-
Die vorliegende Erfindung betrifft die pneumatischen
Servomotoren und insbesondere Servomotoren des Typs, die zum
Bereitstellen einer Bremsunterstützung bei Kraftfahrzeugen
verwendet werden.
-
Servomotoren dieses Typs enthalten herkömmlicherweise einen
Kolben, der aus einer Nabe und einer Schürze gebildet ist
und mit Hilfe einer Abrollmembran eine permanent mit einer
Unterdruckquelle verbundene vordere Kammer sowie eine
hintere Kammer abgrenzt, die selektiv beim Öffnen eines ersten
Ventildurchgangs mit der vorderen Kammer oder beim Öffnen
eines zweiten Ventildurchgangs mit der Atmosphäre verbunden
ist, wobei der erste und der zweite Ventildurchgang durch
miteinander zusammenwirkende erste und zweite Ventilmittel
gebildet sind, die von einer Steuerstange betätigt werden,
die sich über einen Tauchkolben an einer der Seiten einer
fest mit einer Schubstange verbundenen Reaktionsscheibe
abstützen kann.
-
Solche Servomotoren, wie sie z. B. in dem Dokument
EP-A-O 004 477 dargestellt sind, weisen einige Nachteile
auf. Um zu vermeiden, daß die Steuerstange keinen zu großen
Leerweg aufweist, ist es nämlich notwendig, das Ventilmittel
so auszubilden, daß der "Ventilelement-Hub" zwischen dem
Ventilelement und dem zweiten Ventilsitz so gering wie
möglich ist. Daraus ergibt sich, daß der der Atmosphärenluft
bei einer Bremsung angebotene Durchgang zur hinteren Kammer
ebenso wie der der Luft der hinteren Kammer bei einem Lösen
der Bremsen zur vorderen Kammer angebotene Durchgang eng
ist. Der Betrieb dieser Servomotoren ist somit von
Luftansauggeräuschen begleitet, die störend werden können, zumal
der Aufbau der Nabe des Kolbens, der einen einzigen radialen
Durchgang zur hinteren Kammer und einen einzigen axialen
Durchgang zur vorderen Kammer aufweist, zusätzlich starke
Turbulenzen in der sich bewegenden Luft hervorruft.
-
Ein weiterer Nachteil aufgrund dieser engen und turbulenten
Luftdurchgänge liegt in der Tatsache, daß die Luft bei ihren
verschiedenen Bewegungen zwischen der Atmosphäre, der
hinteren Kammer und der vorderen Kammer stark abgebremst wird und
der Servomotor somit lange Ansprechzeiten aufweist. Ein
weiterer Nachteil von bekannten Servomotoren liegt schließlich
in der Tatsache, daß das ringförmige Ventilelement eine
allgemein tulpenförmige Gestalt mit einem äußeren Wulst
aufweist, der in Verbindung mit dem Träger des Ventilelements
für die Anbringung in der rohrförmigen Nabe der
Kolben-Baugruppe dient, wobei der aktive Abschnitt des Ventilelements
mit diesem Montagewulst über einen dünnen Steg verbunden
ist, das sich für seinen Anschluß an den Montagewulst nach
außen erweitert. Bei einer solchen Anordnung ist der
Zwischenabschnitt des Stegs des Ventilelements während der
Lebensdauer des Servomotors sehr zahlreichen Biege- und
Druckbeanspruchungen ausgesetzt, die langfristig aufgrund des das
Ventilelement bildenden Elastomermaterials an dieser Stelle
eine Schwächung hervorrufen können. Außerdem ist beim
Betrieb dieser Zwischenabschnitt des Stegs des Ventilelements
einer Druckdifferenz zwischen dem permanent im Inneren der
rohrförmigen Nabe um die Eingangs stange herum herrschenden
Atmosphärendruck und dem Unterdruck ausgesetzt, der
permanent in der diesen Zwischenabschnitt des Ventilelementes
umgebenden und permanent mit der vorderen Kammer verbundenen
ringförmigen Kammer oder Unterdruckkammer des Servomotors
herrscht. Diese Druckdifferenz, die außerdem zur Ermüdung
des Zwischenabschnitts des Stegs beiträgt, induziert in dem
aktiven Abschnitt des Ventilelements eine axiale Kraft, die
zu der Ventilfederkraft hinzukommt und von dem Ventil-
Tauchkolben bei jeder Phase des Lösens der Bremse überwunden
werden muß, um den aktiven Abschnitt des Ventilelements von
dem ersten Ventilsitz zu lösen, der in der Nabe ausgebildet
ist, und um die Verbindung zwischen der hinteren
Arbeitskammer des Servomotors und der Unterdruckkammer wieder
herzustellen, wodurch eine Überdimensionierung der Rückstellfeder
der Eingangsstange erforderlich ist, was sich insbesondere
in einer großen Kraft auswirkt, die von dem Fahrer für das
Betätigen des Servomotors aufgebracht werden muß, wobei
diese Kraft in der Technik unter dem Begriff "Eingriffs-Kraft"
bekannt ist.
