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Die
Erfindung betrifft einen pneumatischen Servomotor zur Bremsunterstützung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Die
Servomotoren dieses Typs weisen in bekannter Weise eine Unterdruckkammer
und eine Arbeitskammer auf, die durch eine dichte Membran voneinander
getrennt sind, welche von einer Schürze getragen ist, die einem
Kolben zugeordnet ist, der sich aufgrund einer Druckdifferenz zwischen
den beiden Kammer in die eine Richtung und durch eine Rückstellfeder
in die andere Richtung axial verlagern kann.
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Der
Kolben des Servomotors ist zwischen einer von einem Bremspedal betätigten Steuerstange und
einer Schubstange angebracht, welche einen Kolben eines Hauptbremszylinders
(im Allgemeinen den Primärkolben
eines Tandemhauptzylinders) antreibt.
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An
ihrem servomotorseitigen Ende endet die Steuerstange in einen Tauchkolben,
der in einer Aufnahme des Kolbens in eine axiale Translationsbewegung
geführt
ist. Diese Aufnahme mündet
auf eine Reaktionsscheibe, die aus einem Material besteht, das nicht
zusammendrückbar
ist, z.B. Elastomer oder dergleichen, und die zwischen dem Kolben
und der Schubstange angeordnet ist.
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Ein
Dreiwegeventil ist im Kolben um die Steuerstange angebracht und
weist ein ringförmiges Ventilelement
auf, das mit einem am Kolben ausgebildeten Dichtsitz und einem am
Tauchkolben ausgebildeten Dichtsitz zusammenwirkt. Dieses Ventil
wird durch die Verlagerung der Steuerstange betätigt und steuert die Versorgung
des Servomotors mit atmosphärischer
Luft.
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In
der Ruhestellung, in einem Zustand, in dem keine Bremsung erfolgt,
ist die Arbeitskammer des Servomotors durch das Ventilelement des
Dreiwegeventils von der Außenatmosphäre getrennt
und mit der Unterdruckkammer verbunden, die selbst mit einer Unterdruckquelle
wie etwa dem Ansaugkrümmer
des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs verbunden ist. Wenn der Fahrer
auf das Bremspedal drückt,
wird die Steuerstange zum Servomotor verlagert und betätigt das
Dreiwegeventil, bei dem das Ventilelement die Verbindung zwischen
den beiden Kammern trennt und einen Durchgang zur Versorgung der
Arbeitskammer mit atmosphärischer
Luft öffnet.
Unter der Wirkung der allmählich
steigenden Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern verlagert
der Kolben des Servomotors die Schubstange zum Hauptzylinder zur
Beseitigung der mechanischen Spiele im Bremskreis während einer
Anfangsphase der Bremsung, die Sprungphase genannt wird, und wenn
der Fahrer weiterhin auf das Bremspedal drückt, steigt dann allmählich der
Druck in der Arbeitskammer des Servomotors, und der Ausgangsdruck
des Hauptzylinders steigt linear in Abhängigkeit von der auf die Steuerstange
aufgebrachten Kraft bis zu einer Sättigungsphase an, in der die
von dem Servomotor gelieferte Unterstützung maximal ist und nicht
mehr ansteigt, wobei der Druck in der Arbeitskammer dem atmosphärischen
Druck entspricht.
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Bei
diesem Betrieb ist der Druck am Ausgang des Hauptzylinders sowohl
von der von dem Servomotor gelieferten Unterstützung als auch von dem Wert
dieses Drucks am Ende der Sprungphase bei einer bestimmten auf die
Steuerstange ausgeübten
Kraft bestimmt.
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Das
Ziel der Erfindung besteht insbesondere darin, bei einer Schnellbremsung
den Druck am Ausgang des Hauptzylinders am Ende der Sprungphase auf
einfache und wirtschaftliche Weise zu erhöhen, indem so wenig Zusatzteile
wie möglich
verwendet werden und der Platzverbrauch nicht wesentlich erhöht wird.
