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Hydraulische Servovorrichtung, insbesondere
| für Fahrzeugbremsen/ |
| £@r Pahrzeugbremsen y |
| 4 1 |
Die Neuerung bezieht sich auf druckmittelbetätigte.
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Servovorrichtungen für hydraulische Anlagen, insbesondere Bremssysteme
für Fahrzeuge.
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Ein Zweck der Neuerung ist die Schaffung einer druckmittelbetätigten
Servovorrichtung, bei der die Erregung oder Betätigung der Servovorrichtung durch
ein druckmittelbetätigtes Ventil von verbesserter Bauweise gesteuert wird, die ein
Ventil mit einem niedrigen Öffnungspunkt/crack point/vorsieht.
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Gemäß der Neuerung wird vorgeschlagen, ein Ventil derjenigen Bauart
zu verwenden oder benutzen, bei der die Betätigung des Ventils von dem Druck abhängt,
der durch handbetätigte Mittel, z. B. einen Hauptzylinder, und dem Druck, der in
der hydraulischen Anlage durch die Servovorrichtung erzeugt wird, abhängt. Bei einem
neuerungsgemäßen Ventil wird der Druck, der durch die von Hand betätigten Mittel
erzeugt wird, derart ausgenützt, daß er eine Betätigungder Ventilbetätigungsmittel
bewirkt, deren Betätigung eine Verschiebung eines beweglichen Ventilbauteils aus
einer normalerweise offenen Stellung nach einer Geschlossenstellung hin zur Folge
hat, um die Druckmittelversorgung nach der einen Seite des Kolbens der Servovorrichtung
zu unterbrechen und danach die Bewegung dieses beweglichen Ventilbauteils fortzusetzen,
um eine Verschiebung eines weiteren beweglichen Ventilbauteils zu bewirken, um Druckmittel
nach dieser einen Seite des Kolbens der Servovorrichtung zuzulassen, damit die Servovorrichtung
erregt wird, wobei diese Ventilbetätigungsbauteile auch auf Druck ansprechbar sind,
der in der hydraulischen Anlage erzeugt wird, und die Flächen oder Zonen der Ventilbetätigungsmittel,
auf welche die entsprechenden Drücke wirken,
derart angeordnet sind,
daß zwischen Eingangs-und Ausgangsbelastung ein Ausgleich gehalten wird, wodurch
jede Eingangszunahme durch eine Verstärkung des Ausgangs ausgeglichen wird.
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Die Ventilbetätigungsmittel können aus einem Kolben bestehen, der
in einem Zylinder gleitet, wobei die Zone oder Fläche, die dem Druck an der einen
Seite des Kolbens unterworten ist, größer ist als die Fläche, die dem Druck auf
der anderen Seite des Kolbens ausgesetzt ist. Die Seite des Kolbens mit der größeren
Zone oder Fläche ist auf den Druck ansprechbar, der von dem Hauptzylinder oder einer
anderen von Hand betätigten Vorrichtung erzeugt wird, während die gegenüberliegende
Seite des Kolbens oder die Seite mit der kleineren Zone oder Fläche auf den Druck
ansprechbar ist, welcher in der hydraulischen Anlage durch Betätigung der Servovorrichtung
entsteht. Die Verschiebung der Ventilbetätigungsmittel oder-vorrichtung durch Druck
auf die Seite größerer Fläche wird ausgenützt, um eine Verschiebung von beweglichen
Ventilbauteilen zu bewirken, die koaxial zueinander angeordnet und im Kreislauf
der Arbeitskammer der Servovorrichtung verbunden sind, wobei diese beweglicha Ventilbauteile
gemeinsam durch die Ventilbetätigungsmittel beweglich sind, worauf die Bewegung
eines dieser beweglichen Ventilbauteile allein durch anfängliche Bewegung der Ventilbetätigungsmittel
erfolgt.