-
Aus dem Dokument DE-A-3 836 609 ist auch ein pneumatischer
Servomotor bekannt, der dem Oberbegriff des Hauptanspruchs
entspricht und bei dem einige der oben genannten Nachteile
vermieden sind: er umfaßt kein ringförmiges Ventilelement
mit allgemein tulpenförmiger Gestalt, und der Leerweg der
Steuerstange ist vermindert. Es verbleiben andere Nachteile,
beispielsweise die engen Ventildurchgänge, welche
Ansauggeräusche erzeugen, ein einziger radialer Durchgang zur
hinteren Kammer und ein einziger axialer Durchgang zur vorderen
Kammer, welche Turbulenzen erzeugen, und ein großer
Querschnitt, der permanent einer Druckdifferenz ausgesetzt ist,
was ein Überdimensionieren der Rückstellfeder der
Steuerstange erfordert und zu einer großen Eingriffs-Kraft führt.
-
Die vorliegende Erfindung hat folglich zur Aufgabe, einen
Servomotor zu schaffen, dessen Betrieb geräuscharm und
dessen Ansprechzeit so gering wie möglich ist, bei dem die
Ventilmittel keine Probleme hinsichtlich der langen Lebensdauer
aufweisen und bei dem die Kraft der Rückstellfeder der
Steuerstange vermindert ist, und dies in einfacher,
zuverlässiger und kostengünstiger Weise. Zu diesem Zweck hat die
Erfindung einen Servomotor zur Aufgabe, bei dem die
Luftdurchgänge zwischen der Atmosphäre und der hinteren Kammer
einerseits und der hinteren Kammer und der vorderen Kammer
andererseits den größtmöglichen Querschnitt aufweisen, ohne daß
sie Hindernisse enthalten, die Turbulenzen erzeugen können.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Tauchkolben einen
zylindrischen Abschnitt umfaßt, der in dichter Weise um
einen
zylindrischen Abschnitt der Schürze des Kolben gleitet,
wobei der Ventilsitz des zweiten Ventildurchganges an der
Nabe entlang einem Kreis mit einem Durchmesser gebildet ist,
der gleich dem Durchmesser des zylindrischen Abschnittes der
Schürze ist oder diesem sehr nahe liegt.
-
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile ergeben sich der
nachfolgenden, sich auf die beigefügte Zeichnung beziehenden
Beschreibung einer nicht einschränkend gegebenen
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung
zeigt:
-
- die einzige Figur eine Seitenansicht eines
Längshalbschnittes, in der der Mittelabschnitt eines pneumatischen
Bremsunterstützungs-Servomotors dargestellt ist, der gemäß
der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.