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Dazu
schlägt
sie einen pneumatischen Servomotor zur Bremsunterstützung des
vorgenannten Typs vor, der z.B. aus der
DE 198 35 772 A bekannt ist,
mit einem Kolben, der zwischen einer Steuerstange und einer Schubstange
angebracht ist, wobei die Steuerstange in einen Tauchkolben endet,
der in einer Aufnahme des Kolbens translatorisch geführt ist, und
einem Dreiwegeventil, das im Kolben um die Steuerstange angebracht
ist und ein Ventilelement aufweist, das mit einem Sitz des Kolbens
und mit einem Sitz des Tauchkolbens für die selektive Vesorgung des
Servomotors mit atmosphärischer
Luft zusammenwirkt, mit einer zylindrischen Hülse, die in der Aufnahme um
den Tauchkolben axial gleitend angebracht ist, und mit Mitteln,
die die Hülse
kontinuierlich elastisch zum Ventilelement des Dreiwegeventils so
beaufschlagen, dass dieses Ventilelement von seinem Sitz am Tauchkolben
entfernt und somit die Versorgung einer Arbeitskammer des Servomotors mit
atmosphärischer
Luft erhöht
wird, wobei dieser weiterhin Mittel zur axialen Blockierung der
Hülse in einer
von dem Ventilelement beabstandeten Stellung und Mittel zur Freigabe
der Hülse
aufweist, die auf die Verlagerungsgeschwindigkeit der Steuerstange und
des Tauchkolbens in Bremsrichtung ansprechen und die Hülse freigeben,
wenn diese Geschwindigkeit mindestens einem vorbestimmten Wert entspricht
oder größer ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Servomotor
ist es durch die Verlagerung der Hülse, die durch eine schnelle
Verlagerung der Steuerstange, d.h. bei einer Schnellbremsung, ausgelöst wird,
möglich,
die Sprungphase zu verlängern
und somit den Wert des Drucks am Ausgang des Hauptzylinders am Ende der
Sprungphase und auch während
der auf die Bremsung folgenden Phase bis zur Sättigung des Servomotors zu
erhöhen.
Somit ist der Druck am Ausgang des Hauptzylinders bei einer Schnellbremsung
bei gleicher auf die Steuerstange ausgeübten Kraft höher als
der Druck am Ausgang des Hauptzylinders bei einer normalen Bremsung.
Dadurch wird die Wirkung der Bremsung entsprechend verstärkt.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung sind die Mittel zur axialen Blockierung
der Hülse in
der Aufnahme zwischen dem Tauchkolben und dem Kolben angeordnet
und weisen ein elastisch verformbares Element zum Zurückhalten
der Hülse auf,
wobei dieses Element in einer ringförmigen Nut der im Kolben ausgebildeten
Aufnahme angebracht ist.
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Ein
Teil des Rückhalteelements
erstreckt sich zum Tauchkolben und liegt an einer Rampe oder an
einem schrägen
Oberflächenabschnitt
des Tauchkolbens an, um vom Tauchkolben entfernt zu werden und die
Hülse freizugeben,
wenn der Tauchkolben in Bezug auf den Kolben axial zur Schubstange
hin verlagert wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist das Rückhalteelement
aus einer Klammer aus Federstahldraht gebildet, die mindestens eine
Biegung aufweist, die in der Nut der Aufnahme aufgenommen ist, und
mindestens eine Biegung, die in einer Einkerbung der Hülse aufgenommen
ist.
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Diese
Mittel sind einfach, kostengünstig
und nehmen wenig Raum ein.
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Der
erfindungsgemäße Servomotor
weist auch Mittel auf, die von dem Kolben getragen sind und die
axiale Verlagerung der Hülse
zum Ventilelement begrenzen, wobei diese Mittel auch Mittel zur Begrenzung
der axialen Verlagerung des Tauchkolbens in Bezug auf den Kolben
bilden und es ferner ermöglichen,
die Hülse
nach einem Auslösen
bei einer Schnellbremsung in Bezug auf den Kolben in eine Ausgangsstellung
zurückzustellen.
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In
besonders vorteilhafter Weise sind diese Mittel zur Verlagerungsbegrenzung
durch einen Stift oder eine Krampe gebildet, die in Langlöcher der
zylindrischen Wände
des Kolbens und der Hülse
eingreift, wobei diese Langlöcher
eine begrenzte axiale Verlagerung des Stifts oder der Krampe in
Bezug auf den Kolben ermöglichen.
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Die
Erfindung wird beim Lesen der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung,
die sich auf die beigefügten
Zeichnungen bezieht, besser verstanden und weitere Merkmale, Einzelheiten
und Vorteile dieser Erfindung klarer. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht im Axialschnitt eines pneumatischen Unterstützungsservomotors
einer bekannten Art;
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2 eine
Teilansicht im größeren Maßstab eines
erfindungsgemäßen Servomotors;
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3 eine
Teilschnittansicht entlang der Linie III-III aus 2;
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4A eine
schematische perspektivische Explosionsansicht eines Abschnitts
des erfindungsgemäßen Servomotors;
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4B und 4C schematische perspektivische Teilansichten
im größeren Maßstab;
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5 einen
Graph, der die Veränderungen des
Drucks am Ausgang eines einem erfindungsgemäßen Servomotor zugeordneten
Hauptzylinders in Abhängigkeit
von der auf die Steuerstange des Servomotors ausgeübten Eingangskraft
darstellt;
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6 eine
schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsvariante;
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7 einen
Graph ähnlich
dem aus 5 für die Ausführungsvariante aus 6;
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8 und 9 Ansichten
einer weiteren Ausführungsvariante,
die den 6 und 7 entsprechen;
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10 eine
schematische Ansicht im Axialschnitt einer weiteren Ausführungsvariante;
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11 und 12 vergrößerte Teilansichten
im Axialschnitt und 13 eine vergrößerte Teilansicht
im Querschnitt der Variante aus 10.
