DE69202921T2 - Pneumatischer Servomotor. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft hydraulische Servomotoren und insbesondere Servomotoren des Typs, die zum Bereitstellen einer Bremsunterstützung bei Kraftfahrzeugen verwendet werden.
• Servomotoren dieses Typs enthalten üblicherweise eine bewegbare Wand, die in ihre hintere Ruhestellung von einem elastischen Mittel zurückgestellt wird und die eine permanent mit einer Unterdruckquelle verbundene vordere Kammer sowie eine hintere Kammer abgrenzt, die selektiv mit der vorderen Kammer oder der Atmosphäre über ein Ventilmittel verbunden ist, das von einer Steuerstange betätigt ist, die in der Lage ist, sich mittels eines Tauchkolbens an einer Schubstange abzustützen.
• Solche Servomotoren weisen trotz ihres zufriedenstellenden Betriebs einige Nachteile auf. Im Falle eines Ausfalles der Unterdruckquelle, entweder weil der Fahrzeugmotor ausgeschaltet ist oder weil die Unterdruckverbindung beschädigt oder unterbrochen ist, profitiert der Fahrzeugfahrer, wenn er zu bremsen wünscht, nicht nur nicht mehr von der von dem Servomotor bereitgestellten Unterstützung, sondern er muß auch die Kraft des elastischen Rückstellmittels der bewegbaren Wand überwinden, das üblicherweise eine Schraubendruckfeder ist. Diese Kraft beträgt typischerweise zu Beginn des Betätigens des Servomotors 20 kg oder oft auch mehr. Somit wird der Servomotor zu einem Hindernis für den Fahrer.
• Dieses elastische Rückstellmittel kann außerdem auch außerhalb der Zeit des Nichtarbeitens der Unterdruckquelle ein Hindernis für den Fahrer darstellen, beispielsweise bei einer abrupten Bremsung. Der Fahrer übt auf das Bremspedal eine starke Kraft aus, und die Verstärkung dieser Kraft hat zuerst zur Wirkung, daß die Rückstellfeder der bewegbaren Wand komprimiert wird, wodurch eine gewisse Energiemenge verlorengeht, während der Fahrer diese dringend benötigt. Es ist somit wünschenswert, daß auch in diesem Fall der Servomotor kein Hindernis für den Fahrer darstellt.
• Aus dem Dokument US-A-4 033 636, welches dem Oberbegriff des Hauptanspruchs entspricht, ist ein Servomotor des obengenannten Typs bekannt, bei dem das elastische Rückstellmittel der bewegbaren Wand eine pneumatische Feder umfaßt, die in der vorderen Kammer des Servomotors angeordnet ist, sowie Mittel zum selektiven Verbinden, die dafür vorgesehen sind, selektiv die pneumatische Feder mit einer von wenigstens zwei Quellen von verschiedenen Drücken zu verbinden.
• Eine solche Anordnung hat zum Ziel, die von dem Fahrzeugführer ausgeübte Kraft zu unterstützen oder ihr entgegenzuwirken in Abhängigkeit von dem Zustand eines Rad-Antiblockier- Aufnehmers, der mit Schaltventilmitteln zusammenwirkt. Der Servomotor umfaßt zwei Betätigungsvorrichtungen mit Scheidewänden, von denen eine ausschließlich zum Unterstützen der Bremskraft wirkt, wobei die beiden Betätigungsvorrichtungen dahingehend wirken, daß sie der Bremskraft entgegenwirken und somit die Möglichkeit des Fahrers vermindern, eine Antiblockierfunktion der Räder während einer Panikbremsung zu überwinden.
• In diesem Zusammenhang ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Servomotor zu schaffen, der in den normalen Betriebsbedingungen die notwendige Unterstützung bereitstellt und im Falle eines Ausfalles der Unterdruckquelle keinen zusätzlichen Widerstand bietet.
• Die Erfindung hat auch einen Servomotor zum Ziel, bei dem die vom Fahrzeugfahrer zu überwindende Kraft der Feder zum Zurückstellen der bewegbaren Wand in ihre Ruhestellung so gering wie möglich ist.
• Zu diesem Zweck ist der Servomotor der Erfindung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Tauchkolben und der Schubstange eine Reaktionsscheibe angeordnet ist und daß der Servomotor eine Bremserfassungsvorrichtung aufweist, um die Mittel zum wahlweisen Verbinden in Abhängigkeit von dem Auftreten oder dem Verschwinden einer Bremswirkung zu steuern und eine zusätzliche und wahlweise Bremsunterstützung beim Auftreten einer solchen Bremswirkung zu erzeugen.
• Die Mittel zum wahlweisen Verbinden sind vorteilhafterweise dafür vorgesehen, die Pneumatikfeder mit der Unterdruckquelle zu verbinden, wenn eine Bremswirkung erfaßt wird, und um die Pneumatikfeder, wenn das Verschwinden einer Bremswirkung erfaßt wird, mit einer Druckquelle zu verbinden, die einen Druck bereitstellt, der wenigstens gleich dem Atmosphärendruck ist.
• In einer einfachen Ausführungsform weist die Pneumatikfeder eine Membran auf, die in dichter Weise an der vorderen Wand des Gehäuses und an einer starren Abdeckung befestigt ist, die in dichter Weise an dem Kolben oder an der Schubstange befestigt ist.
• Die Bremserfassungsvorrichtung kann wenigstens auf das Auftreten eines bestimmten Relativdruckes in der hinteren Kammer ansprechen und durch den Aufnehmerabschnitt eines Pneumatikventils gebildet sein.
• Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden, sich auf die beigefügte Zeichnung beziehenden Beschreibung einer in nicht einschränkender Weise gegebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung zeigen:
• - Figur 1 eine Seitenansicht eines Längshalbschnittes durch den mittleren Abschnitt eines pneumatischen Bremsunterstützungs-Servomotors gemäß der vorliegenden Erfindung;
• - Figur 2 eine schematische Ansicht eines Pneumatikventils, das mit dem Servomotor der Erfindung verwendet werden kann;
• - Figur 3 eine schematische Ansicht eines weiteren Pneumatikventils, das mit dem Servomotor der Erfindung verwendet werden kann;
• - Figur 4 eine Schnittansicht einer wiederum weiteren Ausführungsform eines Ventils, das mit dem Servomotor der Erfindung verwendet werden kann;
• - Figur 5 eine Ansicht eines Halbschnittes durch einen pneumatischen Servomotor für die Steuerung eines Ventils nach Figur 4; und
• - die Figuren 6 und 6a Schnittansichten eines pneumatischen Servomotors und eines Ventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
• In Figur 1 ist ein Teil eines Bremsunterstützungs-Servomotors dargestellt, der dazu vorgesehen ist, in herkömmlicher Weise zwischen dem Bremspedal eines Fahrzeugs und dem Hauptzylinder eingesetzt zu werden, der den hydraulischen Bremskreis des Fahrzeugs steuert. Es ist Konvention, mit "vorne" bezüglich des Servomotors die Richtung zu bezeichnen, in der sich die beweglichen Teile des Servomotors bewegen, wenn sie betätigt werden, und mit "hinten" die Richtung, in der sie sich bewegen, um wieder ihre Ruhestellung einzunehmen. In den Figuren ist vorne auf der linken Seite und hinten auf der rechten Seite angeordnet.
• Der in Figur 1 dargestellte Servomotor umfaßt ein Außengehäuse 10 in Form einer Schale, das um eine Achse X-X' rotationssymmetrisch ist.
• Eine nachgiebige Abrollmembran 12 aus einem Elastomer, die an ihrem Mittelabschnitt durch eine metallische Trägerscheibe 14 verstärkt ist, die auch Schürze genannt wird, grenzt im Inneren des von dem Gehäuse 10 abgegrenzten Raumes eine vordere Kammer 16 und eine hintere Kammer 18 ab. Der Außenumfangsrand der Membran 12 ist in dichter Weise an dem Außengehäuse 10 befestigt. Der Innenumfangsrand dieser Membran endet in einem Wulst, der in dichter Weise in einer ringförmigen Nut aufgenommen ist, die auf der Außenumfangsfläche eines hohlen Unterstützungskolbens 20 gebildet ist, der entlang der Achse X-X' des Servomotors angeordnet ist. Dieser hohle Kolben 20 ist nach hinten in der Form eines rohrförmigen Abschnittes 22 verlängert, der in dichter Weise die hintere Wand des Gehäuses 10 durchquert.