-
In der Figur ist ein Teil eines
Bremsunterstützungs-Servomotors dargestellt, der dafür vorgesehen ist, in
herkömmlicher Weise zwischen dem Bremspedal eines Fahrzeugs und dem
den hydraulischen Bremskreis dieses Fahrzeugs steuernden
Hauptzylinder angeordnet zu werden. Es ist Konvention, mit
vorne den zum Hauptzylinder gerichteten Teil des Servomotors
und mit hinten den zum Bremspedal gerichteten Teil des
Servomotors zu bezeichnen.
-
Der in der Figur dargestellte Servomotor umfaßt ein
schalenförmiges Außengehäuse 10, das um eine Achse X-X'
rotationssymmetrisch ist. In dieser Figur ist nur der hintere
Mittelabschnitt dieses Gehäuses 10 dargestellt.
-
Eine nachgiebige Abrollmembran 12 aus einem Elastomer, die
durch eine auch als Schürze bezeichnete metallische
Trägerplatte 14 verstärkt ist, grenzt im Inneren des von dem
Gehäuse 10 begrenzten Raumes eine vordere Kammer 16 und eine
hintere Kammer 18 ab. Der (nicht dargestellte)
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 einer
Kolbennabe 20 ausgebildet ist, die entlang der Achse X-X' des
Servomotors angeordnet ist. Diese Nabe 20 setzt sich nach
hinten in der Form eines rohrförmigen Abschnitts 22 fort,
der in dichter Weise die hintere Wand des Gehäuses 10
durchquert. Die Dichtigkeit dieser Durchquerung wird von einer
verstärkten ringförmigen Dichtung 24 gewährleistet, die
durch einen Ring 26 in dem rohrförmigen Mittelabschnitt
befestigt ist, der die hintere Wand des Gehäuses 10 nach
hinten verlängert.
-
Eine zwischen die Schürze 14 und die (nicht dargestellte)
vordere Wand des Außengehäuses 10 eingesetzt Druckfeder 28
hält normalerweise die Schürze 14 in einer in der Figur
dargestellten hinteren Ruhestellung, bei der die hintere Kammer
18 ihr minimales Volumen und die vordere Kammer 16 ihr
maximales Volumen aufweist.
-
In dem rohrförmigen hinteren Abschnitt 22 weist die Nabe 20
eine Bohrung 30 auf, in der gleitend ein Tauchkolben 32
aufgenommen ist, der ebenfalls zur Achse X-X'
rotationssymmetrisch ist, wobei gleichmäßig um die Achse X-X' verteilte
Öffnungen 34 in dem hinteren Abschnitt des Tauchkolbens 32
vorgesehen sind, um den Durchgang für Atmosphärenluft
freizulassen. Das vordere Ende eine Steuerstange 35 des
Servomotors, die ebenfalls entlang der Achse X-X' angeordnet ist,
ist nach Art eines Kugelgelenks in dem Tauchkolben 32
angebracht. Das (nicht dargestellte) hintere Ende dieser Stange
35, das aus dem rohrförmigen Abschnitt 22 der Nabe 30 nach
außen hervorsteht, wird direkt von dem (nicht dargestellten)
Bremspedal des Fahrzeugs gesteuert.
-
Der mittlere Abschnitt 15 der Schürze ist zylindrisch und
mit einer Stufenbohrung ausgebildet. Der mit dem kleinsten
Durchmesser versehene Abschnitt 36 dieser Bohrung ist hinten
angeordnet und nimmt das vordere Ende 38 des Tauchkolbens 32
auf, und der mit dem größten Durchmesser versehene Abschnitt
40 dieser Bohrung ist vorne angeordnet und nimmt eine
Reaktionsscheibe 42 aus einem verformbaren Material auf,
beispielsweise einem Elastomer, und das hintere Ende einer
Schubstange 44, die dafür vorgesehen ist, einen an der
vorderen Wand des Gehäuses 10 angebrachten (nicht
dargestellten) Hauptzylinder zu betätigen. Zwischen der Schürze 14 und
der Feder 28 kann vorteilhafterweise eine Kapsel 46 so
angeordnet sein, daß beim Fehlen des Hauptzylinders die
Schubstange 44 an ihrer Stelle gehalten wird, beispielsweise beim
Zusammenbau des Servomotors.
