 282 mit einem
Eingriffsabschnitt 286 im Eingriff, der an dem dritten
Element 283 angeordnet ist. Daher bewegt sich das dritte
Element 283 einstückig
mit dem zweiten Element 282 nach vorn. (Wenn der Aktuator 41 aktiv
ist, unterbricht der Eingriffsabschnitt 286 nicht die Bewegung
des dritten Elementes 283 zu der linken Seite gemäß der 3).
Daher werden das Eingabeelement 28, der bewegbare Kern 45 und
die Eingabestange 27 als eine Einheit relativ zu dem Leistungskolben 22 nach
vorn bewegt.
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Entsprechend
der nach vorn gerichteten Bewegung des Eingabeelementes 28 wird
der bewegbare Abschnitt 35c des Steuerventils 35 einstückig mit
dem Eingabeelement 28 durch die nach vorn gerichtete Kraft
der Ventilfeder 35e nach vorn vorgeschoben. Dadurch gelangt
der Unterdruckdichtabschnitt 35b in Kontakt mit dem Unterdruckventilsitz 22b,
wodurch das Unterdruckventil V2 geschlossen wird. In diesem vorstehend
beschriebenen Zustand wird der Zwischenraum zwischen der hinteren
Fläche der
Reaktionsscheibe 48 und der vorderen Endfläche des
ersten Elementes 281 ein Abstand (C-A). Der Schließvorgang
des Unterdruckventils V2 unterbricht eine Verbindung zwischen dem
Unterdruckkanal 37 und dem Luftkanal 38, wodurch
die Verbindung zwischen der zweiten hinteren Kammer 26 und
der ersten vorderen Kammer 23 unterbrochen wird. Dadurch
schaltet der Ventilmechanismus 34 von dem Abgabekraftverringerungszustand
zu dem Abgabekrafthaltezustand um.
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Von
dem Abgabekrafthaltezustand des Ventilmechanismusses 34 werden
die Eingabestange 27, das Eingabeelement 28 und
der bewegbare Kern 45 weiter in der nach vorn gerichteten
Richtung bewegt, während
der Luftventilsitz 28a des Eingabeelementes 28 von
dem Umgebungsdruckdichtabschnitt 35a des Steuerventils 35 um
einen Abstand α getrennt
ist. Dadurch ist das Luftdruckventil V1 geöffnet. In dem vorstehend beschriebenen
Zustand wird der Zwischenraum zwischen der hinteren Fläche der
Reaktionsscheibe 48 und der vorderen Endfläche des ersten
Elementes 281 eine Abstandslänge (C-A-α).
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Durch
das Öffnen
des Luftventils V1 wird eine Luftverbindung zwischen dem Luftkanal 38 und der
Umgebung durch den Zwischenraum zwischen dem Luftventilsitz 28a und
dem Umgebungsdruckdichtabschnitt 35a, dem inneren Raum
des ortsfesten Abschnitts 35d, dem Schalldämpferabschnitt 31, dem
Luftfilter 30 und dem hinteren Öffnungsabschnitt des Leistungskolben 22 hindurch
eingerichtet. Dadurch ist die zweite hintere Kammer 26 mit
der Umgebung in Verbindung, wodurch der Ventilmechanismus 34 von
dem Abgabekrafthaltezustand zu dem Abgabekrafterhöhungszustand
umschaltet.
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Durch
das Ändern
zu dem Abgabekrafterhöhungszustand
wird Umgebungsluft in die zweite hintere Kammer 26 eingeführt. Des
weiteren wird Umgebungsluft in die erste hintere Kammer 24 aus
der zweiten hinteren Kammer 26 eingeführt, wobei der Druck in beiden
Kammer 24, 26 erhöht ist. Demgemäß wird durch
die Druckdifferenz zwischen der ersten vorderen Kammer 23 und
der ersten hinteren Kammer 24 an der bewegbaren Wand 17 eine
nach nach vorn gerichtete Kraft erzeugt. Eine nach vorn gerichtete
Kraft wird außerdem
durch die Druckdifferenz zwischen der zweiten vorderen Kammer 25 und der
zweiten hinteren Kammer 26 an der bewegbaren Wand 20 erzeugt.
Des weiteren wird die durch die vorstehend erwähnten Druckdifferenzen erzeugte nach
vorn gerichtete Kraft auf den Leistungskolben 22 aufgebracht.
Die vorstehend beschriebene gesamte nach vorn gerichtete (oder vorschiebende) Kraft
wird über
den Leistungskolben 22, den ortsfesten Kern 44 des
Aktuators 41 und die Reaktionsscheibe 48 zu der
Abgabestange 49 übertragen.
Die bewegbaren Wände 17, 20,
der Leistungskolben 22 und die Abgabestange 49 werden
relativ zu dem Gehäuse 14 einstückig nach
vorn bewegt, wodurch der Betrieb des Hauptzylinders 52 durch
die nach vorn gerichtete Bewegung der Abgabestange 49 aktiviert wird,
die mit dem Hauptzylinderkolben verbunden ist.
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In
dem vorstehend beschriebenen Zustand wird der Leistungskolben 22 außerdem nicht
nur relativ zu dem Gehäuse 14 nach
vorn vorgeschoben, sondern auch relativ zu dem Eingabeelement 28.