• Der Kolben 20 weist in seinem mittleren Abschnitt, der zwischen dem rohrförmigen hinteren Abschnitt 22 und dem vorderen Abschnitt liegt, an dem die Membran 12 und die Schürze 14 befestigt sind, eine Bohrung 30 auf, in der in gleitender Weise ein Tauchkolben 32 angeordnet ist, der ebenfalls zur Achse X-X' rotationssymmetrisch ist. Das vordere Ende einer Steuerstange 34 des Servomotors, die ebenfalls entlang der Achse X-X' angeordnet ist, ist in dem Tauchkolben 32 nach Art eines Kugelgelenks angebracht. Das (nicht dargestellte) hintere Ende dieser Stange 34, welches aus dem rohrförmigen Abschnitt 22 des Kolbens 20 nach außen hervorsteht, wird direkt von dem (nicht dargestellten) Fahrzeugbremspedal gesteuert.
• Der zwischen der Steuerstange 34 und dem rohrförmigen Abschnitt des Kolbens 20 abgegrenzte ringförmige Raum 36 mündet an der Außenatmosphäre im hinteren Abschnitt des Servomotors, beispielsweise mittels eines Luftfilters. Derselbe ringförmige Raum kann nach vorne mit der hinteren Kammer 18 über einen in dem mittleren Abschnitt des Kolbens gebildeten, radialen (nicht dargestellten) Durchgang in Verbindung stehen, wenn von dem Tauchkolben 32 gesteuerte Unterstützungsmittel betätigt sind.
• Diese Unterstützungsmittel umfassen in herkömmlicher Weise ein Dreiwegeventil mit einem ringförmigen Ventilelement 40, das in dem rohrförmigen Abschnitt des Kolbens angeordnet ist, sowie zwei ringförmige Ventilsitze 20a und 32a, die auf dem mittleren Abschnitt des Kolbens 20 bzw. auf dem Tauchkolben 32 gebildet sind.
• Das Ventilelement 40 bildet das vordere Ende mit dem kleinsten Durchmesser einer nachgiebigen Muffe aus einem Elastomer, deren hinteres Ende in einem Wulst endet, der in dichter Weise in dem Inneren des rohrförmigen Abschnittes 22 des Kolbens 20 angebracht ist. Dieser Wulst wird an seinem Ort von einer Metallkapsel 42 gehalten, an der sich eine Druckfeder 44 abstützt, die das Ventilelement 40 nach vorne zu verstellen sucht.
• Der ringförmige Ventilsitz 32a ist auf der hinteren Endfläche des Tauchkolbens 32 gebildet. Der ringförmige Ventilsitz 20a ist in vergleichbarer Weise auf der hinteren Endfläche des mittleren Abschnittes des Kolbens 20 um den Sitz 32a herum gebildet. In Abhängigkeit von der Stellung des Tauchkolbens 32 im Inneren des Kolbens 20 ermöglicht diese Anordnung dem Ventilelement 40, konstant und unter der Wirkung der Feder 44 in dichter Weise an wenigstens einem der Ventilsitze 32a und 20a anzuliegen.
• In dem mittleren Abschnitt des Kolbens 20 ist ungefähr parallel zu seiner Achse X-X' ein zweiter Durchgang 46 gebildet, um die vordere Kammer 16 des Servomotors mit einer ringförmigen Kammer 48 zu verbinden, die um das Ventilelement 40 herum im Inneren des rohrförmigen Abschnittes 22 des Kolbens 20 gebildet ist. Wenn der Tauchkolben 32 seine in Figur 1 dargestellte hintere Ruhestellung einnimmt, in der das Ventilelement 40 in dichter Weise an dem Sitz 32a des Tauchkolbens 32 anliegt und von dem Sitz 20a des Kolbens 20 entfernt ist, stehen somit die vordere Kammer 16 und die hintere Kammer 18 des Servomotors über den Durchgang 46, die ringförmige Kammer 48 und den radialen Durchgang miteinander in Verbindung.
• Der Tauchkolben 32 wird normalerweise in der hinteren Ruhestellung, die von einem Anschlagorgan bestimmt ist, mittels einer Druckfeder 52 gehalten, die zwischen die Kapsel 42 und eine Scheibe 54 eingesetzt ist, die sich wiederum an einer auf der Steuerstange 34 gebildeten Schulter abstützt.
• In seinem mittleren Abschnitt umfaßt der Kolben 20 eine ringförmige vordere Seite 20b, in deren Mitte die Bohrung 30 mündet. Diese ringförmige vordere Seite 20b des Kolbens 20 wirkt auf eine hintere Seite 56a über eine Reaktionsscheibe 58 aus einem nachgiebigen Material, beispielsweise einem Elastomer, auf eine hintere Seite 56a einer Schubstange 56. Genauer gesagt sind die Schubstange 56 und die Reaktionsscheibe 58 entlang der Achse X-X' des Servomotors in der Verlängerung der Steuerstange 34 und des Tauchkolbens 32 angeordnet. Die hintere Fläche 56a der Schubstange 56 ist auf einer scheibenförmigen Platte 56b gebildet, welche das hintere Ende der Stange 56 bildet.
• Die Arbeitsweise dieses Servomotors ist eine herkömmliche und kann zusammengefaßt in der folgenden Weise beschrieben werden.
• Wenn der Servomotor in ein Fahrzeug eingebaut ist, steht die vordere Kammer 16 permanent mit einer Unterdruckquelle in Verbindung, beispielsweise über einen Anschluß 61, der ein Rückschlagventil enthalten kann.
• Die von dem Fahrer auf das Bremspedal ausgeübte Kraft hat in einem ersten Zeitabschnitt zur Folge, daß die Vorspannkraft der Feder 52, vermindert um die Vorspannkraft der Feder 44, ausgeglichen wird. Im Verlauf der darauffolgenden, geringfügigen Verstellung der Steuerstange 34 und des Tauchkolbens 32 folgt das Ventilelement 40 unter der Wirkung der Feder 44 dem Sitz 32a des Tauchkolbens 32 nach, bis es den Sitz 20a des Kolbens berührt; nun sind die vordere Kammer 16 und die hintere Kammer 18 des Servomotors voneinander isoliert.
• In einer zweiten Phase der Bremsbetätigung ist der Tauchkolben 32 ausreichend weit nach vorne verstellt, damit das Ventilelement 40 in dichter Weise an dem Sitz 20a des Kolbens anliegt, und es beginnt, sich von dem Sitz 32a des Tauchkolbens zu entfernen. In diesem Zustand ist die hintere Kammer 18 des Servomotors von der vorderen Kammer 16 isoliert, und sie gelangt in Verbindung mit Atmosphäre.
• Daraus ergibt sich, daß sich zwischen den beiden Seiten der Schürze 14 des Kolbens 20 eine Druckdifferenz aufbaut, welche den Kolben 20 nach vorne bewegt, wodurch eine Bremsunterstützung erhalten wird; die von der Schubstange auf den Kolben des Hauptzylinders ausgeübte Kraft ist nämlich größer als die von dem Fahrer auf die Steuerstange 34 ausgeübte Kraft.
• Bei einem Lösen der Bremse, wenn sich die Einwirkung auf die Steuerstange 34 vermindert, wird diese von der Feder 52 nach hinten verstellt und nimmt den Tauchkolben 32 mit, der den Ventildurchgang 32a-40 schließt und den Ventildurchgang 20a-40 öffnet. Somit sind die vordere Kammer 16 und die hintere Kammer 18 erneut miteinander verbunden, und die Drücke auf den beiden Seiten der Schürze 14 werden sich angleichen. In herkömmlicher Weise bewegt eine zwischen den Kolben 20 und die vordere Wand des Gehäuses 10 eingesetzte (nicht dargestellte) Druckfeder den Kolben 20 und die Schürze 14 nach hinten in ihre Ruhestellungen.