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Üblicherweise
wird in der nachfolgenden Beschreibung der Bereich auf der linken
Seite in den Zeichnungen als vorne befindlich und der Bereich auf der
rechten Seite als hinten befindlich bezeichnet.
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In 1 ist
schematisch ein pneumatischer Servomotor 10 zur Bremsunterstützung der
bekannten Art dargestellt, der ein Gehäuse 12 aufweist, das eine
vordere Kammer 14 und eine hintere Kammer 16 begrenzt,
die durch eine dichte Membran 18 voneinander getrennt sind,
welche von einer starren Schürze 20 getragen
ist. Diese Schürze
weist eine mittlere Öffnung
auf, in der ein Kolben 22 befestigt ist, der axial im Servomotor 10 verlagert
werden kann.
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Eine
Steuerstange 24, die von einem Bremspedal (nicht dargestellt)
in die durch den Pfeil 26 angegebene Richtung betätigt wird,
erstreckt sich axial am hinteren Ende des Servomotors und trägt an ihrem
vorderen Ende einen Verteilertauchkolben 28, der an seinem
hinteren Ende mit einem ringförmigen Ventilelement
eines Dreiwegeventils 30 zusammenwirkt, das im röhrenförmigen hinteren
Ende des Kolbens 22 um die Steuerstange 24 angebracht
ist, um die hintere Kammer 16 oder Arbeitskammer des Servomotors 10 in
Abhängigkeit
von der Kraft, die von dem Bremspedal auf die Steuerstange 24 ausgeübt wird,
selektiv mit atmosphärischer
Luft zu versorgen.
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Der
Kolben 22 des Servomotors ist dazu vorgesehen, eine Schubstange 24 in
die durch den Pfeil 32 angegebene Richtung in eine axiale
Translationsbewegung anzutreiben, wobei sich die Schubstange zwischen
dem Kolben 22 und einem Primärkolben eines Tandemhauptzylinders
(nicht dargestellt) erstreckt, der mit dem vorderen Teil des Servomotors 10 verbunden
ist und die Versorgung eines Bremskreises mit unter Druck stehender
Bremsflüssigkeit ermöglicht.
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Eine
Druckfeder 36 ist im Servomotor in der vorderen Kammer 14 oder
Unterdruckkammer um die Schubstange 34 angebracht und ermöglicht es, den
Kolben 22 in eine hintere Stellung oder Ruhestellung zurückzustellen,
die in 1 dargestellt ist.
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An
ihrem hinteren Ende trägt
die Schubstange 34 eine Schale 38, die nach hinten
gerichtet ist und in der eine Reaktionsscheibe 40 aus im
Wesentlichen nicht zusammendrückbarem
Material, insbesondere aus Gummi oder aus Elastomer, aufgenommen
ist, auf der ein Teil 42 des Kolbens 22 des Servomotors
in Anlage gelangt. Der vordere Teil des Verteilertauchkolbens 28 ist
in einem axialen Durchgang 44 dieses Teils 42 des
Kolbens 22 translatorsich geführt und befindet sich in der
Ruhestellung in unmittelbarer Nähe
zur Reaktionsscheibe 40.
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Bei
einer Bremsung berührt
das vordere Ende des Verteiltauchkolbens 28 die Reaktionsscheibe 40,
um der Steuerstange 24 und dem Bremspedal die Reaktionskraft
zu übertragen,
die im Bremskreis erzeugt und über
den Primärkolben
des Hauptzylinders und über
die Schubstange 34 zur Reaktionsscheibe 40 übertragen
wird.
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Diese
Kraftrückkehr
wird von dem Fahrer gespürt
und ermöglicht
es ihm, die Kraft, die er über
das Bremspedal auf die Steuerstange 24 ausübt, in Abhängigkeit
von der durchzuführenden
Bremsung zu modulieren.
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Wie
in 5 schematisch dargestellt, weist die Veränderung
des Drucks Pmc am Ausgang des Hauptzylinders in Abhängigkeit
von der Eingangskraft Fe, die für
die Bremsung auf die Steuerstange 24 ausgeübt wird,
eine erste Phase 1 auf, die ein Totgang ist, eine zweite
Phase, die Sprungphase genannt wird, eine dritte Phase 3 zur
Bremsunterstützung
und eine letzte Phase 4 oder Sättigungsphase.