Dadurch erreicht der Umgebungsdruckdichtabschnitt 35a den
Luftventilsitz 28a. Zusätzlich
wird die Reaktionsscheibe 48 durch die nach vorn gerichtete
Bewegung des Leistungskolbens 22 und der Abgabestange 49 zusammengedrückt und
verformt, und sie zieht sich in der nach hinten gerichteten Richtung
zurück.
Anders gesagt dehnt sich die Reaktionsscheibe 48 in dem
mittleren Loch des Führungselementes 46 aus,
das ein Abschnitt mit kleinem Durchmesser des abgestuften Lochs
des ortsfesten Kerns 44 ist. Die nach hinten gerichtete
Ausdehnung der Reaktionsscheibe 48 dient zum Ausgleichen
des durch die Trennung des Luftventilsitzes 28a von dem
Umgebungsdruckdichtabschnitt 35a erzeugten Zwischenraums
(C-A-α)
zwischen der Reaktionsscheibe 48 und dem Eingabeelement 28,
des aufgrund der Bewegung des Leistungskolbens 22 relativ
zu dem Eingabeelement 28 neu definierten Zwischenraums
zwischen der Reaktionsscheibe 48 und dem ersten Element 281 und
des Zwischenraums E zwischen dem ersten Element 281 und
dem zweiten Element 282. Gemäß der nach vorn gerichteten
Bewegung des Leistungskolbens 22 relativ zu dem Eingabeelement 28 gelangt
der Umgebungsdruckdichtabschnitt 35a erneut in Kontakt
mit dem Luftventilsitz 28a, wodurch die Verbindung des
Luftkanals 38 mit der Umgebung unterbrochen wird. Daher
wird ein Luftstrom in beide Kammern 24, 26 beendet,
und der Ventilmechanismus 34 schaltet von dem Abgabekrafterhöhungszustand
zu dem Abgabekrafthaltezustand um.
-
Entsprechend
der nach hinten gerichteten Ausdehnung der Reaktionsscheibe 48 wird
der Eingriffsabschnitt 281a zurückgezogen. Zusätzlich wird das
zweite Element 282 einstückig mit dem dritten Element 283 ebenfalls
zurückgezogen.
Der Zurückziehungsbetrag
des Eingabeelementes 28 relativ zu dem Leistungskolben 22 ist
annähernd
gleich wie der Abstand α zwischen
dem Luftventilsitz 28a und dem Umgebungsdruckdichtabschnitt 35a während des Übergangs
des Ventilmechanismusses 34 von dem Abgabekrafterhöhungszustand
zu dem Abgabekrafthaltezustand. Währenddessen ist der Zurückziehungsbetrag
der Reaktionsscheibe 48 annähernd gleich wie ein Abstand
(C+E-A) während
des Übergangs
des Ventilmechanismusses 34 von dem Abgabekrafterhöhungszustand
zu dem Abgabekrafthaltezustand.
-
Bei
dem Übergang
des Ventilmechanismusses 34 von dem Abgabekrafterhöhungszustand
zu dem Abgabekrafthaltezustand bewirkt das Zurückziehen der Reaktionsscheibe 48,
dass die Reaktionsscheibe 48 mit dem ersten Element 281 in
Kontakt gelangt. Jedoch wird die Reaktionskraft entsprechend der
Abgabekraft von der Abgabestange 49 nicht auf das Eingabeelement 28 übertragen.
In dem vorstehend beschriebenen Zustand ist die durch die Betätigung des
Fahrers auf das Bremspedal 80 aufgebrachte Eingabekraft
auf das Eingabeelement 28 auf Fi1 festgelegt, wie dies
in der 6 gezeigt ist. Die von der Abgabestange 49 auf
den Hauptzylinder 52 aufgebrachte Abgabekraft wird Fo1,
wie dies ebenfalls in der 6 gezeigt
ist. Die vorstehende Beschreibung gibt an, dass der „Sprung-Vorgang" ausgeführt wird.
Der Sprung-Vorgang stellt den Abgabewert dar, der direkt von Null
auf Fo1 erhöht
wird, wenn das Eingabeelement 28 mit der konstanten Eingabekraft
Fi1 ohne die Reaktionskraft von der Reaktionsscheibe 48 beaufschlagt
wird. Der durch den Sprungvorgang erzeugte Abgabewert Fo1 (Sprung-Abgabekraft)
beruht auf dem Abstand (C+E-A), der annähernd gleich ist wie der nach
hinten gerichtete Ausdehnungsbetrag der Reaktionsscheibe 48.
-
Als
nächstes
wird der selbstbetätigte
Betrieb oder der automatische Betrieb des Aktuators 41 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung näher beschrieben.
Wenn die Solenoidspule 42 mit dem Betrag des elektrischen
Stroms i0.5 durch die elektronische Steuervorrichtung 50 elektrisch
gesteuert wird, wird zwischen dem bewegbaren Kern 45 und
dem ortsfesten Kern 44 eine elektromagnetische Anziehungskraft
erzeugt. Demgemäß werden
der bewegbare Kern 45 und das dritte Element 283 in
der nach vorn gerichteten Richtung relativ zu dem Leistungskolben 22 und
dem zweiten Element 282 gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder 91 vorgeschoben.