-
Die Nabe 20 ist mit einem ringförmigen vorderen Ende 48
ausgebildet, das in einer an der hinteren Seite der Schürze 14
ausgebildeten ringförmigen Nut 50 aufgenommen ist.
Vorzugsweise weisen das Ende 48 und eine der Wände der Nut 50 eine
zueinander komplementäre Form auf, um die gegenseitige
Führung der Schürze 14 und der Nabe 12 zu gewährleisten, wenn
das Ende 48 beim Betrieb des Servomotors in der Nut 50
gleitet. In einer Öffnung 54, die in der Wand der in der Schürze
14 gebildeten Nut 50 ausgebildet ist, ist ein Sicherungsring
52 angeordnet, der mit dem Ende 48 so zusammenwirkt, daß die
Schürze 14 und die Nabe 12 zusammengefügt sind, während
gleichzeitig eine begrenzte Relativtranslationsbewegung
dieser beiden Teile möglich ist.
-
Bei der in der Figur dargestellten Ruhestellung des
Servomotors ist die Schürze 14 von der Feder 28 nach hinten
beaufschlagt, und sie liegt an der Nabe 20 an, die wiederum an
der verstärkten ringförmigen Dichtung 24 anliegt, wodurch
die hintere Ruhestellung der Schürze 14 und der Nabe 20
bestimmt ist. Genauer gesagt ist die Schürze 14 auf ihrer
hinteren Seite mit einer ebenen ringförmigen Fläche 56
ausgebildet, die senkrecht zur Achse X-X' ist und in Anlage an
einen elastischen Wulst 58 gelangt, der an einer nach vorne
gerichteten, ebenen ringförmigen und zur Achse X-X'
senkrechten Fläche 60 der Nabe 20 angeordnet ist. Somit bildet
der Wulst 58 einen Ventilsitz, der mit der Fläche 56
zusammenwirkt, um ein erstes Ventilelement zu bilden.
-
Der Tauchkolben 32 ist mit einem hinteren Abschnitt 62
ausgebildet, der in der Bohrung 30 des rohrförmigen Abschnitts
22 der Nabe 30 gleitet, und dem vorderen Abschnitt 38, der
in dem Bohrungsabschnitt 36 der Schürze 14 gleitet. Zwischen
dem hinteren Abschnitt 62 und dem vorderen Abschnitt 38 des
Tauchkolbens 32 ist einstückig ein Fortsatz 64 ausgebildet,
der sich zuerst radial nach außen erstreckt, um einen
ringförmigen Abschnitt 66 zu bilden, und dann ausgehend von dem
Außenumfangsrand dieses Abschnitts axial nach vorne, um
einen Zwischenabschnitt 68 mit allgemein kegelstumpfförmiger
Gestalt zu bilden, und dann ausgehend von dessen vorderen
Rand axial nach vorne, um einen zylindrischen Abschnitt 70
zu bilden, der aufgrund einer Dichtung 72 in dichter Weise
auf dem zylindrischen Mittelabschnitt 15 der Schürze 14
gleitet. Vorteilhafterweise sind in dem Zwischenabschnitt 68
Öffnungen ausgebildet, um Luft mit Atmosphärendruck in den
zwischen dem Tauchkolben 32 und der Schürze 14 liegenden
Raum eintreten zu lassen.