• Genau diese Feder wird bei einem Ausfall der Unterdruckquelle zu einem Hindernis. In diesem Fall profitiert der Fahrer nämlich nicht mehr von der Unterstützung, da sich die vordere Kammer nicht mehr auf einem Unterdruck befindet und die Drücke auf den beiden Seiten der Schürze 14 immer gleich sind. Dieser Nachteil wird noch gravierender durch die Tatsache, daß die von der Schubstange 56 auf den Kolben des Hauptzylinders ausgeübte Kraft kleiner als die von dem Fahrer auf die Steuerstange 34 ausgeübte Kraft ist, wobei die Differenz aufgrund der Druckkraft der Rückstellfeder des Kolbens 20 verlorengeht, die wenigstens gleich 20 kg ist.
• Dieser Nachteil wird aufgrund der Erfindung vermieden. Wie in Figur 1 zu sehen ist, ist nämlich in der vorderen Kammer 16 des Servomotors eine zusätzliche Kammer 60 angeordnet. Im dargestellten Beispiel wird diese zusätzliche Kammer 60 mittels einer nachgiebigen rohrförmigen Membran 62 erhalten. An dieser Membran sind abwechselnd innen und außen Ringe 64 angeordnet, um zu ermöglichen, daß sie zusammengedrückt und axial verlängert werden kann, ohne daß sie wesentliche Verformungen in einer radialen Richtung erfährt. Die rohrförmige Membran 62 ist an ihrem vorderen Ende in dichter Weise an der vorderen Wand des Gehäuses 10 befestigt, vorteilhafterweise an den Rändern der zur Aufnahme eines Hauptzylinders vorgesehenen Öffnung, beispielsweise mittels eines Wulstes 66, der zwischen der vorderen Wand des Gehäuses 10 und einem Flansch 68 eines Hauptzylinders 70 eingeklemmt ist. Das hintere Ende der rohrförmigen Membran 62 ist in gleicher Weise in dichter Weise an dem Außenumfangsrand einer starren Abdeckung 72 mit allgemein kegelstumpfförmiger Gestalt befestigt, deren hinterer Teil wiederum in dichter Weise an dem Kolben 20 oder an der Schubstange 56 befestigt ist.
• Erfindungsgemäß ist die zusätzliche Kammer 60 mit der Atmosphäre beispielsweise über eine Öffnung 74 in der vorderen Wand des Gehäuses 10 und/oder in dem Flansch 68 des Hauptzylinders 70 verbunden.
• Die Arbeitsweise des beschriebenen Servomotors ist leicht zu erfassen. Wenn die mit der vorderen Kammer 16 über den Anschluß 61 verbundene Unterdruckquelle normal arbeitet, stehen die vordere Kammer 16 und die hintere Kammer 18 in der Ruhestellung miteinander in Verbindung, wie oben gesehen wurde. Somit befindet sich der gesamte Servomotor mit Ausnahme der zusätzlichen Kammer 60, in welcher der Atmosphärendruck herrscht, auf einem verminderten Druck. Dieser Atmospährendruck wirkt auf die nach vorne gerichtete Seite der Abdeckung 72 ein, deren nach hinten gerichtete Seite dem verminderten Druck ausgesetzt ist.
• Somit liegt eine nach hinten gerichtete Kraft vor, die auf die Abdeckung 72 und somit auf den Kolben 20 einwirkt, welcher mit der Abdeckung verbunden ist. Da sich die vordere Kammer 16 permanent in Verbindung mit der Unterdruckquelle befindet, ergibt sich somit aufgrund der zusätzlichen Kammer 60, welche die Funktion einer Pneumatikfeder hat, eine Rückstellkraft auf den Kolben 20 in seine hintere Ruhestellung.
• Gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist zu sehen, daß die Differenz zwischen den auf die beiden Seiten der Abdeckung einwirkenden Drücken konstant ist, da sich die vordere Kammer 16 permanent auf einem verminderten Druck und die Pneumatikfeder 60 permanent unter Atmosphärendruck befindet. Die von der Abdeckung 72 auf den Kolben 20 ausgeübte Kraft, um diesen bei einem Lösen der Bremse in seine Ruhestellung zurückzubringen, ist konstant. Sie ist ebenfalls bei einem Bremsen konstant.
• Dies bedeutet, daß die von dem Fahrer aufgebrachte und von dem Servomotor verstärkte Kraft entlang dem Weg des Kolbens 20 nur um einen konstanten Bruchteil vermindert wird im Gegensatz zu einer herkömmlichen Schraubenf eder, bei der die zu ihrem Zusammendrücken notwendige Kraft sich beim Bewegen des Kolbens 20 erhöht. Die Erfindung ermöglicht auch die letztgenannte herkömmliche Arbeitsweise mit einer sich in Abhängigkeit von dem Weg des Kolbens 20 erhöhenden Rückstellkraft, indem einfach die Öffnung 74 verschlossen wird.
• Durch eine geeignete Wahl der Fläche der Abdeckung 72 oder genauer gesagt ihrer Projektion in eine zur Achse X-X' senkrechte Ebene, also durch Wahl des Durchmessers des vorderen Endes der Abdeckung 72, mit welchem die Membran 62 verbunden ist, kann genau die von der Pneumatikfeder ausgeübte Rückstellkraft bestimmt werden, so daß sie beispielsweise zu Beginn der Betätigung des Servomotors ähnlich derjenigen einer herkömmlichen Schraubenfeder ist, so daß die Arbeitsweise der anderen Teile des Servomotors die gleiche Charakteristik beibehält und die gleichen Möglichkeiten geboten sind, beispielsweise für das Einstellen des Sprunges oder des Leerweges, und damit der Fahrer des mit dem Servomotor der Erfindung ausgestatteten Fahrzeugs nicht in seinen Gewohnheiten gestört wird.
• Wenn die mit dem Anschluß 61 verbundene Unterdruckquelle ausfällt, bildet sich in der vorderen Kammer 16 der Atmosphärendruck aus. Er bildet sich sofort aus, wenn der Anschluß 61 nicht mit einem Rückschlagventil verbunden ist, welches "Unterdruckhalteventil" genannt wird, oder er bildet sich nach zwei oder drei Bremsbetätigungen aus, wenn ein solches Ventil vorgesehen ist, wobei sich der Druck in der vorderen Kammer bei jedem Lösen der Bremse erhöht, wenn sie mit der hinteren Kammer 18 verbunden wird, in welcher der bei der zugehörigen Bremsung ausgebildete Atmosphärendruck herrscht. Die Baugruppe des Servomotors, also die vordere Kammer 16, die hintere Kammer 18 und die Pneumatikfeder 60, befindet sich somit auf dem Atmosphärendruck. Insbesondere sind die Drücke auf die vordere Seite und die hintere Seite der Abdeckung 72 gleich, und die Pneumatikfeder 60 ist vollkommen wirkungslos geworden und übt auf den Kolben 20 keine Kraft mehr aus.
• Somit gibt es im Inneren des Servomotors keine Rückstellkraft mehr für den Kolben 20 nach hinten. Der Kolben 20 wird jedoch von den Rückstellfedern des oder der Kolben des Hauptzylinders und des mit der Steuerstange 34 verbundenen Bremspedals nach hinten beaufschlagt, wobei diese Federn eine Kraft erzeugen, welche für ein Arbeiten im Falle eines Ausfalls als ausreichend betrachtet werden können.