Entsprechend dieser nach vorn gerichteten Bewegung des bewegbaren
Kerns 45 und des dritten Elementes 283 wird das über den
Eingriffsabschnitt 281a mit dem nach innen gerichteten Flanschabschnitt 45a des
bewegbaren Kerns 45 eingreifende erste Element 281 relativ
zu dem Leistungskolben 22 und dem zweiten Element 282 in
der nach vorn gerichteten Richtung bewegt. Aufgrund der nach vorn
gerichteten Bewegung des bewegbaren Kerns 45, des dritten
Elements 283 und des ersten Elements 281 über einen
Abstand C gelangts der vordere Endabschnitt des ersten Elementes 281 in Kontakt
mit der hinteren Fläche
der Reaktionsscheibe 48.
-
Das
zwischen dem ersten Element 281 und dem bewegbaren Kern 45 angeordnete
ringartige Gummielement 281c ist in der nach hinten gerichteten
Richtung und in der nach vorn gerichteten Richtung elastisch verformbar.
Dadurch werden der bewegbare Kern 45 und das dritte Element 283 weiter in
der nach vorn gerichteten Richtung bewegt, nachdem die Reaktionsscheibe 48 mit
dem ersten Element 281 in Kontakt gelangt ist. In dem vorstehend beschriebenen
Zustand wird der Verformungsbetrag des Gummielementes 281c zu
D0.5. Die nach vorn gerichtete Bewegung des bewegbaren Kerns 45 und des
dritten Elements 283 ist gleich wie der Abstand D0.5, nachdem
die Reaktionsscheibe 48 mit dem ersten Element 281 in
Kontakt gelangt ist. Die durch den Aktuator 41 erzeugte
Antriebskraft wird zu Fa0.5 bezüglich
dem der Solenoidspule 42 zugeführten Strombetrag i0.5. Dadurch
wird das erste Element 281 durch die Antriebskraft Fa0.5
des Aktuators 41 in der nach vorn gerichteten Richtung
vorgeschoben.
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Gemäß der nach
vorn gerichteten Bewegung des dritten Elementes 283 um einen Abstand (C+D0.5)
gelangt der Unterdruckdichtabschnitt 35b in Kontakt mit
dem Unterdruckventilsitz 22b, wobei das Unterdruckventil
V2 geschlossen wird. Daher richtet der Ventilmechanismus 34 den
Abgabekrafthaltezustand ein. Darüber
hinaus wird der Umgebungsdichtabschnitt 35a von dem Luftventilsitz 28a getrennt,
und somit wird das Luftdruckventil V1 geöffnet. Daher richtet der Ventilmechanismus 34 den
Abgabekrafterhöhungszustand
ein. In dem vorstehend beschriebenen Zustand wird der Zwischenraum
zwischen dem Umgebungsdichtabschnitt 35a und dem Luftventilsitz 28a gleich
wie der Abstand (C+D0.5-A).
-
Beim
Einrichten des Abgabekrafterhöhungszustands
des Ventilmechanismusses 34 wird die nach vorn gerichtete
Kraft auf den Leistungskolben 22 und auf beide bewegbaren
Wände 17, 20 aufgebracht,
wobei der Leistungskolben 22 relativ zu dem Gehäuse 14 nach
vorn bewegt wird. Entsprechend der nach vorn gerichteten Bewegung
des Leistungskolbens 22 wird die Reaktionsscheibe 48 durch
den Leistungskolben 22 und die Abgabestange 49 zusammengedrückt und
verformt, und sie dehnt sich aus oder verformt sich in der nach
hinten gerichteten Richtung. Das erste Element 281, das
Gummielement 281c, der bewegbare Kern 45 und das
dritte Element 283 nehmen die Reaktionskraft entsprechend
der Abgabekraft der Abgabestange 49 auf und werden somit
in der nach hinten gerichteten Richtung zurückgezogen.
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Beim
Zurückziehen
des ersten Elementes 281, des Gummielementes 281c,
des bewegbaren Kerns 45 und des dritten Elementes 283 schaltet
der Ventilmechanismus 34 von dem Abgabekrafterhöhungszustand
zu dem Abgabekrafthaltezustand um. Der Ausdehnungsbetrag der Reaktionsscheibe 48 ist gleich
wie der Abstand (C+D0.5-A) zwischen dem Umgebungsdichtabschnitt 35a und
dem Luftventilsitz 28a. In dem vorstehend beschriebenen
Zustand wird die Antriebskraft Fa0.5 von dem Aktuator 41 entsprechend
dem Strombetrag i0.5 auf das erste Element 281 aufgebracht.