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Die
zweite Phase 2 entspricht dem Beginn der Versorgung der
Arbeitskammer 16 des Servomotors mit atmosphärischer
Luft. Wenn die Steuerstange 24 beginnt, in Bezug auf den
Kolben 22 des Servomotors 10 nach vorne verlagert
zu werden, trennt genauer gesagt das Ventilelement des Dreiwegeventils 30 zunächst die
Verbindung zwischen den beiden Kammern 14 und 16 des
Servomotors und öffnet dann
einen Durchgang für
die Versorgung der Kammer 16 mit atmosphärischer
Luft. Die Druckdifferenz, die dann zwischen den beiden Kammer 14 und 16 des
Servomotors gebildet wird, bewirkt eine Verlagerung des Kolbens 22 nach
vorne und eine Beseitigung der Totgänge im Bremskreis, wobei der
Druck der Bremsflüssigkeit
am Ausgang des Hauptzylinders am Ende der Sprungphase oder der Phase 2 bis auf
einen Wert Pmcl erhöht
wird. Wenn die auf die Steuerstange 24 ausgeübte Eingangskraft
Fe weiterhin steigt, wird anschließend während der Phase 3 mehr
Luft mit atmosphärischem
Druck in die Arbeitskammer 16 des Servomotors eingelassen,
bis der Druck in dieser Kammer 16 dem atmosphärischen Druck
entspricht. Der Servomotor 10 ist dann gesättigt. Wenn
die Eingangskraft Fe weiter steigt, steigt der Druck am Ausgang
des Hauptzylinders, jedoch viel schwächer, weiter (Phase 4).
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In
der Technik ist bekannt, dass bei einer Verlängerung der Sprungphase oder
Phase 2 z.B. bis auf den in 5 angegebenen
Druck Pmc2 die Kurve des Drucks Pmc während der darauffolgenden Phase 3' oder Unterstützungsphase
im Wesentlichen parallel zur Kurve während der zuvor beschriebenen Unterstützungsphase 3 verläuft. Dadurch
ist es möglich,
die Bremsunterstützung
insgesamt zu verstärken,
wobei der auf der Kurve 3' am
Ausgang des Hauptzylinders erhaltene Druck größer ist als der Druck, der
bei gleicher Eingangskraft Fe auf der Kurve 3 erhalten
wird.
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Die
vorliegende Erfindung sieht vor, die Sprungphase während einer
Schnellbremsung mit der in den 2 bis 4 dargestellten Vorrichtung zu verlängern, wobei
nun auf diese Figuren Bezug genommen wird.
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In
diesen Figuren wurden die gleichen Elemente wie in 1 mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Erfindungsgemäß ist eine
zylindrische Hülse 46 axial
gleitend in einer Aufnahme 48 angebracht, welche im Teil 42 des
Kolbens des Servomotors um den Verteilertauchkolben 28 ausgebildet
ist, welcher am Ende der Steuerstange 24 angebracht ist,
wobei der zylindrische hintere Teil der Hülse 46 eine Dichtung 50 trägt, die
an der zylindrischen Innenfläche der
Aufnahme 48 anliegt.
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Eine
Druckfeder 52 ist in der Aufnahme 48 zwischen
deren vorderem Ende und der Hülse 46 so angebracht,
dass diese kontinuierlich nach hinten beaufschlagt wird und ihr
hinteres Ende 54 auf dichte Weise an das ringförmige Ventilelement 56 des
Dreiwegeventils 30 anliegt.
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Mittel
zur Blockierung der Hülse 46 in
einer in 2 dargestellten Ruhestellung
sind zwischen dieser Hülse
einerseits und dem Teil 42 des Kolbens und dem Verteilertauchkolben 28 andererseits
angeordnet, wobei diese Blockierungsmittel durch eine Federklammer 58,
die z.B. aus Stahldraht oder aus Kunststoff besteht, gebildet sind,
welche quer angeordnet ist und zum Teil in einer ringförmigen Nut
oder in einem Spalt 60 des Teils 42 des Kolbens
des Servomotors aufgenommen ist, um axial in diesem Kolben blockiert
zu werden.
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Diese
Klammer weist mindestens zwei Biegungen oder zwei Arme 62 auf,
die zumindest teilweise in eine ringförmige Nut oder in einen Spalt
der Hülse 46 eingreifen,
um diese in Bezug auf den Kolben des Servomotors axial translatorisch
zu blockieren, und mindestens zwei Biegungen oder zwei Arme 64, die
sich auf der einen und auf der anderen Seite des Verteilertauchkolbens 28 erstrecken
und mit einer kegelstumpfartigen Oberfläche 66 dieses Verteilertauchkolbens
zusammenwirken sollen, um voneinander weg gerückt zu werden und die Hülse 46 freizugeben,
wenn der Verteilertauchkolben 28 in Bezug auf den Kolben 22 des
Servomotors nach vorne verlagert wird.