• Es kann vorgesehen werden, daß der Druck in der Pneumatikfeder größer als der Atmosphärendruck ist. Diese Variante weist verschiedene Vorteile auf. Beispielsweise befinden sich im Falle des oben dargestellten Ausfalles der Unterdruckquelle die vordere Kammer 16 und die hintere Kammer 18 schnell auf dem Atmosphärendruck. Wenn der Druck in der Pneumatikfeder 60 größer als der Atmosphärendruck ist, liegt zwischen den beiden Seiten der Abdeckung 72 eine Druckdifferenz vor, welche eine Rückstellkraft erzeugt, die die Abdeckung in ihre Ruhestellung zurückstellt. Der Druck in der Pneumatikfeder 60 kann so gewählt sein, daß für den Kolben 20 eine ausreichende Rückstellkraft erzeugt wird, welche nicht die Arbeitsweise des Hauptzylinders 70 beeinträchtigt, und die deutlich geringer als die bei einem normalen Betrieb der Unterdruckquelle erzeugte Rückstellkraft ist, um zu verhindern, daß das obengenannte Hindernis für den Fahrer wiederaufgebaut wird.
• Ein weiterer Vorteil, wenn in der Pneumatikfeder 60 ein den Atmosphärendruck übersteigender Druck vorgesehen ist, liegt in der Tatsache, daß die Fläche der Abdeckung 72 vermindert werden kann, über welche diese Kraft erzeugt und zu dem Kolben 20 übertragen wird, wenn die Unterdruckquelle nicht ausgefallen ist.
• Somit ist gemäß der Erfindung ein Servomotor geschaffen, dessen Arbeitsweise beim Vorliegen von normalen Bedingungen identisch mit derjenigen eines herkömmlichen Servomotors ist, bei dem also auf den Kolben 20 konstant eine Rückstellkraft ausgeübt wird und diese Rückstellkraft nicht mehr vorliegt oder vermindert ist, wenn die Unterdruckquelle ausgefallen ist. Im letzten Fall profitiert der Fahrer nicht mehr von der Bremsunterstützung, er wird jedoch auch nicht mehr von dieser Rückstellkraft behindert. Somit sind Bremsungen sehr viel wirksamer als bei einem herkömmlichen Servomotor.
• Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß aus der Pneumatikfeder 60 ein Nutzen gezogen werden kann, um die Bremsungen auch dann wirksamer zu gestalten, wenn die Unterdruckquelle nicht ausgefallen ist. Durch ein Modulieren des Druckes in der zusätzlichen Kammer 60 kann nämlich die Rückstellkraft auf den Kolben 20 bei einer Bremsbetätigung vermindert oder aufgehoben werden, und diese Rückstellkraft kann bei einem Lösen der Bremse wieder aufgebaut werden. Dazu ist es ausreichend, den Druck in der Pneumatikfeder 60 beim Bremsen zu vermindern, und die Rückstellkraft auf den Kolben 20, welche von der Differenz zwischen den Drücken auf den beiden Seiten der Abdeckung erzeugt wird, vermindert sich im gleichen Verhältnis, da die Kammer 16 konstant auf vermindertem Druck verbleibt. Indem bei einem Lösen der Bremse der Druck in der Pneumatikfeder 16 wiederhergestellt wird, erhöht sich die Rückstellkraft bis auf ihren anfänglichen Maximalwert, wenn sich der Servomotor in der Ruhestellung befindet.
• Die Modulation des Drucks in der Pneumatikfeder 60 kann auf verschiedene Weise erhalten werden. Er kann manuell von dem Fahrzeugfahrer gesteuert sein, es ist jedoch offensichtlich vorzuziehen, daß er automatisch gesteuert wird. Die Erfindung sieht somit Mittel zum automatischen Steuern des Drucks in der Pneumatikfeder 60 in Abhängigkeit von dem Betätigungszustand des Servomotors vor. Diese Mittel sind vorteilhafterweise durch ein pneumatisches Ventil mit drei Wegen und zwei Stellungen gebildet, welches einen mit der Pneumatikfeder 60 verbundenen Ausgang umfaßt, wobei dieser Ausgang selektiv in Abhängigkeit von dem Arbeitszustand, in welchem sich der Servomotor befindet, mit der Atmosphäre oder mit der Unterdruckquelle in Verbindung gesetzt werden kann.
• In Figur 2 ist schematisch ein solches Ventil dargestellt, welches insgesamt mit dem Bezugszeichen 100 versehen ist. Es umfaßt einen Ausgang 102, der dazu vorgesehen ist, mit der Öffnung 74 und der Pneumatikfeder 60 des Servomotors von Figur 1 verbunden zu werden und der in der in Figur 2 dargestellten Ruhestellung mit einem Eingang 104 verbunden ist, der mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
• In der Ruhestellung ist die Pneumatikfeder 60 somit mit der Atmosphäre verbunden. Wenn der Servomotor für eine Bremsung betätigt wird, kippt das Ventil durch ein Steuersignal 106 in seine zweite Stellung, in welcher der Ausgang 102 mit einem mit der Unterdruckquelle verbundenen Eingang 108 verbunden ist. Somit ist die Pneumatikfeder 60 mit der Unterdruckquelle verbunden, und sie übt auf den Kolben 20 keine Rückstellkraft mehr aus. Wenn der Servomotor in seine Ruhestellung zurückkehrt, wird das Steuersignal 106 unterbrochen, und auch das Pneumatikventil gelangt in seine Ruhestellung zurück, beispielsweise unter der Wirkung eines Rückstellmittels 110, etwa einer Feder. Das Steuersignal kann beispielsweise pneumatisch sein und in einer Druckerhöhung in der hinteren Kammer 18 des Servomotors bestehen. Es kann auch elektrisch sein und durch den elektrischen Bremsanzeigekreis (für das Aufleuchten der Bremslichter) gebildet sein oder durch einen Aufnehmer für den in der hinteren Kammer 18 des Servomotors herrschenden Druck, wobei das Ventil 100 dann ein Elektroventil ist.
• Anstelle der Verwendung eines Ventils mit Schieber oder eines Verteilers, wie schematisch in Figur 2 dargestellt, kann ein Ventil mit Ventilelement verwendet werden, wie es schematisch in Figur 3 dargestellt ist.
• In Figur 3 ist ein Pneumatikventil 200 zu sehen, welches einen Ausgang 202 umfaßt, der dafür vorgesehen ist, mit der Öffnung 74 und mit der Pneumatikfeder 60 des Servomotors von Figur 1 verbunden zu werden, sowie einen Eingang 204, der mit der Atmosphäre verbunden ist, und einen Eingang 208, der mit der Unterdruckquelle verbunden ist. Es umfaßt auch ein Dreiwegeventil 212, das durch ein mit zwei Ventilsitzen 216 und 218 zusammenwirkendes Ventilelement 214 gebildet ist. Der Ventilsitz 216 ist feststehend und auf dem Körper 220 des Pneumatikventils 200 gebildet. Der Ventilsitz 218 ist bewegbar und auf einer bewegbaren Baugruppe 222 gebildet.
• Das Ventil 200 umfaßt einen Aufnehmerabschnitt und einen Geberabschnitt. Der Aufnehmerabschnitt besteht aus einem Kolben 224, der in dichter Weise in einer Bohrung 226 des Körpers 220 gleitet und Teil der bewegbaren Baugruppe 222 ist. Der Kolben 224 teilt die Bohrung 226 in eine Kammer 228, in der permanent der Atmosphärendruck herrscht, und eine Kammer 230, die über eine Verbindung 206 mit der hinteren Kammer 18 des Servomotors von Figur 1 verbunden ist, beispielsweise durch eine in der hinteren Wand des Gehäuses 10 ausgebildete Öffnung 232. Außerdem ist in der Kammer 230 zwischen dem Kolben 224 und der Endwand 236 der Bohrung 226 eine Druckfeder 234 angebracht. Der Kolben 224 trägt eine Stange 238, welche in dichter Weise eine Zwischenwand 240 des Ventils 200 durchquert, um in den Abgabeabschnitt des Ventils einzudringen.
• Der Abgabeabschnitt des Ventils 200 umfaßt eine Kammer 242, in welche die Stange 238 eindringt, die Teil der bewegbaren Baugruppe 222 ist. Die Kammer 242 enthält somit das andere Ende der Stange 238, an dem der bewegbare Ventilsitz 218 gebildet ist. Sie enthält auch das Ventilelement 214 und den feststehenden Ventilsitz 216. Sie ist über den Eingang 208 mit der Unterdruckquelle und über den Eingang 204 mit der Atmosphäre verbunden. Schließlich beaufschlagt eine Feder 244 das Ventilelement 214 in Richtung des feststehenden Ventilsitzes 216 und des bewegbaren Ventilsitzes 218, und das auf einem Kolben 246 gebildete Ventilelement 214 gleitet in dichter Weise in einer in dem Körper 220 des Ventils gebildeten Bohrung 248.