Der vorstehend beschriebene Zustand stellt den „Sprung-Vorgang" dar, der bei der
Abgabekraft Fo0.5 durch die Unterdruckservoeinheit 10 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
-
Wenn
der Aktuator 41 nicht aktiv ist und der normale Bremsvorgang
durch den Fahrer ausgeführt wird,
beträgt
die Abgabekraft des Sprung-Vorgangs Fo1 entsprechend dem Ausdehnungsbetrag
(C+E-A) der Reaktionsscheibe 48, wie dies vorstehend beschrieben
ist. Andererseits beträgt
bei dem selbstbetätigten
Betrieb oder dem automatischen Betrieb des Aktuators 41 der
Ausdehnungsbetrag der Reaktionsscheibe 48 (C+D0.5-A), wie
dies vorstehend beschrieben ist. Da der Betrag D0.5 kleiner ist
als der Zwischenraum E, ist der Betrag (C+D0.5-A) kleiner als (C+E-A). Dadurch ist
die durch den selbstbetätigten
Betrieb oder den automatischen Betrieb des Aktuators 41 erzeugte
Abgabekraft Fo0.5 des Sprung-Vorgangs kleiner als die bei dem normalen Bremsvorgang
durch den Fahrer erzeugte Abgabekraft Fo1 (8).
-
Die
Abgabekraft des Sprung-Vorgangs durch die Unterdruckservoeinheit 10 der
vorliegenden Erfindung wird während
des normalen Bremsvorgangs durch den Fahrer auf Fo1 festgelegt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann jedoch die Abgabekraft gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
kontinuierlich gesteuert werden, wobei die Abgabekraft Fo1 beträgt oder
kleiner ist als jene während
des selbstbetätigten
Betriebs des Aktuators 41, wenn der Strom innerhalb eines
Bereiches zwischen i0.5 und i1 gesteuert wird. Wenn der normale
Bremsvorgang durchgeführt
wird, wird daher die Abgabekraft des Sprung-Vorgangs auf den vorbestimmten
Wert (Fo1) aufrechterhalten. Wenn der selbstbetätigte Betrieb des Aktuators 41 durchgeführt wird,
wird die Abgabekraft des Sprung-Vorgangs kleiner als die Abgabekraft
(Fo1) des Sprung-Vorgangs durch den normalen Bremsvorgang durch
den Fahrer festgelegt. Demgemäß kann eine
genaue Steuerung der Abgabekraft und ein feinfühliger Bremsvorgang wie zum Beispiel
während
einer Steuerung des Abstands zwischen Fahrzeugen durch die Unterdruckservoeinheit 10 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.
-
Unter
Bezugnahme auf die 4 ist ein erstes Vergleichsbeispiel
so aufgebaut, dass der vordere Endabschnitt des zweiten Elementes 282 in
dem konkaven oder vertieften Abschnitt 281d angeordnet ist
und gleitend zurück-
und vorbewegbar ist. Der konkave oder vertiefte Abschnitt 281d ist
in der nach hinten gerichteten Richtung offen und an dem hinteren
Abschnitt des ersten Elementes 281 angeordnet. Die Bodenfläche des
konkaven Abschnitts 281d ist mit dem vorderen Endabschnitt
des zweiten Elements 282 in Kontakt. Des weiteren kann
das erste Element 281 in der nach hinten gerichteten Richtung aufgrund
der nach hinten gerichteten Ausdehnung der Reaktionsscheibe 48 zurückgezogen
werden. Jedoch kann das erste Element 281 in Kontakt mit
einem Abschnitt 46a mit abgestuftem Innendurchmesser des
Führungselementes 46 gelangen,
wodurch der Zurückziehungsbetrag
des ersten Elementes 281 in der nach hinten gerichteten
Richtung auf einen vorbestimmten Wert F reguliert wird. Die mit
diesem ersten Vergleichsbeispiel verknüpften anderen Abschnitte und
Bauteile sind die gleichen wie bei dem vorstehend beschriebenen
ersten Ausführungsbeispiel,
so dass eine nähere
Erläuterung
dieser Bauteile und des damit verbundenen Betriebs hierin nicht wiederholt
werden, um die Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels zu vereinfachen.
-
Gemäß diesem
ersten Vergleichsbeispiel entspricht beim normalen Bremsvorgang
durch den Fahrer die Abgabekraft des Sprung-Vorgangs dem Zwischenraum C zwischen
der hinteren Fläche
der Reaktionscheibe 48 und dem vorderen Endabschnitt des
ersten Elementes 281.
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Bei
dem selbstbetätigten
Betrieb oder dem automatischen Betrieb des Aktuators 41 gemäß dem ersten
Vergleichsbeispiel wird die elektromagnetische Anziehungskraft zwischen
dem bewegbaren Kern 45 und dem ortsfesten Kern 44 erzeugt,
wenn die Solenoidspule 42 mit dem Betrag des elektrischen
Stroms i1 durch die elektronische Steuervorrichtung 50 elektrisch
gesteuert wird. Demgemäß werden
der bewegbare Kern 45 und das dritte Element 283 in
der nach vorn gerichteten Richtung relativ zu dem Leistungskolben 22 und
dem zweiten Element 282 gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder 91 vorgeschoben.
Entsprechend dieser nach vorn gerichteten Bewegung des bewegbaren
Kerns 45 und des dritten Elements 283 wird das über den
Eingriffsabschnitt 281a mit dem vorderen Flanschabschnitt 45a des
bewegbaren Kerns 45 eingreifende erste Element 281 in
der nach vorn gerichteten Richtung relativ zu dem Leistungskolben 22 und
dem zweiten Element 282 bewegt. Durch die nach vorn gerichtete
Bewegung des bewegbaren Kerns 45, des dritten Elements 283 und
des ersten Elements 281 um den Abstand C gelangt der vordere Endabschnitt des
ersten Elementes 281 in Kontakt mit der hinteren Fläche der
Reaktionsscheibe 48.