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Genauer
gesagt verläuft
die kegelstumpfartige Oberfläche 66 des
Verteilertauchkolbens 28 so, dass sie nach hinten erweitert
ist, und ihre Verlagerung nach vorne zwischen die Arme oder Biegungen 64 der
Klammer 58 bewirkt, dass diese beiden Arme oder diese beiden
Biegungen voneinander weg gerückt
werden und die zuvor genannten Biegungen oder Arme 62 radial
nach außen
außerhalb
der ringförmigen
Nut der Hülse 46,
mit der sie in Eingriff waren, zurückgedrückt werden. Unter der Wirkung
der Feder 52 wird dann die Hülse 46 in dichter
Weise in der Aufnahme 48 des Kolbens 22 nach hinten
verlagert, und ihr hinterer Rand 54 gelangt in dichte Anlage
an das ringförmige
Ventilelement 56 des Dreiwegeventils 30 und drückt dieses
Ventilelement entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 68 dieses
Ventilelements nach hinten.
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Unter
diesen Bedingungen ist das ringförmige
Ventilelement 56 nicht mehr in Anlage an der hinteren Fläche des
Teils 42 des Kolbens, doch die Verbindung zwischen den
Kammern 14 und 16 des Servomotors bleibt aufgrund
der Anlage der Hülse 46 am ringförmigen Ventilelement 56 geschlossen.
Der hintere Rand 70 des Verteilertauchkolbens 28 ist
mehr von dem ringförmigen
Ventilelement 56 beabstandet, das von der Hülse 46 nach
hinten gedrückt
wurde, wodurch die Verbindung zwischen der Arbeitskammer 16 des
Servomotors und der Außenatmosphäre weiter
geöffnet
wird.
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Der
Verteilertauchkolben 28 wird durch eine Stange oder durch
eine querverlaufende Krampe 72, die in zwei Langlöchern 74 mit
geringer axialer Länge des
Teils 42 des Kolbens aufgenommen ist und sich durch einen
ringförmigen
Spalt 76 der Hülse 46 erstreckt,
in einer Ausgangsruhestellung gehalten. Diese Stange oder Krampe 72 wirkt
mit dem Verteilertauchkolben 28 zusammen, um dessen Verlagerung nach
hinten zu begrenzen, wobei das hintere Ende der kegelstumpfartigen
Oberfläche 66 des
Verteilertauchkolbens an den Armen der Krampe 72 in Anschlag
gelangt, wie in 2 dargestellt.
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Die
Strukturen der Hülse 46,
der Federklammer 58 und der Krampe 72 sind in
den 4A, 4B und 4C deutlicher
dargestellt, in denen die Klammer 58 eine Form besitzt,
die sich geringfügig von
der in 2 dargestellten Form unterscheidet jedoch die
gleiche Funktion erfüllt
und zu den gleichen Ergebnissen führt.
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In 4B,
in der die dargestellte Stellung derjenigen aus 2 entspricht,
ist die Klammer 58 in einem Zustand, in dem sie die Hülse 46 in
der vorderen Stellung blockiert und ihre Biegungen 62 axial an
einem vorderen Rand eines ringförmigen
Spalts 63 der Hülse 46 anliegen.
Die Arme 64 der Klammer sind relativ nah zueinander angeordnet
und erstrecken sich auf der einen und auf der anderen Seite des
zylindrischen vorderen Endes des Verteilertauchkolbens 28.
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In 4C wurden die Arme 64 der Klammer von
dem kegelstumpfartigen Teil 66 des Verteilertauchkolbens 28 weggerückt, die
Biegungen 62 wurden weggerückt und haben sich von dem
vorderen Rand des Spalts 63 gelöst, die Hülse 46 wurde durch ihre
Rückstellfeder
axial nach hinten verlagert und die Arme 64 der Klammer
bilden einen Anschlag, der die Verlagerung der Hülse 46 nach hinten
begrenzt, bei der der Spalt 63 axiale Rücksprünge 65 aufweist, die
mit den Armen 64 in Eingriff gelangen sollen. Die Krampe 72,
die die Ruhestellung des Verteilertauchkolbens 28 definiert
und in einen ringförmigen
Spalt 76 der Hülse 46 eingreift,
gelangt an den vorderen Rand des Spalts 76 in Anlage, um
am Ende einer Bremsphase die Hülse 46 in
die vordere Stellung zurückzustellen,
in der sie von der Klammer 58 gehalten ist.
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Das
vordere Ende des Verteilertauchkolbens 28 wird in der mittleren Öffnung 44 des
Querwand am vorderen Ende der Aufnahme 48 in eine axiale
Translationsbewegung geführt,
wobei diese mittlere Öffnung
in der Nähe
der Reaktionsscheibe 40 mündet, welche zwischen dem vorderen
Teil des Kolbens 22 und der Schubstange 34 angeordnet
ist.