• Die Arbeitsweise des Pneumatikventils 200 ergibt sich unter Bezug auf Figur 3 in einfacher Weise aus den vorangegangenen Erläuterungen. Wenn sich der Servomotor von Figur 1 in der Ruhestellung befindet, wird der in der hinteren Kammer 18 herrschende, verminderte Druck über die Öffnung 232 und die Verbindung 206 zur Kammer 230 des Pneumatikventils 200 übertragen. Dieser verminderte Druck herrscht somit auf einer der Seiten des Kolbens 224, auf dessen anderer Seite der in der Kammer 228 vorliegende Atmosphärendruck herrscht.
• Somit ist der Kolben 224 (bezüglich Figur 3) nach hinten entgegen der Wirkung der Feder 234 beaufschlagt, wie dies in der oberen Hälfte von Figur 3 dargestellt ist. Dadurch wird wiederum die Stange 234 sowie der bewegbare Ventilsitz 218 nach hinten beaufschlagt, der an dem Ventilelement 214 in Anlage kommt, das wiederum von der Feder 244 nach vorne beaufschlagt ist. Somit befindet sich das Ventilelement 214 von dem feststehenden Ventilsitz 216 entfernt. Daher ist der Ventildurchgang 214-216 geöffnet, und er ermöglicht die Verbindung zwischen dem Eingang 204 mit Atmosphärendruck und dem Ausgang 202, der mit der Pneumatikfeder 60 in Verbindung steht.
• Wie weiter oben dargestellt ist, wird somit auf den Kolben 20 eine Rückstellkraft ausgeübt.
• Weiter oben wurde gesehen, daß bei der Betätigung des Servomotors von Figur 1 im Verlauf einer Bremsung sich der Druck in der hinteren Kammer 18 erhöht, bis er den Atmosphärendruck erreicht. Diese Druckerhöhung wird über die Öffnung 232 und die Verbindung 206 zur Kammer 230 des Ventils 200 übertragen. Die auf die beiden Seiten des Kolbens 224 einwirkenden Kräfte, die von den hier wirkenden Drücken stammen, verändern sich, und insbesondere wird sich der Kolben 224, da er nicht mehr nach hinten beaufschlagt wird, unter der Wirkung der Feder 234 (bezüglich Figur 3) nach vorne bewegen. Bei dieser Bewegung nimmt er die Stange 238 sowie den bewegbaren Ventilsitz 218 nach vorne mit. Das von der Feder 244 nach vorne beaufschlagte Ventilelement 214 wird bei dessen Bewegung nach vorne weiter in Anlage an dem Ventilsitz 218 verbleiben, bis es in Anlage an den feststehenden Ventilsitz 216 gelangt, woraufhin sich der Ventilsitz 218 von dem Ventilelement entfernt.
• Somit ist der Ventildurchgang 214-216 zwischen dem Eingang 204 und Ausgang 202 geschlossen, während der Ventildurchgang 214-218 zwischen der Kammer 242 und dem Ausgang 204 geöffnet ist, wie dies in der unteren Hälfte von Figur 3 dargestellt ist. Daraus ergibt sich, daß der Ausgang 202 nicht mehr mit dem am Eingang 204 herrschenden Atmosphärendruck verbunden ist, sondern mit dem am Eingang 204 herrschenden Unterdruck, und daß sich somit der Druck in der Pneumatikfeder von dem Atmosphärendruck auf einen Wert vermindern wird, der gleich dem verminderten Druck der Unterdruckquelle ist.
• Vorteilhafterweise kann aufgrund der Erfindung durch eine geeignete Wahl der Abstimmung der Federn 234 und 244 sowie des Spiels zwischen den Ventilsitzen 216, 218 und dem Ventilelement 214 erreicht werden, daß der Druck am Ausgang 202 des Ventils 200 umgekehrt proportional zum Druck am Eingang 206 ist. Dies bedeutet, daß die von der Pneumatikfeder 60 auf den Kolben 20 ausgeübte Rückstellkraft umgekehrt proportional zu dem Druck in der hinteren Kammer 18 des Servomotors ist, oder daß die der von der Pneumatikfeder zum Zurückstellen des Kolbens 20 in seine Ruhestellung ausgeübte Gegenkraft umso geringer ist, je stärker der Fahrzeugfahrer zu bremsen wünscht, was soweit gehen kann, daß diese für starke Bremsungen zu Null wird, was auf diese Weise die von dem Fahrer bereitzustellende Kraft vermindert.
• Somit ist gemäß der Erfindung ein Servomotor geschaffen, dessen Arbeitsweise praktisch identisch mit derjenigen eines herkömmlichen Servomotors ist, wenn normale Bedingungen vorliegen, also wenn der Kolben 20 permanent einer Rückstellkraft unterworfen ist, wobei sich diese Rückstellkraft allerdings entsprechend der Erhöhung der Bremskraft vermindert, und wobei diese Rückstellkraft im Falle eines Ausfalles der Unterdruckquelle nicht mehr vorhanden ist. Wie man gesehen hat, herrscht in dem letztgenannten Fall in der hinteren Kammer 18 des Servomotors der Atmosphärendruck, oder er bildet sich schnell aus. Das gleiche gilt auch für den Druck der Kammer 230 des Ventils 200. Dieses nimmt dann die der unteren Hälfte von Figur 3 dargestellte Stellung ein, wodurch der Ventildurchgang 214-218 zwischen dem Eingang 208 und dem Ausgang 202 geöffnet wird, wie weiter oben dargestellt wurde. Bei einem angenommenen Ausfall befindet sich somit der Eingang auf dem Atmosphärendruck, und dieser Druck wird zu der Pneumatikfeder 60 übertragen, welche wirkungslos wird, da die vordere Kammer 16 des Servomotors sich selbst auf Atmosphärendruck befindet.
• In Figur 4 ist eine Ausführungsvariante des Pneumatikventils dargestellt, dessen Aufnehmerabschnitt elektropneumatisch ist. In Figur 4 ist ein pneumatisches Elektroventil 300 zu sehen, welches einen Ausgang 302 umfaßt, der dafür vorgesehen ist, mit der Öffnung 74 und der Pneumatikfeder 60 des Servomotors von Figur 5 verbunden zu werden, der mit dem von Figur 1 bis auf ein später dargestelltes Detail identisch ist. Das Elektroventil 300 umfaßt auch einen Eingang 304, der mit der Atmosphäre verbunden ist, und einen Eingang 308, der mit der Unterdruckquelle verbunden ist. Es enthält auch ein Dreiwegeventil 312, das durch ein Ventilelement 314 gebildet ist, welches mit zwei Ventilsitzen 316 und 318 zusammenwirkt. Der Ventilsitz 316 ist feststehend und an dem Körper 320 des Pneumatikventils 300 gebildet. Der Ventilsitz 318 ist bewegbar und an einer bewegbaren Baugruppe 322 gebildet.
• Das Ventil 300 umfaßt einen Aufnehmerabschnitt und einen Geberabschnitt. Der Aufnehmerabschnitt ist durch ein Elektroventil 324 gebildet, das eine Spule 326 und einen bewegbaren Anker 328 umfaßt. Der bewegbare Anker 328 ist rohrförmig und trägt an seinen Enden jeweils ein Ventilelement 330 bzw. 332. In der Ruhestellung des Elektroventils 324 ist sein Anker 328 von einer Rückstellfeder 334 bezüglich Figur 4 nach links beaufschlagt.
• In dieser Stellung ist ein Ventildurchgang 330-336 zwischen dem Ventilelement 330 und einem fest mit dem Körper 320 verbundenen Ventilsitz 336 geöffnet, der die Verbindung zwischen einem mit der Atmosphäre verbundenen Eingang 338 und einer Kammer 340 über das Innere des rohrförmigen Ankers und Bohrungen 342 in dem Körper des Elektroventils ermöglicht.