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Das
zwischen dem ersten Element 281 und dem bewegbaren Kern 45 angeordnete
ringartige Gummielement 281c wird in der nach hinten gerichteten
Richtung und in der nach vorn gerichteten Richtung elastisch verformt.
Dadurch werden der bewegbare Kern 45 und das dritte Element 283 weiter
in der nach vorn gerichteten Richtung bewegt, nachdem die Reaktionsscheibe 48 mit
dem ersten Element 281 in Kontakt gelangt ist. In dem vorstehend
beschriebenen Zustand wird der Verformungsbetrag des Gummielementes 281c zu
D1. Die nach vorn gerichtete Bewegung des bewegbaren Kerns 45 und
des dritten Elements 283 ist gleich wie der Abstand D1,
nachdem die Reaktionsscheibe 48 mit dem ersten Element 281 in
Kontakt gelangt ist. Die durch den Aktuator 41 erzeugte
Antriebskraft wird zu Fa1 entsprechend dem der Solenoidspule 42 zugeführten Strombetrag
i1. Dadurch wird das erste Element 281 durch die Antriebskraft
Fa1 des Aktuators 41 in der nach vorn gerichteten Richtung
vorgeschoben.
-
Gemäß der nach
vorn gerichteten Bewegung des dritten Elements 283 über einen
Abstand (C+D1) gelangt der Unterdruckdichtabschnitt 35b in
Kontakt mit dem Unterdruckventilsitz 22b, wobei das Unterdruckventil
V2 geschlossen wird. Dadurch richtet der Ventilmechanismus 34 den
Abgabekrafthaltezustand ein. Darüber
hinaus wird der Umgebungsdichtabschnitt 35a von dem Luftventilsitz 28a getrennt,
wobei das Luftdruckventil V1 geöffnet
wird. Dadurch richtet der Ventilmechanismus 34 den Abgabekrafterhöhungszustand
ein. In dem vorstehend beschriebenen Zustand ist der Zwischenraum
zwischen dem Umgebungsdichtabschnitt 35a und dem Luftventilsitz 28a gleich
wie ein Abstand (C+D1-A).
-
Beim
Einrichten des Abgabekrafterhöhungszustands
des Ventilmechanismusses 34 wird die nach vorn gerichtete
Kraft auf den Leistungskolben 22 und beiden bewegbaren
Wänden 17, 20 aufgebracht,
wobei der Leistungskolben 22 relativ zu dem Gehäuse 14 nach
vorn bewegt wird. Entsprechend der nach vorn gerichteten Bewegung
des Leistungskolbens 22 wird die Reaktionsscheibe 28 durch
den Leistungskolben 22 und die Abgabestange 49 zusammengedrückt und
verformt, und sie dehnt sich in der nach hinten gerichteten Richtung
aus. Das erste Element 281, das Gummielement 281c,
der bewegbare Kern 45 und das dritte Element 283 nehmen
die Reaktionskraft entsprechend der Abgabekraft von der Abgabestange 49 auf,
so dass sie in der nach hinten gerichteten Richtung zurückgezogen
werden.
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Wenn
der Betrag der nach hinten gerichteten Ausdehnung der Reaktionsscheibe 48 geringer
ist als der Betrag (C+F), wird die Abgabekraft Fo1.5 erzeugt, die
gemäß der 9 dem
Strombetrag i1.5 entspricht. Anders gesagt ist die durch die Unterdruckservoeinheit 10 erzeugte
Abgabekraft annähernd
proportional zu dem Strombetrag.
-
Nach
dem Zurückziehen
des ersten Elements 281, des Gummielements 281c,
des bewegbaren Kerns 45 und des dritten Elements 283,
und wenn der Betrag der nach hinten gerichteten Ausdehnung der Reaktionsscheibe 48 zu
(C+F) wird, oder anders gesagt wenn das erste Element 281 mit
dem Abschnitt 46a mit abgestuftem Innendurchmesser des
Führungselementes 46 in
Kontakt ist, wird die Reaktionskraft entsprechend der Abgabekraft
der Abgabestange 49 nicht länger zu dem Gummielement 281c,
dem bewegbaren Kern 45 und dem dritten Element 283 über die
Reaktionsscheibe 48 übertragen.
Anders gesagt wird die annähernd
proportionale Beziehung zwischen dem Strombetrag und der Abgabekraft aufgehoben,
und durch die Unterdruckservoeinheit 10 wird unmittelbar
die maximale Abgabekraft Fo2 erzeugt.
-
Entsprechend
dem Anstieg des Betrags des elektrischen Stroms nach dem vorstehend
beschriebenen Zustand wird die Antriebskraft des bewegbaren Kerns 45 nur
zum Verformen des Gummielementes 281c aufgebracht, wobei
der Umgebungsdichtabschnitt 35a von Luftventilsitz 28a getrennt
wird. Dadurch wird das Luftdruckventil V1 geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt
beträgt
die durch die Unterdruckservoeinheit 10 erzeugte maximale
Abgabekraft Fo2 (9). Unter der Annahme, dass
der Verformungsbetrag des Gummielementes 281c von dem Zustand, in
dem das erste Element 281 in Kontakt mit der Reaktionsscheibe 48 ist,
bis zu dem Zustand, in dem sich der Betrag des erzeugten elektrischen
Stroms zu i2 geändert
hat, auf D2 festgelegt ist, wird der Abstand zwischen dem Luftventilsitz 28a und
dem Umgebungsdichtabschnitt 35a während der Erzeugung der maximalen
Abgabekraft Fo2 zu (C+D2-A).