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In
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine kleine
Scheibe 80 zwischen der Reaktionsscheibe 40 und
dem vorderen Ende des Verteilertauchkolbens 28 angeordnet,
die über
einen begrenzten Weg in einer Einsenkung 82 der Fläche am vorderen
Ende des Kolbens 22 axial verlagert werden kann, wobei
diese Einsenkung einen Durchmesser besitzt, der größer ist
als der Durchmesser des vorderen Endes des Verteiltauchkolbens 28.
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Die
Vorrichtung, die soeben beschrieben wurde, funktioniert folgendermaßen:
In
einer Ruhestellung, die einem Zustand entspricht, in dem keine Bremsung
erfolgt, befindet sich die Hülse 46 in
Bezug auf den Teil 42 des Kolbens 22 in der in 2 dargestellten
Stellung, und ihr hinterer Rand 54 ist von dem ringförmigen Ventilelement 56 des Dreiwegeventils 30 beabstandet.
In dieser Stellung ist die Hülse 46 durch
die Federklammer 58 am Kolben 22 blockiert.
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Das
ringförmige
Ventilelement 56 liegt am hinteren Ende 70 des
Verteilertauchkolbens 28 an und trennt die Verbindung zwischen
der Arbeitskammer 16 des Servomotors und der Außenatmosphäre. Das
ringförmige
Ventilelement 56 ist von dem hinteren Ende des Teils 42 des
Kolbens weggerückt,
was in bekannter Weise eine Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 14 und
der Arbeitskammer 16 des Servomotors ermöglicht.
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Wenn
der Fahrzeugfahrer auf das Bremspedal drückt, wird die Steuerstange 24 nach
vorne verlagert, wodurch bewirkt wird, dass das ringförmige Ventilelement 56 an
das hintere Ende des Teils 42 des Kolbens 22 angelegt
wird und die Kammern 14 und 20 voneinander getrennt
werden und dann das hintere Ende 70 des Verteilertauchkolbens
von dem ringförmigen
Ventilelement 56 weggerückt
und ein Eintreten von Luft mit atmosphärischem Druck in die Arbeitskammer 16 des
Servomotors ermöglicht
wird.
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Unter
der Wirkung der Druckdifferenz, die sich zwischen den beiden Kammern 14 und 16 des Servomotors
bildet, wird dessen Kolben nach vorne verlagert, und seine Verlagerung
wird über
die Schubstange 34 zum Primärkolben des Hauptzylinders übertragen,
um den Druck der Bremsflüssigkeit im
Fahrzeugbremskreis zu erhöhen.
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Es
stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, wenn das ringförmige Ventilelement 56 des
Dreiwegeventils 30 erneut am hinteren Ende des Verteilertauchkolbens 28 anliegt,
wie in 2 dargestellt. Die Reaktionsscheibe 40 ist
durch die Schubstange 34 auf den Kolben 22 gedrückt und
in dem Ausführungsbeispiel
aus 2 mittels der kleinen Scheibe 80 an das
vordere Ende des Verteilertauchkolbens 28 angelegt, der
die Reaktion des Bremskreises zur Steuerstange 24 und zum
Bremspedal überträgt. Diese Reaktion
wird von dem Fahrer gespürt,
der somit die Kraft, die er auf das Bremspedal aufbringt, in Abhängigkeit
von der durchzuführenden
Bremsung modulieren kann.
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Bei
einer normalen Bremsung ist die Geschwindigkeit der Verlagerung
der Steuerstange 24 nach vorne so, dass der Verteilertauchkolben 28 nicht
schneller nach vorne verlagert wird als der Kolben 22 des
Servomotors. Die Hülse 46 bleibt
dann so, dass die axiale Verlagerung im Kolben 22 durch die
Klammer 58 blockiert ist, und spielt bei der Bremsung keine
Rolle.
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Bei
einer Schnellbremsung verlagert jedoch die Steuerstange 24 den
Verteilertauchkolben schneller nach vorne als der Kolben 22 selbst
durch den Druckanstieg in der Arbeitskammer 16 nach vorne
verlagert wird, und die kegelstumpfartige Oberfläche 66 des Verteilertauchkolbens 28 rückt die
Arme 64 der Klammer 58 voneinander weg. Die Hülse 46 bleibt
jedoch durch die Krampe 72 am Teil 42 des Kolbens 22 blockiert,
solange der Kolben nicht selbst einen bestimmten Weg nach vorne
zurückgelegt
hat, wodurch der Krampe 72 ermöglicht wird, an das hintere
Ende der Langlöcher 74 in
Anschlag zu gelangen.