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Bei einer Alternativanordnung gemäß der Neuerung können die Ventilbetätigungsmittel
aus einem Schwenkarm bestehen, welcher
in einer Richtung durch
Verschiebung eines Tauch-oder Plungerkolbens schwenkbar ist, der auf Druck ansprechbar
ist, welcher von dem Hauptzylinder oder einer anderen von Hand betätigten Vorrichtung
erzeugt wird, und in der entgegengesetzten Richtung durch einen weiteren Plungerkolben,
der auf Druck ansprechbar ist, welcher in der hydraulischen Anlage durch Betätigung
der Servovorrichtung entsteht, schwenkbar ist. Die Schwenk-oder Kippbewegung des
Schwenkarms durch vom Hauptzylinder oder einer anderen von Hand betätigten Vorrichtung
erzeugten Druck wird ausgenutzt, um eine Verschiebung des beweglichen Ventilbauteils
im Kreislauf der Arbeitskammer der Servovorrichtung zu bewirken, welche Ventilbauteile
koaxial zueinander angeordnet sind. Bei dieser Anordnung ist die drehbare Anordnung
des Schwenkarmes so getroffen, daß der Schwenkarm eine Gleichgewichtsstellung annehmen
kann, damit ein Gleichgewicht zwischen Eingangs-und Ausgangsbelastungen erzielt
wird.
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Die Neuerung soll nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnung erläutert werden, welche eine Vakuum-Servovorrichtung, bei der die verbesserten
Ventilmittel eingebaut sind und die für ein hydraulisches Bremssystem für Fahrzeuge
geeignet ist, darstellt, und zwar zeigt : Fig. 1 eine Ansicht teilweise im Schnitt
entlang der Linie I-I von Fig. 2, worin eine Vakuum-Servovorrichtung und ein Hauptzylinder
in einer einzigen Einheit gemäß
einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
wobei der Zustand der Einrichtung der"Aus"-Stellung der Bremsen entspricht, Fig.
2 eine Endansicht, von der linken Seite von Fig. 1 her gesehen, Fig. 3 eine Teilansicht
im Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 eine Teilansicht im Schnitt
entlang der Linie IV-IV von Fig. 2
| Fig. 5 eine Teilansicht im Schnitt entlang der Linie V-V von |
| jhg.2, |
| Fig. 6 eine schematische Ansicht im Schnitt von der Einheit
von |
| Fig. 1, welche den Zustand der Vorrichtung in der"Ein' |
Stellung der Bremse zeigt, Fig. 7 eine Schnittansicht einer Vakuum-Servovorrichtung
und eines Hauptzylinders, welche in einer einzigen Einheit gemäß einem weiteren-Ausführungsbeispiel
der Erfindung kombiniert sind, während Fig. 8 eine schematische Ansicht im Schnitt
der Einheit von Fig. 7 darstellt, welche den Zustand der Vorrichtung in
| der"Ein"-Stellung der Br-emsen wiedergibt. |
| In Fig. 1 bis 6 der Zeichnung sind die Vakuum-Servovorrich- |
| 1 |
| tung/und der Hauptzylinder 2 im allgemeinen von bekannter Bau- |
| weise, wobei die Servovorrichtung 1 aus einem Gehäuse 3 be- |
| C*D |
steht, dessen Inneres durch eine flexible Membran 4 unterteilt ist, um eine Vakuumkammer
5 und eine Arbeitskammer 6 zu
bilden, wobei die Membran 4 eine Schubstange
7 trägt. Die Schubstange 7 führt in die Bohrung des Hauptzylinders 2, der im Nachfolgenden
als"Servo-Hauptzylinder"bezeichnet wird, welcher an der einen Seite des Servovorrichtungsgehäuses
angebracht ist, derart, daß er sich von diesem her nach aussen koaxial mit der Schubstange
erstreckt, wobei der Servo-Hauptzylinder durch Bolzen 8 befestigt ist. Der Servo-Hauptzylinder
2 weist eine Eingangsöffnung 9 zum Verbinden mit einem fusshebelbetätigten Hauptzylinder
(nicht gezeigt) und an seinem äußeren Ende eine Ausgangsöffnung 10 zur Verbindung
mit dem hydraulischen Kreislauf der Bremsen eines Fahrzeugs auf. Der Kolben 11 des
Servo-Hauptzylinders steht unter Federspannung durch eine Druckfeder 12, wobei die
Federwirkung den Kolben 11 in die zurückgezogene Stellung, die in Fig. 1 gezeigt
ist, gegen eine Feder-Rückhaltering 13 drückt und Anschlagsmittel in der Bohrung
vorgesehen sind, um die Räume 14 und 15 an beiden Seiten des Kolbens zu bilden,
welche, wenn der Kolben sich in der zurückgezogenen Stellung befindet, durch eine
Mittelöffnung 16 im Kolben 11 gegeneinander geöffnet sind. Das konische äußere Ende
17 der Schubstange 7 bildet einen Verschlussbauteil für die Kolbenöffnung 16, und
bei einer anfänglichen Bewegung der Schubstange 7 als Ergebnis der Erregung der
Servovorrichtung 1 schliesst das genannte Schubstangenende die Öffnung, und eine
weitere Bewegung verursacht eine Verschiebung des Kolbens 11, um dadurch Strömungsmittel
vom Raum 15 her nach dem Bremskreislauf zu liefern.