• In derselben Stellung ist ein Ventildurchgang 332-344 zwischen dem Ventilelement 332 und einem fest mit dem Körper 320 verbundenen Ventilsitz 344 geschlossen, was die Verbindung zwischen dem mit der Unterdruckquelle verbundenen Eingang 308 und der Kammer 340 über die Bohrungen 342 und das Innere eines fest mit dem Körper 320 verbundenen rohrförmigen Durchganges 346 unterbindet.
• Wenn das Elektroventil 324 dagegen erregt ist, nimmt sein rohrförmiger Anker 328 eine bezüglich Figur 4 nach rechts verschobene Arbeitsstellung ein, in welcher der Ventildurchgang 330-336 geschlossen und der Ventildurchgang 332-344 geöffnet ist. Mit anderen Worten ist in der Ruhestellung des Elektroventils die Kammer 340 mit der Atmosphäre und in der Arbeitsstellung die Kammer 340 mit der Unterdruckquelle verbunden.
• Die Kammer 340 ist in einer Bohrung 348 des Körpers 320 des Ventils durch eine bewegbare Baugruppe 322 gebildet, die aus einem Kolben besteht, der in dichter Weise in dieser Bohrung 348 um den rohrförmigen Durchgang 346 herum gleitet. Der Kolben 322 ist nach hinten in seine Ruhestellung (bezüglich Figur 4 nach rechts) von einer Rückstellfeder 350 beaufschlagt, und er trägt auf seiner nach vorne gerichteten Seite den bewegbaren Ventilsitz 318. Dieser wirkt mit dem Ventilelement 314 zusammen, das wiederum von einer Rückstellfeder 352 nach hinten (bezüglich Figur 4 nach rechts) beaufschlagt ist, so daß es auch mit dem feststehenden Ventilsitz 316 zusammenwirken kann, der an dem Körper 320 des Ventils gebildet ist.
• Somit befinden sich das Ventilelement 314 sowie der feststehende Ventilsitz 316 und der bewegbare Ventilsitz 318 in dem Geberabschnitt des Ventils 300, der eine Kammer 354 aufweist, die über den Eingang 308 mit der Unterdruckquelle und über den Eingang 304 mit der Atmosphäre verbunden ist.
• Die Spule 326 des Elektroventils 324 wird erregt, wenn der Servomotor hinsichtlich einer Bremsung betätigt wird. Dieses Erregen kann beispielsweise mittels des elektrischen Bremsanzeigekreises (für das Aufleuchten der Bremslichter) erzielt werden, mittels eines Aufnehmers für eine Verstellung des Kolbens 20 des Servomotors oder mittels eines Druckaufnehmers in der hinteren Kammer 18 des Servomotors. Ein solcher Aufnehmer 356 ist in Figur 5 dargestellt, in der zu sehen ist, daß er in dichter Weise in einer Öffnung 358 angeordnet ist, die in der hinteren Wand des Gehäuses 10 ausgebildet ist. Der Aufnehmer 356 umfaßt eine starre vordere Schale 360 sowie eine starre hintere Schale 362, zwischen denen eine nachgiebige Membran 364 eingezwängt ist. Die Membran 364 ist von einer Feder 366 nach hinten beaufschlagt und enthält auf ihrer hinteren Wand einen Leiterabschnitt 368. Die hintere Schale 362 weist zwei Kontakte 370 auf, die jeweils mit einem Leiter 372 verbunden sind.
• Die vordere Schale und die hintere Schale sind mit einer Öffnung 374 bzw. 376 versehen, so daß die hintere Seite der Membran 364 dem Atmosphärendruck und die vordere Seite dem in der hinteren Kammer 18 herrschenden Druck ausgesetzt sind.
• Wenn sich der Servomotor in der Ruhestellung befindet, ist die Kammer 18 auf einem verminderten Druck, wodurch die Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten der Membran 364 auf diese eine Kraft nach vorne ausübt, so daß sie sich in Anlage an der vorderen Schralle befindet. Wenn der Servomotor betätigt wird, erhöht sich der Druck in der Kammer 18, wodurch die Kraft auf die Membran 364 abnimmt. Somit überwiegt die Kraft der Feder 366, wodurch die Membran nach hinten zurückgedrückt wird. Somit gelangt der Leiterabschnitt 368 in Anlage an die Kontakte 370, wodurch der elektrische Kreis zwischen den Leitern 372 geschlossen wird.
• Wenn sich der Servomotor in der Ruhestellung befindet, befindet sich auch das Elektroventil 324 in der Ruhestellung, und der Ventildurchgang 330-336 ist geöffnet, wodurch die Kammer 340 sich auf Atmosphärendruck befindet, der auf eine der Seiten des Kolbens 322 einwirkt. Da die andere Seite des Kolbens dem vom Eingang 308 stammenden, verminderten Druck ausgesetzt ist, wird der Kolben 322 entgegen der Wirkung der Feder 350 nach vorne beaufschlagt. In dieser Stellung drückt der bewegbare Ventilsitz 318 das Ventilelement 314 nach vorne zurück, wodurch der Ventildurchgang 314-318 geschlossen und der Ventildurchgang 314-316 geöffnet wird.
• Der am Eingang 304 vorliegende Atmosphärendruck wird nun zum Ausgang 302 übertragen und an die Öffnung 74 und die Pneumatikfeder 60 des Servomotors weitergeleitet. Somit wird auf den Kolben 20 eine Rückstellkraft ausgeubt.
• Wenn der Servomotor betätigt wird, erhöht sich der Druck in der hinteren Kammer 18, was zur Folge hat, daß der elektrische Kreis zwischen den Leitern 372 geschlossen wird. An einem der Leiter ist eine (nicht dargestellte) Stromquelle angeschlossen, wodurch das Elektroventil 324 erregt wird, dessen Anker dann bezüglich Figur 4 nach rechts bewegt wird. Somit ist der Ventildurchgang 330-336 geschlossen, während der Ventildurchgang 332-344 geöffnet ist und die Kammer 340 mit der Unterdruckquelle am Eingang 308 verbindet. Da die Drücke auf den beiden Seiten des Kolbens 322 gleich sind, ist dieser nur der Wirkung der Feder 350 ausgesetzt, welche ihn bezüglich Figur 4 nach rechts zurückdrückt. Da das Ventilelement 314 ebenfalls in dieselbe Richtung beaufschlagt ist, folgt es dem bewegbaren Sitz 318, bis es an dem feststehenden Ventilsitz 316 anliegt. Somit ist der Ventildurchgang 314-316 geschlossen, während der Ventildurchgang 314-318 geöffnet ist und die Verbindung zwischen dem mit der Unterdruckquelle verbundenen Eingang 308 und dem mit der Pneumatikfeder 60 verbundenen Ausgang 302 ermöglicht. Somit vermindert sich die Rückstellkraft auf den Kolben 20 des Servomotors mit der Erhöhung des Druckes in der hinteren Kammer 18.
• Somit ist gemäß der Erfindung ein Servomotor geschaffen, dessen Arbeitsweise bei normalen Bedingungen praktisch identisch mit derjenigen eines herkömmlichen Servomotors ist, wobei jedoch der Kolben des Servomotors einer Rückstellkraft unterworfen ist, die umgekehrt proportional zur Bremskraft ist, und bei dem diese Rückstellkraft im Falle eines Ausfalles der Unterdruckquelle nicht mehr vorliegt. Im letztgenannten Fall bewirkt nämlich der sich erhöhende Druck in der hinteren Kammer 18, daß der elektrische Kreis zwischen den Leitern 372 permanent geschlossen ist. Somit ist das Elektroventil 328 permanent erregt, wodurch die Kammer 340 mit dem Eingang 308 verbunden ist, an dem der Atmosphärendruck herrscht. Da die Drücke auf den beiden Seiten des Kolbens 322 gleich sind, drückt die Feder 350 diesen bezüglich Figur 4 nach rechts, wodurch nachfolgend der Ventildurchgang 314- 316 geschlossen und der Ventildurchgang 314-318 geöffnet und somit der Eingang 308 mit dem Ausgang 302 verbunden wird. Bei einem angenommenen Ausfall befindet sich der Eingang 308 auf Atmosphärendruck, der somit zur Pneumatikfeder 60 übertragen wird und dort die Rückstellkraft auf den Kolben 20 gemäß dem Ziel der Erfindung für ein leichteres Bremsen im Falle eines Ausfalles der Pneumatikunterstützung aufhebt.