-
Zwischen der hinteren Seite des zylindrischen
Mittelabschnitts 15 der Schürze 14 und der vorderen Seite des
ringförmigen Abschnitts 66 des Tauchkolbens 32 ist eine Feder 74
angeordnet, die den Tauchkolben nach hinten in seine
Ruhestellung beaufschlagt. In dieser Stellung liegt er an der
Nabe 20 an. Genauer gesagt ist der Zwischenabschnitt 68 an
seiner hinteren Seite mit einer zur Achse X-X' senkrechten,
ringförmigen ebenen Fläche 76 ausgebildet, die an einem
elastischen Wulst 78 in Anlage gelangt, der an einer zur Achse
X-X' senkrechten, ebenen ringförmigen und nach vorne
gerichteten Fläche 80 der Nabe 20 angeordnet ist. Der Wulst 78
bildet somit einen Ventilsitz, der mit der Fläche 80
zusammenwirkt, um ein zweites Ventilelement zu bilden.
-
Somit ist ein ringförmiges Volumen 82 durch den Abschnitt
der Nabe 20, der zwischen den beiden Wülsten 58 und 78
angeordnet ist, und dem Abschnitt der Schürze 14 abgegrenzt, der
zwischen dem Wulst 58 und dem zylindrischen Abschnitt 15
angeordnet ist, auf dem der zylindrische Abschnitt 70 des
Tauchkolbens 32 gleitet.
-
In der Nabe 20 sind Öffnungen 84 ausgebildet, um dieses
ringförmige Volumen 82 mit der hinteren Kammer 18 des
Servomotors zu verbinden, und in der Schürze 14 sind Öffnungen 86
ausgebildet, um die Nut 50 mit der vorderen Kammer 16 des
Servomotors zu verbinden.
-
Es wird nun die Arbeitsweise des beschriebenen Servomotors
erläutert. Wenn der Servomotor in einem Fahrzeug angebracht
ist und sich in der Ruhestellung befindet, steht die vordere
Kammer 16 permanent mit einer Unterdruckquelle in Verb
indung, und sie befindet sich, ebenso wie die ringförmige Nut
50 aufgrund der Öffnungen 86, auf einem Unterdruck. Auch die
hintere Kammer 18 befindet sich auf einem Unterdruck, der
sich bei einer vorhergehenden Betätigung des Servomotors
ausgebildet hat, wie nachfolgend gesehen werden wird.
Außerdem sind die beiden Ventile 56-58 und 76-78 geschlossen.
-
Zuerst bewirkt die Erhöhung der Kraft des Fahrers auf das
Bremspedal, daß die Vorspannkraft der Feder 74 ausgeglichen
wird. Dann wird der Tauchkolben 32 entgegen der Wirkung der
Rückstellfeder 74 nach vorne verstellt, der vordere
Abschnitt 38 gleitet in der Bohrung 36, und der zylindrische
Abschnitt 70 gleitet in dichter Weise um den zylindrischen
Abschnit 15 der Schürze 14. Bei dieser Bewegung des
Tauchkolbens verliert die Fläche 76 den Kontakt mit dem Wulst 78,
und das entsprechende Ventil öffnet sich. Somit wird sofort
unter Atmosphärendruck stehende Luft, die ein Luftfilter 88
durchquert hat, über die Öffnungen 34 des hinteren
Abschnittes 62 des Tauchkolbens, den Durchgang des Ventils 76-78,
das ringförmige Volumen 82 und die Öffnungen 84 in der Nabe
20 in die hintere Kammer eingelassen.
-
Ein sehr wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Servomotors
liegt in der Tatsache, daß dieser Servomotor einen
weitestmöglich
verringerten Leerweg aufweist, da die Betriebsphase
eines herkömmlichen Servomotors beseitigt ist, die zum
Isolieren der vorderen Kammer von der hinteren Kammer notwendig
war.
-
Der einzige Leerweg des erfindungsgemäßen Servomotors ist
derjenige, der von der zum Gewährleisten der Dichtigkeit des
Durchgangs des Ventils 76-78 notwendigen Elastizität des
Wulstes 78 hervorgerufen ist; dieser kann jedoch als
vernachlässigbar angesehen werden.