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Einstückig mit dem Servo-Hauptzylinder ist ein Sekundärzylinder 18
ausgebildet, dessen Bohrung parallel zur Bohrung des Servo-Haptzylinders verläuft.
Ein Kolben 19 ist in der Bohrung des Sekundärzylinders untergebracht, wobei der
Hub des Kolbens rechts durch einen Anschlag begrenzt ist, der von der Muffe 20 gebildet
wird, welche durch eine Buchse 21 axial in ihrer Stellung gehalten wird, die das
innere Ende der Bohrung schliesst. Der Raum 22 hinter dem Kolben 19 steht mit dem
Raum 14 des Servo-Hauptzylinders 2 über einen Durchgang 23 in Verbindung, so daß
hydraulische Flüssigkeit vom Raum 14 des Servo-Hauptzylinders her in den Raum 22
des Sekundärzylinders eintritt. Die dem Raum 22 gegenüberliegende Seite des Kolbens
19 weist einen Stempel oder Plunger 24 auf, der sich axial über ein Teilstück der
Länge der Bohrung des Sekundärzylinders erstreckt, wobei der Plunger mit der ihn
umgebenden Bohrung einen Ringraum 25 bildet. Das äußere Ende des Plungers ist gegenüber
dem einen Ende eines rohrförmigen beweglichen Ventilbauteils 26 angeordnet, welcher
koaxial mit dem Plunger 24 und axial gleitbar in dem Abschnitt 27 der Bohrung angeordnet
ist. Der rohrförmige bewegliche. Ventilbauteil ist mit einer flexiblen Membran 28
verbunden und steht durch diese unter Federspannung, wodurch eine Axialbewegung
des beweglichen Bauteils durch eine Schulter 29 in der Bohrung begrenzt ist. Die
Räume an beiden Seiten der Membran, die den Bohrungsabschnitt 27 bilden, sind über
den rohrförmigen beweglichen Ventilbauteil 26 und die radialen Bohrungen 30 in diesem
gegeneinander offen. Das äußere Ende des Ventilbauteils
26 ist einem
Scheibenventil 31 zugewandt, das mittels einer Feder 33gegen einen Sitz 32 gedrückt
wird, wobei der Sitz 32 in einem Sitzbauteil 33 gebildet ist, der durch eine Endbedeckung
34 in seiner Stellung gehalten wird, welcher das äußere Ende der Bohrung des Sekundärzylinders
abschliesst.
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Das Innere 35 der Endbedeckung 34 ist über Öffnungen in demselben
gegenüber der Aussenluft offen, wobei ein Luftfilter 36 vorgesehen ist, um die einströmende
Luft zu filtern.