• In gemäß der Erfindung besonders vorteilhafter Weise weist ein derart ausgebildeter Servomotor Abmessungen auf, die identisch mit denen eines herkömmlichen Servomotors sind, wobei er im Falle eines Ausfalles der Pneumatikunterstützung eine für den Fahrer angenehmere Arbeitsweise aufweist. Die Abmessungen des Servomotors können auch bei mit den Leistungen eines herkömmlichen Servomotors identischen Leistungen vermindert werden, wenn ein Ventil zum Steuern oder Modulieren des Drucks in der Pneumatikfeder verwendet wird. Ein solches Ventil kann vorteilhafterweise an einer beliebigen Stelle im Motorraum des Fahrzeugs angeordnet werden und ausreichend geringe Abmessungen aufweisen, so daß keine Probleme beim Einbringen entstehen.
• Man kann das Ventil zum Modulieren des Drucks insbesondere in der unmittelbaren Nähe des Servomotors anbringen, und man kann es auch strukturell mit diesem oder mit dem Hauptzylinder verbinden, der dem Servomotor zugeordnet ist, oder mit diesen beiden, um zu einer kompakten und leicht einzubauenden Baugruppe zu gelangen. Dies ist in den Figuren 6 und 6A dargestellt, wobei das pneumatische Modulationsventil beispielsweise eine Ausführungsform des schematisch in Figur 3 dargestellten Ventils ist.
• In Figur 6 ist ein Servomotor zu sehen, der dem bezüglich Figur 1 beschriebenen entspricht, bei dem die gleichen Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen und der nicht mehr ausführlich beschrieben wird. Ebenfalls dargestellt ist im Teilschnitt der dem Servomotor zugeordnete Hauptzylinder 70.
• Dargestellt ist auch das Pneumatikventil 200 in der unmittelbaren Nähe des Servomotors und des Hauptzylinders. Die bewegbare Baugruppe 222 dieses Ventils umfaßt den Kolben 224, der in dichter Weise in der Bohrung 226 des Körpers 220 gleitet. Der Kolben 224 teilt die Bohrung 226 in eine Kammer 228, in der aufgrund von in dem Körper 220 ausgebildeten und in dieser Kammer mündenden Öffnungen 229 permanent der Atmosphärendruck herrscht, und in eine Kammer 230, die mit der hinteren Kammer 18 des Servomotors verbunden ist, beispielsweise durch eine außerhalb des Servomotors verlaufende Leitung, die zu einer in der hinteren Wand des Gehäuses 10 ausgebildeten Öffnung verläuft, und vorteilhafterweise gemäß der in Figur 6A dargestellten Ausführungsform durch eine Leitung 206, die im Inneren des Servomotors verläuft. In der Schürze 14 des Kolbens 20 ist eine Öffnung 13 ausgebildet, und die Abrollmembran 12 ist mit einem rohrförmigen Fortsatz 15 versehen, der durch diese Öffnung 13 in die vordere Kammer 16 bis zur vorderen Wand des Gehäuses 10 eindringt, wo sie in dichter Weise aufgenommen ist. Der Körper 220 ist mit einem Fortsatz 221 gebildet, der in dichter Weise an dem rohrförmigen Fortsatz 15 an der Stelle anliegt, an der dieser in der vorderen Wand des Gehäuses 10 aufgenommen ist.
• In der Kammer 230 ist zwischen dem Kolben 224 und der Endwand 236 der Bohrung 226 eine Druckfeder 234 angeordnet. Der Kolben 224 ist fest mit einer Stange 238 verbunden, welche in dichter Weise eine Zwischenwand 240 des Ventils 200 durchquert, um in den Geberabschnitt des Ventils 200 einzudringen.
• Der Geberabschnitt des Ventils 200 umfaßt eine Kammer 242, in die das Ende der Stange 238 eindringt, das einen bewegbaren Ventilsitz 218 bildet. Der bewegbare Ventilsitz 218 wirkt mit einem Ventilelement 214 zusammen, das an einem Kolben 246 gebildet ist, der in dichter Weise in einer in dem Körper 220 des Ventils gebildeten Bohrung 248 gleitet. Das Ventilelement 214 kann auch mit einem feststehenden Ventilsitz 216 zusammenwirken, der an dem Körper 220 des Ventils 200 gebildet ist, und es ist von einer Feder 244 in Richtung der Ventilsitze 216 und 218 beaufschlagt. Die Feder 244 ist in der Kammer 242 angeordnet, die von der Zwischenwand 240 und dem Kolben 246 abgegrenzt ist, der das Ventilelement 214 trägt, wobei diese Kammer 242 über einen Eingang 208 mit der Unterdruckquelle verbunden ist, wobei dieser Eingang 208 vorteilhafterweise mit der vorderen Kammer 16 des Servomotors verbunden ist, in der dieser Unterdruck mittels eines Fortsatzes 221 des Körpers 220 des Ventils 200 herrscht, der in dichter Weise mit einer Öffnung der vorderen Wand des Gehäuses 10 verbunden ist und in der vorderen Kammer 16 mündet.
• Der feststehende Ventilsitz 216, der bewegbare Ventilsitz 218 und das Ventilelement 214 bilden ein Dreiwegeventil, welches den Druck am Ausgang 202 steuert oder moduliert und dafür vorgesehen ist, mit der Öffnung 74 und der Pneumatikfeder 60 des Servomotors verbunden zu sein, beispielsweise mittels einer Leitung, die außerhalb des Ventils 200 verläuft, und vorteilhafterweise gemäß der dargestellten Ausführungsform mittels des Inneren der Stange 238, die in zylindrischer Form gebildet ist und deren hinteres Ende in dichter Weise in die Endwand 236 des Ventils 200 und in die Öffnung 74 der vorderen Wand des Gehäuses 10 eindringt.
• Die Arbeitsweise des beschriebenen Pneumatikventils ergibt sich in einfacher Weise aus den vorangegangenen Erläuterungen und aus den bezüglich Figur 3 gegebenen Erläuterungen. Wenn der Servomotor sich bei den normalen Arbeitsbedingungen in der Ruhestellung befindet, wird der in der hinteren Kammer 18 herrschende, verminderte Druck über die Öffnung 13, den rohrförmigen Fortsatz 15 der Membran 12, die Leitung 206 und den Fortsatz 221 des Körpers 220 zur Kammer 230 übertragen. Dieser verminderte Druck wirkt auf die hintere Seite des Kolbens 224 ein, auf dessen vordere Seite der in der Kammer 228 herrschende Atmosphärendruck einwirkt. Somit wird der Kolben 224 entgegen der Wirkung der Feder 234 nach hinten beaufschlagt. Dadurch wird auch die Stange 238 zusammen mit dem bewegbaren Ventilsitz 218 nach hinten beaufschlagt, der wiederum das Ventilelement 214 entgegen der Wirkung der Feder 244 nach hinten beaufschlagt. Somit wird das Ventilelement 214 von dem feststehenden Ventilsitz entfernt, und es ermöglicht die Verbindung zwischen dem unter Atmosphärendruck stehenden Eingang 204, der Kammer 202 und dem Inneren der Stange 238, die in die Pneumatikfeder 60 eindringt und somit die Rückstellkraft auf den Kolben 20 erzeugt.