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Die
Abgabekraft des Sprung-Vorgangs durch die Unterdruckservoeinheit 10 von
diesem Ausführungsbeispiel
kann während
des normalen Bremsvorgangs durch den Fahrer auf Fo1 aufrechterhalten werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel
zusätzlich
die Abgabekraft kontinuierlich proportional innerhalb des Bereiches
zwischen der Abgabekraft des Sprung-Vorgangs (Fo1) und der vorbestimmten
Abgabekraft (Fo3) entsprechend dem der Solenoidspule 42 während des
selbstbetätigten
Betriebs des Aktuators 41 zugeführten Strombetrag gesteuert
werden. Darüber
hinaus wird durch den Rücksprung-Vorgang
von dem Zustand bei der vorbestimmten Abgabekraft (Fo3) die maximale
Abgabekraft erzeugt. Daher ist die Unterdruckservoeinheit 10 gemäß dem ersten
Vergleichsbeispiel für
eine Steuerung des Abstands zwischen Fahrzeugen hervorragend geeignet,
die einen feinfühligen
Bremsvorgang erfordert. Des weiteren dient die Unterdruckservoeinheit 10 gemäß dem ersten
Vergleichsbeispiel als eine Druckerhöhungsquelle für eine Lenksteuerung
durch Bremsen wie zum Beispiel eine VSC-Steuerung, die ein Aufbringen der
maximalen Abgabekraft von der Unterdruckservoeinheit 10 mit einem
hohen Ansprechverhalten erfordert.
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Unter
Bezugnahme auf die 5 ist ein zweites Vergleichsbeispiel
so aufgebaut, dass zusätzlich
zu dem Aufbau des ersten Vergleichsbeispiels ein vorbestimmter Zwischenraum
G zwischen dem Gummielement 281c und dem bewegbaren Kern 45 definiert
ist. Die anderen Abschnitte und Bauteile des zweiten Vergleichsbeispiels
sind identisch mit jenen des ersten Vergleichsbeispiels, so dass
eine nähere
Erläuterung
dieser Merkmale hierin nicht wiederholt wird.
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Bei
dem zweiten Vergleichsbeispiel entspricht beim normalen Bremsvorgang
durch den Fahrer die Abgabekraft des Sprung-Vorgangs durch die Unterdruckservoeinheit 10 dem
Zwischenraum C zwischen der hinteren Fläche der Reaktionsscheibe 48 und
der vorderen Endfläche
des ersten Elementes 281.
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Während des
selbstbetätigten
Betriebs oder des automatischen Betriebs des Aktuators 41 wird die
elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem bewegbaren Kern 45 und
dem ortsfesten Kern 44 erzeugt, wenn die Solenoidspule 42 mit
dem Betrag i1 des elektrischen Stroms durch die elektronische Steuervorrichtung 50 elektrisch
gesteuert wird. Demgemäß werden
der bewegbare Kern 45 und das dritte Element 283 in
der nach vorn gerichteten Richtung relativ zu dem Leistungskolben 22 und
dem zweiten Element 282 gegen die nach hinten gerichtete
Kraft von der Ventilfeder 91 vorgeschoben. Entsprechend
der nach vorn gerichteten Bewegung des bewegbaren Kerns 45 und
des dritten Elements 283 gelangt der nach innen gerichtete
Flanschabschnitt 45a des bewegbaren Kerns 45 in
Kontakt mit dem Gummielement 281c, um so den Zwischenraum
G auszugleichen oder zu beseitigen. Beim Kontakt des nach innen
gerichteten Flanschabschnitts 45a des bewegbaren Kerns 45 mit
dem Gummielement 281c wird das über den Eingriffsabschnitt 281a mit
dem bewegbaren Kern 45 eingreifende erste Element 281 in
der nach vorn gerichteten Richtung vorgeschoben.
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Bei
der nach vorn gerichteten Bewegung des bewegbaren Kerns 45,
des dritten Elements 283 und des ersten Elements 281 über einen
Abstand (C+G) gelangt der vordere Endabschnitt des ersten Elementes 281 in
Kontakt mit der hinteren Fläche
der Reaktionsscheibe 48.
-
Das
zwischen dem ersten Element 281 und dem bewegbaren Kern 45 angeordnete
ringartige Gummielement 281c ist in der nach hinten gerichteten
Richtung und in der nach vorn gerichteten Richtung elastisch verformbar.