-
Es ist zu sehen, daß aufgrund der Erfindung die Luft in die
hintere Kammer 18 über den Durchgang des Ventils 76-78
eingelassen wird, der einen mehrfach größeren Durchmesser als
bei einem herkömmlichen Servomotor aufweist.
-
Daraus ergibt sich, daß der Querschnitt des der sich
bewegenden Luft angebotenen Durchgangs mit dem gleichen Faktor
multipliziert wird. Somit wird ein Servomotor erhalten,
dessen Arbeitsweise geräuscharm ist, da ein derart vergrößerter
Querschnitt des Durchgangs der Luft ermöglicht, ohne ein
Hervorrufen von Ansauggeräuschen und anderen Zischgeräuschen
zu strömen. Gemäß der Erfindung kann außerdem vorgesehen
sein, daß die Öffnungen 34 und 84 die gleiche Anzahl
aufweisen und gleichmäßig um die Achse X-X' angeordnet sind, und
zwar so, daß sich ihre Mittelpunkte in derselben Ebene
befinden. Auf diese Weise haben die beim Betrieb des
erfindungsgemäßen Servomotors in Bewegung gesetzten Luftmassen
eine Geschwindigkeit, deren Komponenten nur in dieser Ebene
liegen. Anders ausgedrückt ist das Strömen der Luft in dem
Servomotor vollkommen symmetrisch um die Achse X-X'; es
werden also alle Turbulenzen sowie die sich daraus ergebenden
Geräusche beseitigt.
-
Am Ende dieser ersten Betätigungsphase befindet sich in der
hinteren Kammer 18 unter Atmosphärendruck stehende Luft, und
auf die gesamte Fläche der Schürze 14 mit Ausnahme der
ringförmigen Fläche S, die zwischen dem Umfang des zylindrischen
vorderen Endes 48 der Nabe 20 und dem entsprechenden Umfang
der Berührung des Wulstes 58 an der Fläche 56 der Schürze 14
enthalten ist, wirkt eine Druckdifferenz ein, wobei die
Druckdifferenz auf diese Fläche S der Nabe wirkt.
-
Durch eine vorteilhafte Wahl des Werts dieser Fläche S sowie
der Steifigkeit der Feder 74 wird sich die Baugruppe aus
Schürze 14 und Nabe 20 unter der Wirkung dieser
Druckdifferenz verstellen und eine Unterstützungskraft hervorrufen.
-
Eine solche Verstellung wird auf die Schubstange 44 von der
Reaktionsscheibe 42 übertragen.
-
Im Verlauf dieser zweiten Betätigungsphase der Bremsen
verformt die von der Nabe 20 ausgeübte Unterstützungskraft die
Reaktionsscheibe 42 nicht mehr ausreichend, damit diese den
sie ursprünglich vom Tauchkolben 32 trennenden Raum
vollständig ausfüllt.
-
Folglich erhöht sich die von der Schubstange 56 auf den
Hauptzylinder aufgebrachte Ausgangskraft sehr stark, während
die auf die Steuerstange 35 ausgeübte Kraft unverändert
bleibt.
-
Diese ruckartige Erhöhung der Ausgangskraft entspricht dem,
was der Sprung des Servomotors genannt wird, also der
Schwelle, oberhalb der die von dem Servomotor erzeugte und
von der Nabe 20 auf die Reaktionsscheibe 42 ausgeübte
Untersttitzungskraft ausreicht, damit die vordere Seite des
Tauchkolbens die Reaktionsscheibe 42 berührt.
-
Die Verstellung der Baugruppe aus Schürze 14 und Nabe 20 hat
auch zur Wirkung, daß der von der Nabe 20 getragene Wulst 78
wieder auf die Fläche 76 der Schürze 14 zurückgeführt wird.