• Wenn der Servomotor betätigt ist, wird die Druckerhöhung in der hinteren Kammer 18 über die Öffnung 13 und den rohrförmigen Fortsatz 15 zur Kammer 230 übertragen. Die nach hinten gerichtete, auf den Kolben 224 einwirkende Kraft verringert sich, und die Feder 234 wird den Kolben 224 nach vorne verstellen, wodurch die hohle Stange 238 und der bewegbare Ventilsitz 218 mitgenommen werden. Der Ventildurchgang 214-216 wird geschlossen, während der Ventildurchgang 214-218 geöffnet wird. Somit steht die Kammer 202 mit der Kammer 242 in Verbindung, die wiederum über den Ausgang 208 mit der vorderen Kammer 16 des Servomotors in Verbindung steht, in der permanent der Unterdruck herrscht. Somit wird die Pneumatikfeder 60 mit der vorderen Kammer 16 verbunden, wodurch die auf den Kolben 20 einwirkende Rückstellkraft vermindert wird.
• Somit ist gemäß der Erfindung ein Servomotor geschaffen, dessen Arbeitsweise bei normalen Arbeitsbedingungen identisch mit derjenigen eines herkömmlichen Servomotors ist, wobei der Vorteil vorliegt, daß die Rückstellkraft auf den Kolben 20 bei einer Betätigung der Bremsen vermindert ist, wodurch eine verminderte Kraft des Fahrers für eine identische Kraft auf den Hauptzylinder erforderlich ist. Dieser Servomotor weist ebenfalls die Merkmale der Erfindung auf, nämlich daß die Rückstellkraft auf den Kolben 20 im Falle eines Ausfalles der Unterdruckquelle verschwindet.
• In letztgenanntem Fall gelangen nämlich die vordere Kammer 16 und die hintere Kammer 18 des Servomotors schnell auf den Atmosphärendruck. Dies geschieht aufgrund der Kammern 242 bzw. 230, die mit ihnen verbunden sind. Somit befindet sich die Baugruppe des Ventils 200 auf den Atmosphärendruck.
• Somit befindet sich hier die Baugruppe 222 unter der Wirkung der Feder 234 sowie das Ventilelement 214 unter der Wirkung der Feder 244 in der vorderen Stellung. Daher ist der Ventildurchgang 214-216 geschlossen, und der Ventildurchgang 214-218 ist geöffnet und ermöglicht die Verbindung zwischen der Pneumatikfeder 60 und der vorderen Kammer 16, in welcher der Atmosphärendruck herrscht. Somit vermindert sich die von der Pneumatikfeder 60 auf den Kolben 20 ausgeübte Rückstellkraft in dem Maße, wie sich der Druck in der vorderen Kammer 16 erhöht, bis sie vollständig verschwindet.
• Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die hier beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es können an ihr zahlreiche Veränderungen ausgeführt werden, welche sich dem Fachmann ergeben. Beispielsweise kann die Erfindung auf Tandem-Servomotoren oder auf Servomotoren mit einer zusätzlichen Unterstützungskammer angewendet werden. In gleicher Weise kann die Pneumatikfeder der Erfindung in einer anderen Weise ausgebildet sein, zum Beispiel ringförmig. Es kann auch vorgesehen sein, das Pneumatikventil von Figur 6 einteilig mit dem Hauptzylinder oder an diesem befestigt oder einteilig mit dem Servomotor oder an diesem befestigt auszubilden. Bei einer solchen Konstruktion kann vorgesehen sein, den Servomotor oder den Hauptzylinder von Figur 6 mit einem entsprechend Figur 4 ausgebildeten Pneumatikventil verbunden auszubilden.
• Gleichzeitig kann, wenn der Servomotor der Erfindung mit einem Modulationsventil verwendet wird, vorgesehen sein, daß dieses mit einer Quelle eines Drucks verbunden ist, der größer als der Atmosphärendruck ist, um für das Rückstellen des Kolbens des Servomotors in die Ruhestellung eine größere Rückstellkraft bereitzustellen oder um die Fläche der Abdeckung zu vermindern, mittels der diese Rückstellkraft zu dem Kolben des Servomotors übertragen wird. Es genügt dann, als Konsequenz die Abstimmungen der Federn des Modulationsventils anzupassen. Der Ausfall dieser Druckquelle hat einzig zur Folge, daß das Modulationsventil zur bereits beschriebenen Arbeitsweise zurückkehrt.

Claims (13)

1. Pneumatischer Bremsunterstützungs-Servomotor, mit einem Gehäuse (10), in dessen Inneren sich eine bewegliche Wand (12, 14) befindet, die in eine hintere Ruhestellung von einem Federmittel zurückgestellt wird und eine permanent mit einer Unterdruckquelle (61) verbundene vordere Kammer (16) sowie eine hintere Kammer (18) abgrenzt, die wahlweise mit der vorderen Kammer (16) oder mit der Atmosphäre über ein Ventilmittel (20a, 32a, 40) verbunden ist, das von einer Steuerstange (34) betätigt ist, die in der Lage ist, sich mittels eines Tauchkolbens (32) an einer Schubstange (56) abzustützen, wobei das Federmittel zum Rückstellen der beweglichen Wand (12, 14) eine Pneumatikfeder (60) enthält, die in der vorderen Kammer (16) des Servomotors angeordnet ist, und mit Mitteln (100, 200, 300) zum wahlweisen Verbinden, die dazu vorgesehen sind, die Pneumatikfeder wahlweise mit einer von wenigstens zwei Quellen von unterschiedlichen Drücken zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Tauchkolben (32) und der Schubstange (56) eine Reaktionsscheibe (58) angeordnet ist und daß der Servomotor eine Bremserfassungsvorrichtung (356) aufweist, um die Mittel (100, 200, 300) zum wahlweisen Verbinden in Abhängigkeit von dem Auftreten oder dem Verschwinden einer Bremswirkung zu steuern und eine zusätzliche und wahlweise Bremsunterstützung beim Auftreten einer solchen Bremswirkung zu erzeugen.

2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum wahlweisen Verbinden dafür vorgesehen sind, die Pneumatikfeder mit der Unterdruckquelle zu verbinden, wenn eine Bremswirkung erfaßt wird.

3. Servomotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum wahlweisen Verbinden dafür vorgesehen sind, die Pneumatikfeder, wenn das Verschwinden einer Bremswirkung erfaßt wird, mit einer Druckquelle zu verbinden, die einen Druck bereitstellt, der wenigstens gleich dem Atmosphärendruck ist.

4. Servomotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pneumatikfeder (60) eine Membran (62) aufweist, die in dichter Weise an der vorderen Wand des Gehäuses (10) sowie an einer starren Abdeckung (72) befestigt ist, die in dichter Weise an dem Kolben (20) oder der Schubstange (56) befestigt ist.

5. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremserfassungsvorrichtung wenigstens auf das Auftreten eines bestimmen Relativdrucks in der hinteren Kammer anspricht.

6. Servomotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum wahlweisen Verbinden ein Pneumatikventil (100, 200, 300) aufweisen.

7. Servomotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Pneumatikventil einen Aufnehmerabschnitt aufweist, der die Bremserfassungsvorrichtung bildet.

8. Servomotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Pneumatikventil einen Geberabschnitt aufweist, der im wesentlichen durch ein Dreiwegeventil gebildet ist, das mit einem Ventilelement (214, 314) versehen ist, das mit einem feststehenden Ventilsitz (216, 316) sowie mit einem beweglichen Ventilsitz (218, 318) zusammenwirkt.

9. Servomotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmerabschnitt (224) einen Kolben (224) aufweist, der in einer Kammer (230) gleitet, in welcher der Druck der hinteren Kammer (18) des Servomotors herrscht.

10. Servomotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmerabschnitt (324) ein Elektroventil (324) ist.

11. Servomotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektroventil (324) von dem Signal erregt wird, das von einem Aufnehmer (356) für den Druck in der hinteren Kammer (18) des Servomotors geliefert wird.

12. Servomotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektroventil (324) von dem Signal erregt wird, das von einem Aufnehmer für die Verstellung des Kolbens (20) des Servomotors geliefert wird.

13. Servomotor nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (214, 314) des Dreiwegeventils des Geberabschnitts von dem Kolben (224) oder dem Elektroventil (324) des Aufnehmerabschnitts betätigt wird.