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Die
Hülse 46,
die durch die Federklammer 58 freigegeben wurde, wird von
der Feder 52 nach hinten gedrückt, und ihr hinterer Rand 54 gelangt
in dichte Anlage an das ringförmige
Ventilelement 56 des Dreiwegeventils und drückt dieses
Ventilelement nach hinten. Dies erhöht das Intervall zwischen dem hinteren
Ende 70 des Verteilertauchkolbens 28 und dem ringförmigen Ventilelement 56 und
vergrößert somit
die Öffnung
des Durchgangs, durch den die Arbeitskammer 16 des Servomotors
mit der Umgebungsatmosphäre
verbunden ist, und der Verteilertauchkolben 28 muss zurückgeschoben
werden, um erneut eine Gleichgewichtsstellung einzunehmen, in der
er am ringförmigen
Ventilelement 56 anliegt. Wenn dann der Fahrer erneut für eine Schnellbremsung
auf das Bremspedal drückt,
muss der Verteilertauchkolben 28 in Bezug auf den Kolben 22 einen größeren Weg
nach vorne zurücklegen,
bevor sein vorderes Ende an der Reaktionsscheibe 40 in
Anlage gelangt, was dem Ende der Sprungphase entspricht.
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Diese
Phase wird somit verlängert,
wie in 5 dargestellt, wobei der Druck am Ausgang des Hauptzylinders
dann den Wert Pmc2 hat.
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Bei
dieser Schnellbremsung bringt der Fahrer weiterhin eine Kraft auf
das Bremspedal auf, und der Druck am Ausgang des Hauptzylinders
folgt bis zur Sättigungsphase
oder Phase 4 der Kurve 3' aus 5.
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Diese
Verlängerung
der Sprungphase ermöglicht
es, die von dem Servomotor 10 gelieferte Unterstützung in
Abhängigkeit
von der Verlagerungsgeschwindigkeit der Steuerstange 24 und
somit von der Art der Schnellbremsung zu modulieren.
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Die
Verlagerung mittels der Feder 52 der Hülse 46 nach hinten
in der Aufnahme 48 des Kolbens des Servomotors ist durch
einen Anschlag an den Armen 64 der Klammer 58 begrenzt,
wobei diese selbst in einer ringförmigen Nut 60 des
Teils 42 des Kolbens gehalten ist.
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Wenn
der Fahrer nicht mehr auf das Bremspedal drückt, werden die Steuerstange 24 und
der Verteilertauchkolben 28 durch die Rückstellfeder 84 der
Steuerstange 24 nach hinten verlagert, das hintere Ende 70 des
Tauchkolbenverteilers wird an das ringförmige Ventilelement 56 des
Dreiwegeventils angelegt und schließt den Durchgang für den Einlass von
Luft mit atmosphärischem
Druck in die Arbeitskammer 16 des Servomotors, indem auch
dieses Ventilelement nach hinten gedrückt wird, wodurch bewirkt wird,
dass erneut eine Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 14 und
der Arbeitskammer 16 des Servomotors hergestellt wird.
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Der
Kolben 22 des Servomotors wird durch seine Rückstellfeder 36 nach
hinten verlagert und gelangt erneut in Anschlag gegen den Deckel
des Servomotors. Die Krampe 72 wird dann erneut durch Anschlag
am Deckel des Servomotors in den Langlöchern 74 des Teils 42 des
Kolbens 22 nach vorne verlagert und nimmt die in 2 dargestellte
Stellung erneut ein. In dieser Stellung definiert die Krampe 72 eine
Ruhestellung des Verteilertauchkolbens 28, wobei die hintere
Fläche
seines kegelstumpfartigen Teils 66 an der Krampe 72 anliegt.
Durch ihre Verlagerung nach vorne in den Langlöchern 74 des Teils 42 des
Kolbens hat die Krampe 72 auch die Hülse 46 nach vorne
zurückgestellt,
die die in 2 dargestellte vordere Stellung
wieder einnimmt, in der sie erneut durch die Arme oder die Biegungen 62 der
Klammer 58 blockiert ist.
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Die
flache kleine Scheibe 80, die mit Spiel zwischen dem vorderen
Ende des Verteilertauchkolbens 28 und der Reaktionsscheibe 40 angeordnet
ist, hat folgende Funktion: wenn der Fahrer das Bremspedal nach
einer Bremsung loslässt,
wird die kleine Scheibe 80 durch die Reaktionsscheibe 40 nach
hinten gedrückt
und gelangt am Boden der Einsenkung 82 in Anlage, die in
der vorderen Fläche
des Kolbens 22 ausgebildet ist. In dieser Stellung wird
die Reaktion des Bremskreises nicht mehr zum Verteilertauchkolben 28 und
zur Steuerstange 24, sondern zum Kolben 22 übertragen.
Wenn der Fahrer dann erneut bremsen muss, wird die Verlagerung der
Steuerstange 24 und des Verteilertauchkolbens 28 nach
vorne nicht durch die Reaktionskraft des Bremskreises verhindert,
zumindest solange das vordere Ende des Verteilertauchkolbens 28 die
kleine Scheibe 80 nicht erneut an die Reaktionsscheibe 40 angelegt
hat, was diese zusätzliche
Bremsung erleichtert.