Jede nachfolgende Erhöhung der von dem Fahrer auf die
Eingangsstange 35 ausgeübten Kraft führt zu einem erneuten
Öffnen des Durchgangs des Ventils 76-78, um eine zusätzliche
Menge von Luft unter Atmosphärendruck in die hintere Kammer
18 einzulassen, was eine Erhöhung der auf die Schubstange 44
ausgeübten Unterstützungskraft und eine Erhöhung der von der
Scheibe 42 auf den diese nun berührenden Tauchkolben 32
ausgeübten Reaktion auf das Pedal bewirkt.
-
Wenn der Fahrer des Fahrzeugs wünscht, seine Bremswirkung zu
vermindern oder zu beenden, vermindert er seine Kraft auf
das Bremspedal. Dadurch wird die Eingangsstange 35 nach
hinten verstellt, und sie nimmt bei ihrer Bewegung den
Tauchkolben 32 mit, der mit seiner Fläche 76 in Anlage an den
Wulst 78 gelangt und mit sich die Nabe 20 mitnimmt. Durch
diese Bewegung wird der Kontakt zwischen dem von der Nabe 20
getragenen Wulst 58 und der Fläche 56 der Schürze 14
aufgehoben, wodurch der Durchgang des Ventils 56-58 geöffnet
wird.
-
Nun wird die in der hinteren Kammer 18 enthaltende Luft
durch den Durchgang des Ventils 56-58, die Nut 50 und die
Öffnungen 86 in die vordere Kammer 16 gesaugt. Um einen
schnellen Druckausgleich (beim Auftreten von Unterdruck)
zwischen den beiden Kammern 16 und 18 zu ermöglichen, kann
sich der Durchgang des Ventils um einen relativ großen
Betrag öffnen; die Nabe 20 kann sich also bezüglich der
Schürze 14 axial verschieben, und sie kann zwischen dem von der
Schürze 14 getragenen Sicherungsring 52 und einem zu dem
Sicherungsring 52 gerichteten Absatz 90 der Nabe 20 um einen
vorbestimmten Weg D zurückgleiten.
-
Es ist zu sehen, daß auch hier die Luft durch den Durchgang
des Ventils 56-58 strömt, der einen deutlich größeren
Durchmesser als herkömmliche Ventildurchgänge aufweist, wodurch
mit Hilfe eines großen Querschnitts des Durchgangs ein
ebenfalls größerer Durchsatz möglich ist, woraus sich eine
verminderte Ansprechzeit bei einer Phase des Lösens der Bremse
ergibt.
-
Die Erfindung ermöglicht außerdem, einen sehr wichtigen
Vorteil zu erhalten. Durch die vorliegende Erfindung wird
nämlich
das übliche tulpenförmige Ventilelement mit seinem
Zwischenabschnitt des Stegs, der permanent schwächenden
Belastungen ausgesetzt ist, durch zwei Wülste 58 und 78 ersetzt,
die mit der Fläche 56 der Schürze 14 bzw. der Fläche 76 des
Tauchkolbens 32 ein Ventil bilden. Der Servomotor gemäß der
vorliegenden Erfindung ist somit deutlich zuverlässiger als
die herkömmlichen Servomotoren.
-
Beim Beginn der Phase des Lösens der Bremsen ist außerdem
die Kraft, die der Tauchkolben 32 zum Öffnen des Durchgangs
des Ventils 56-58 überwinden muß, die Kraft aufgrund der auf
die oben definierte Fläche S einwirkenden Druckdifferenz,
vermindert um die von der Feder 74 ausgeübte Kraft. In einer
Phase des Lösens der Bremse ist dann die einzige Fläche, auf
die eine Druckdifferenz einwirkt, die eine einem Rückstellen
der Schürze 14 entgegenwirkende axiale Kraft hervorruft,
durch die Fläche des zylindrischen Mittelabschnitts 15 der
Schürze 14 gebildet, deren hintere Seite jederzeit dem
Atmosphärendruck und deren vordere Seite jederzeit dem in der
vorderen Kammer 16 herrschenden Druck ausgesetzt ist.