Daher werden der bewegbare Kern 45 und das dritte Element 283 weiter
in der nach vorn gerichteten Richtung bewegt, nachdem die Reaktionsscheibe 48 mit
dem ersten Element 281 in Kontakt gelangt ist. In dem vorstehend
beschriebenen Zustand wird der Verformungsbetrag des Gummielementes 281c zu
D1. Die nach vorn gerichtete Bewegung des bewegbaren Kerns 45 und
des dritten Elements 283 ist gleich wie der Abstand D1,
nachdem das erste Element 281 in Kontakt mit der Reaktionsscheibe 48 gelangt
ist. Die durch den Aktuator 41 erzeugte Antriebskraft wird
auf Fa1 festgelegt, die gleich ist wie die auf die Solenoidspule 42 aufgebrachte
Eingabekraft Fi1. Dadurch wird das erste Element 281 durch
die Antriebskraft Fa1 des Aktuators 41 in der nach vorn
gerichteten Richtung vorgeschoben.
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Wenn
sich das dritte Element 283 über einen Abstand (C+G+D1)
nach vorn bewegt, gelangt der Unterdruckdichtabschnitt 35b in
Kontakt mit dem Unterdruckventilsitz 22b, und somit wird
das Unterdruckventil V2 geschlossen. Dadurch richtet der Ventilmechanismus 34 den
Abgabekrafthaltezustand ein. Darüber
hinaus wird der Umgebungsdichtabschnitt 35a von dem Luftventilsitz 28a getrennt,
so dass das Luftdruckventil V1 geöffnet wird. Dadurch richtet
der Ventilmechanismus 34 den Abgabekrafterhöhungszustand
ein. In dem vorstehend beschriebenen Zustand ist der Zwischenraum
zwischen dem Umgebungsdichtabschnitt 35a und dem Luftventilsitz 28a gleich
wie ein Abstand (C+G+D1-A).
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Beim
Einrichten des Abgabekrafterhöhungszustands
des Ventilmechanismusses 34 wird die nach vorn gerichtete
Bewegungskraft auf den Leistungskolben 22 und beide bewegbare
Wände 17, 20 aufgebracht,
wodurch sich der Leistungkolben 22 relativ zu dem Gehäuse 14 nach
vorn bewegt. Entsprechend der nach vorn gerichteten Bewegung des
Leistungskolbens 22 wird die Reaktionsscheibe 48 durch den
Leistungskolben 22 und die Abgabestange 49 zusammengedrückt und
verformt, und sie dehnt sich aus oder verformt sich in der nach
hinten gerichteten Richtung. Das erste Element 281, das
Gummielement 281c, der bewegbare Kern 45 und das
dritte Element 283 nehmen die Reaktionskraft entsprechend
der Abgabekraft von der Abgabestange 49 auf, so dass sie
in der nach hinten gerichteten Richtung zurückgezogen werden. In dem vorstehend
beschriebenen Zustand ist der Betrag der nach hinten gerichteten
Ausdehnung der Reaktionsscheibe 48 gleich wie (C+G+D1-A),
wobei die Abgabekraft (Fo1) des Sprung-Vorgangs entsprechend dem
Ausdehnungsbetrag (C+G+D1-A) erzeugt wird.
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Wenn
der Ausdehnungsbetrag der Reaktionsscheibe 48 geringer
wird als (C+F), wird die Abgabekraft Fo15 entsprechend dem Strombetrag
i15 erzeugt, wie dies in der 10 gezeigt
ist. Anders gesagt hat die durch die Unterdruckservoeinheit 10 erzeugte
Abgabekraft einen annähernd
proportionalen Bezug zu dem Strombetrag.
-
Nach
dem Zurückziehen
des ersten Elementes 281, des Gummielementes 281c,
des bewegbaren Kerns 45 und des dritten Elements 283 und
wenn der nach hinten gerichtete Ausdehnungsbetrag der Reaktionsscheibe 48 zu
(C+F) wird, oder anders gesagt wenn das erste Element 281 in
Kontakt mit dem Abschnitt 46a mit abgestuftem Innendurchmesser des
Führungselementes 46 ist,
wird die Reaktionskraft entsprechend der Abgabekraft der Abgabestange 49 nicht
länger
zu dem Gummielement 281c, dem bewegbaren Kern 45 und
dem dritten Element 283 über die Reaktionsscheibe 48 übertragen.
Die annähernd
proportionale Beziehung zwischen dem Strombetrag und der Abgabekraft
wird aufgehoben, und durch die Unterdruckservoeinheit 10 wird
unmittelbar die maximale Abgabekraft Fo2 erzeugt.
-
Durch
das Einstellen eines größeren Strombetrags
als der Strombetrag i3 nach dem vorstehend beschriebenen Zustand
wird die Antriebskraft des bewegbaren Kerns 45 nur zum
Verformen des Gummielementes 281c aufgebracht, wobei der
Umgebungsdichtabschnitt 35a von dem Luftventilsitz 28a getrennt
wird. Dadurch wird das Luftdruckventil V1 geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt
wird die maximale Abgabekraft Fo2 durch die Unterdruckservoeinheit 10 erzeugt,
wie dies in der 10 gezeigt ist. Unter der Annahme,
dass der Verformungsbetrag des Gummielementes 281c von
dem Zustand, in dem das erste Element 281 in Kontakt mit
der Reaktionsscheibe 48 ist, bis zu dem Zustand, in dem
sich der Betrag des erzeugten Stroms zu i2 geändert hat, auf D2 festgelegt
ist, wird der Abstand zwischen dem Luftventilsitz 28a und
dem Umgebungsdichtabschnitt 35a während der Erzeugung der maximalen
Abgabekraft Fo2 zu (C+D2-A).