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In
diesem Fall wird die Sprungphase 2 bis zur Sättigungsphase
verlängert
und endet in Pmc3, wie in 5 mit durchgezogener
Linie bei 3'' dargestellt
ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Servomotor sind
die Bauteile, die die Verlängerung
der Sprungphase bei einer Schnellbremsung und die Modulierung des
Bremsunterstützung
durch den Servomotor ermöglichen,
einfache und kostengünstige
Teile, die keinen hohen Kräften
ausgesetzt sind. Zur besseren Veranschaulichung wird lediglich beispielhaft
angegeben, dass der Weg der Hülse 46 maximal
etwa 1 bis 2 mm beträgt
und die Geschwindigkeit der Steuerstange 24 nach vorne
mindestens 100 mm pro Sekunde betragen muss, um das Freigeben der
Hülse 46 durch
die Klammer 58 auszulösen.
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Die
Ausführungsvarianten
der 6 und 8 unterscheiden sich von der
Ausführung
in den 2 bis 4 durch den
Typ der kleinen Scheibe, die zwischen der Reaktionsscheibe 40 und
dem vorderen Ende des Tauchkolbenverteilers 28 angeordnet ist.
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In 6 liegt
das vordere Ende des Tauchkolbenverteilers 28 an einer
kleinen Scheibe 86 an, die einen kleineren Durchmesser
als den der Einsenkung 82 besitzt, wobei diese kleine Scheibe
in einem Ring 88 in eine axiale Translationsbewegung geführt ist,
wobei der Ring selbst in der Einsenkung 82 in eine axiale
Translationsbewegung geführt
ist und eine axiale Länge
besitzt, die größer ist
als die der kleinen Scheibe 86. Das vordere Ende des Rings weist
einen radialen Rand 90 zum Halten der kleinen Scheibe 86 auf,
bei dem das hintere Ende mit einem radialen Rand 92 ausgebildet
ist, der mit dem Rand 90 des Rings 88 zusammenwirkt.
Das axiale Spiel des Rings 88 in der Einsenkung 82 ist
kleiner als die mögliche
Rückbewegung
der Hülse 46 in
der Aufnahme 48.
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Im
Betrieb bei einer Schnellbremsung, und wie in 7 durch
die Kurve 6 dargestellt, ermöglicht die Anordnung aus 6 eine
Verlängerung
der Sprungphase und eine Veränderung
des Unterstützungsverhältnisses,
wobei diese durch den Durchmesser der kleinen Scheibe 86 bestimmt
ist.
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In 8 ist
die kleine Scheibe 94 wie die kleine Scheibe 80 der
ersten beschriebenen Ausführungsform
in der Einsenkung 82 translatorisch geführt, doch ihre hintere Fläche weist
ein zylindrisches, axiales Endstück 96 auf,
das an das vordere Ende des Tauchkolbenverteilers 28 in
Anlage gelangt und einen Durchmesser besitzt, der kleiner ist als
derjenige des axialen Durchgangs 44 des Teils 42 des
Kolbens, in dem das vordere Ende des Tauchkolbenverteilers 28 geführt ist.
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Mit
dieser Anordnung gelangt der Tauchkolbenverteiler bei einer Schnellbremsung
an das Endstück 96 der
kleinen Scheibe 94 in Anschlag, und dieses Endstück 96 bleibt
in Anlage am Tauchkolbenverteiler 28, wenn dieser nach
einer Rückbewegung
der Hülse 46 eine
Rückbewegung
ausführt.
Es wird somit eine Reaktion auf den Verteilertauchkolben beibehalten,
und das Unterstützungsverhältnis wird
bei einer Schnellbremsung mit einer Sprungerhöhung nicht verändert, wie
in 9 durch die Kurve 8 dargestellt.
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In
der Ausführungsvariante
der 10 bis 13 befindet
sich die Krampe 72 im Wesentlichen in der gleichen Querebene
wird die Federklammer 58',
die die Hülse 46 in
der vorderen Stellung hält. Dadurch
kann die Länge
des Körpers 42 des
Kolbens, der Hülse 46 und
des Verteilertauchkolbens 28 verringert und somit der axiale
Platzverbrauch gesenkt werden.
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In
dieser Variante sind die Krampe 72 und die Klammer 58' U-förmig und
durch eine querverlaufende Translationsbewegung in Querspalten des Körpers 42 des
Kolbens und der Hülse 46 (13) und
durch elastisches Einrasten am Körper 42 des Kolbens
angebracht. Der Verteilertauchkolben 28 weist einen ringförmigen Kragen 100 für die Anlage der
Krampe 72 in der Ruhestellung auf.
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Im Übrigen sind
die Mittel dieser Ausführungsvariante
die gleichen wie die in Bezug auf die vorhergehenden Figuren bereits
beschriebenen Mittel, und die Funktionsweise ist zu der beschriebenen Funktionsweise
identisch.