-
Selbst wenn sich der Servomotor in der Ruhestellung
befindet, ist die Fläche der Baugruppe, auf die eine
Druckdifferenz einwirkt, also die Fläche, auf die der in dem
Servomotor vorhandene Unterdruck einwirkt, durch den Wulst 78
abgegrenzt. Es ist zu sehen, daß die Fläche, auf die eine
Druckdifferenz einwirkt und die quasi "angesaugt" wird,
unabhängig davon, ob der Servomotor sich in der Ruhestellung oder
in der Phase des Lösens der Bremse befindet, konstant ist,
da der Wulst 78 an der Nabe 20 so angeordnet ist, daß er an
der Fläche 76 entlang einem Kreis anliegt, dessen
Durchmesser gleich demjenigen des zylindrischen Abschnitts 15 der
Schürze 14 ist oder diesem sehr nahe liegt, wie dies in Fig.
1 dargestellt ist. Daraus ergibt sich ein sehr wichtiges
Merkmal des Servomotors gemäß der Erfindung, nämlich daß die
auf den Tauchkolben zum Betätigen des Servomotors
auszuübende Kraft gleich der Kraft ist, die auf diesen in der Phase
des Lösens der Bremse ausgeübt wird, oder technisch
ausgedrückt, daß die Eingriffs-Kraft gleich der Rückstell-Kraft
ist.
-
Dieses Merkmal ermöglicht, die Vorspannung der Feder 74
wesentlich zu vermindern. Wie in der Einleitung ausgeführt
wurde, impliziert das Vorhandensein eines glockenförmigen
ringförmigen Ventilelements bei herkömmlichen Servomotoren
eine "angesaugte" Fläche, die in der Ruhestellung wesentlich
größer als in der Phase des Lösens der Bremse ist. Daher muß
die Vorspannung der Rückstellfeder der Eingangsstange sehr
groß sein, und daher ist die Eingriffs-Kraft wesentlich
größer als die Rückstell-Kraft. Aufgrund der Erfindung ist es
nun möglich, einen Servomotor zu schaffen, bei dem die
Vorspannung der Feder 74 vermindert sein kann, wobei sich für
die Eingriffs-Kraft vorteilhafte Konsequenzen ergeben.
-
Es ist noch ein weiterer Vorteil der besonders speziellen
Ausbildung des erfindungsgemäßen Servomotors zu sehen. Es
ist nämlich zu sehen, daß die Feder 74 die Rückstellfeder
der Steuerstange 35 bildet. Da sie zwischen dem Tauchkolben
32 und der Schürze 14 angeordnet ist, hat sie außerdem die
Funktion einer Ventilelementfeder.
-
Es ist somit zu sehen, daß die Erfindung ermöglicht, die
Anzahl der zum Betrieb des Servomotors notwendigen Teile zu
vermindern. Dieser ist somit leichter zusammenzubauen und
daher kostengünstiger und zuverlässiger.
-
Es ist zu sehen, daß gemäß der vorliegenden Erfindung ein
pneumatischer Servomotor geschaffen wurde, bei dem die
spezielle Anordnung der Ventilsitze einen geräuscharmen Betrieb
mit sehr kurzen Ansprechzeiten, einer verminderten
Eingriffs-Kraft und einer großen Zuverlässigkeit der
Ventilmittel ermöglicht. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht
auf die beispielhaft beschriebene Ausführungsform
beschränkt, sondern an ihr können zahlreiche, sich dem
Fachmann ergebende Veränderungen ausgeführt werden.
-
Beispielsweise kann die Erfindung auf Tandem-Servomotoren
oder auf Servomotoren mit Hilfskammer angewendet werden.
Ferner können die ein Ventil bildenden Wülste an dem
Tauchkolben und an der Schürze ausgebildet sein und mit an der
Nabe ausgebildeten ringförmigen Flächen zusammenwirken.