-
Wie
dies vorstehend beschrieben ist, kann die für das zweite Vergleichsbeispiel
während
des normalen Bremsvorgangs durch den Fahrer erforderliche vorbestimmte
Abgabekraft des Sprung-Vorgangs
größer als
jene aufrechterhalten werden, die für das erste Vergleichsbeispiel
erforderlich ist. Des weiteren kann die Abgabekraft gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel
kontinuierlich proportional innerhalb des Bereiches zwischen der
Abgabekraft des Sprung-Vorgangs (Fo11) und der vorbestimmten Abgabekraft
(Fo33) entsprechend dem der Solenoidspule 42 während des
selbstbetätigten
Betriebs des Aktuators 41 zugeführten Strombetrag gesteuert werden.
Zusätzlich
kann die maximale Abgabekraft durch den Rücksprung-Vorgang von der vorbestimmten
Abgabekraft (Fo33) erzeugt werden. Daher kann eine kontinuierliche
Abgabekraftsteuerung mit einer großen Abgabekraft ausgeführt werden,
die ab dem Anfangszustand des selbstbetätigten Betriebs des Aktuators 41 erzeugt
wird. Des weiteren kann die Unterdruckservoeinheit 10 gemäß dem zweiten
Vergleichsbeispiel als die Druckerhöhungsquelle für die Lenksteuerung
durch Bremsen wie zum Beispiel die VSC-Steuerung dienen, die das
Aufbringen einer maximalen Abgabekraft von der Unterdruckservoeinheit 10 mit
einem hohen Ansprechverhalten erfordert.
-
Zusätzlich wird
der Zurückziehungsbetrag des
Eingabeelementes 28 genau bestimmt, um den vorstehend beschriebenen
wirkungsvollen Betrieb während
des selbstbetätigten
Betriebs des Aktuators 41 auszuführen. Daher ist der Abstand
H zwischen dem in den 4 und 5 gezeigten
Keilelement 32 und dem in dem Leistungskolben 22 radial
definierten Loch 33 zum Beispiel so festgelegt, dass er größer als
der Zwischenraum F ist.
-
Die
verschiedenen Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind im Zusammenhang mit einer Unterdruckservoeinheit 10 der
Tandembauart beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise
darauf beschränkt.
Zum Beispiel kann die Erfindung an einer Einfach-Unterdruckservoeinheit
angepasst sein, während
sie die gleichen Vorteile wie bei der Unterdruckservoeinheit 10 der Tandembauart
bewirkt. Obwohl der Aktuator 41 die Gestalt der elektromagnetischen
Solenoidspule 42, des elektromagnetischen bewegbaren Kerns 45,
des elektromagnetischen ortsfesten Kerns 44 und des elektromagnetischen
Jochs 43 hat, ist die Erfindung außerdem nicht darauf beschränkt. Solange
die Unterdruckservoeinheit eine zweite Bremskraft erzeugen kann,
die von der ersten Bremskraft verschieden ist, die durch die Betätigung des
Bremspedals durch den Fahrer erzeugt wird, können die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Auch wenn das ringartige
Gummielement 281c als ein Kraftübertragungselement eingesetzt
wird, kann zusätzlich
ein anderes Kraftübertragungselement
eingesetzt werden. Solange das Kraftübertragungselement einen Verformungswiderstand
erzeugen kann, sind andere Kraftübertragungselemente wie
zum Beispiel eine Metallfeder und ein aus Harz geschaffenes Element
möglich.
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In
der vorherigen Beschreibung wurden die Prinzipien, bevorzugte Ausführungsbeispiele
und Betriebsweisen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Jedoch
ist die zu schützende
Erfindung nicht so zu interpretieren, dass sie durch die offenbarten
besonderen Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist. Des weiteren sind die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele
als darstellend und nicht als beschränkend zu betrachten. Abwandlungen
und Änderungen
können
durch Dritte mit Äquivalenten
geschaffen werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu
verlassen. Demgemäß wird ausdrücklich betont, dass
alle derartigen Abwandlungen, Änderungen
und Äquivalente
innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung fallen, der durch
die angehängten
Ansprüche
definiert ist.
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Eine
Unterdruckservoeinheit ist mit einem Aktuator zum Steuern des Abstands
zwischen dem mit einer Reaktionsscheibe eingreifenden Abschnitt des
ersten Eingabeelements und dem Luftventilsitz als Reaktion auf eine
Antriebskraft vorgesehen. Die Unterdruckservoeinheit hat des weiteren
ein zwischen dem ersten Eingabeelement und einem bewegbaren Kern
angeordnetes Gummielement. Das Gummielement ist als Reaktion auf
die relative Bewegung des ersten Eingabeelementes und des bewegbaren
Elementes verformbar, das einen Abschnitt des Aktuators ausbildet.
Wenn der Aktuator nicht aktiv ist, ist ein axialer Raum zwischen
dem Reaktionselement und dem ersten Eingabeelement und zwischen
dem ersten Eingabeelement und dem zweiten Eingabeelement ausgebildet.