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Der Körper des Hauptzylinders 2 ist mit einer Eingangsöffnung 37
zwecks Verbindung mit einer Vakuum-Lieferquelle versehen, wobei die Öffnung mittels
einer Bohrung 38 mit einem Durchgang 39 verbunden ist, dessen eines Ende nach dem
Raum 5 hin an einer Seite der Membran 4 der Servovorrichtung 1 offen ist. Der Durchgang
39 steht ebenso mit dem Bohrungsraum 27 des Sekundärzylinders über einen Durchgang
40, wie in Fig. 4 gezeigt, in Verbindung. Die Auslaßöffnungen 10 zu den Bremsen
sind miteinander und mit dem Servo-Hauptzylinder-Bohrungsraum 15 mittels einer Bohrung
41 verbunden, wobei dieser Bohrungsraum ebenso mit dem Ringraum 25 im Sekundärzylinder
über einen Durchgang 42, wie in Fig. 5 gezeigt, in Verbindung steht. Eine weitere
Öffnung 43 im Körper des Sekundärzylinders ist mittels eines Rohres 44 mit dem Raum
6 an der einen Seite der fuembran 4 der Vakuum-Servovorrichtung verbunden, wobei
die Öffnung 43 mit dem Bohrungsraum 27 des Sekundärzylinders über einen Durchgang
45 in Verbindung steht.
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Fig. 1 zeigt den Zustand der Vorrichtung, wenn die Bremse "ausgeschaltet"ist/brake"off"position/,
während Fig. 6 die Stellung zeigt, in welcher die Bremse"eingeschaltet" oder betätigt
ist/brake"on"/. Wenn der fusshebelbetätigte Hauptzylinder betätigt wird, um die
Bremsen in Betrieb zu setzeh, strömt hydraulisches Strömungsmittel unter Druck,
welches in den Raum 14 des Servo-Hauptzylinders eintritt, in den Raum 22 des Sekundärzylinders
und wirkt auf die volle Querschnittsfläche des Kolbens 19, mit dem Ergebnis, daß
der Kolben in einer Richtung nach dem rohrförmigen beweglichen Bauteil 26 hin verschoben
wird, wobei eine fortgesetzte Bewegung in dieser Richtung den Plunger 24 veranlasst,
mit dem rohrförmigen, beweglichen Bauteil 26 in Berührung zu kommen, welcher somit
ebenfalls axial verschoben wird, um das Scheibenventil 31 aus seinem Sitz zu heben
und zuzulassen, daß Luft in die Arbeitskammer 6 der Servovorrichtung eintritt, wobei'die
Luft vom inneren Raum 35 über den Sitz 32 in den Bohrungsraum 27 nach dem Rohr 44
einströmt. Die Servovorrichtung wird somit erregt bzw. betätigt, wobei die sich
ergebende Bewegung der Schubstange 7 anfänglich das Verschlissen der Öffnung 16
im Hauptzylinderkolben 11 bewirkt, wodurch der Druck im Raum 15 auf der Seite des
Hauptzylinderkolbens, die mit dem Bremsen verbunden ist, zunimmt, wenn bzw. in dem
Maße wie die Bremsen betätigt werden. Dieser Druck gelangt in den Ringraum 25 im
Sekundärzylinder 18 und wirkt auf die Seite des Kolbens, welche infolge des Vorsehens
des Plungers 24 von kleinerer Querschnittfläche ist als die andere Seite, wobei
die beiden
Flächen so angeordnet sind, daß ein Gleichgewicht zwischen
Eingangs-und Ausgangsbelastung erreicht ist. Da das Scheibenventil 31 und die membran
28, die mit dem beweglichen Bauteil in Verbindung stehen, relativ zum Kolben 11
des Servo-Hauptzylinders eine geringe Größe haben, wird ein niedriger Öffnungspunkt
für das Ventil erreicht.
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Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel, das in den Fig.
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7 und 8 gezeigt ist, ist eine Alternativ-Ventilbauart dargestellt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Vakuum-Servovorrichtung 46 und der Servo-Hauptzylinder
47 beide von allgemein bekannter Bauart, wobei die Servovorrichtung, wie in dem
vorhergehenden Ausführungsbeispiel, aus einem Gehäuse 48 besteht, dessen Inneres
durch eine flexible Membran 49 un-. terteilt ist, um eine Vakuumkammer 50 und eine
Arbeitskammer 51 zu bilden, wobei die Membran 49 eine Schubstange 52 trägt, Die
Schubstange 52 führt in die Bohrung des servobetätigten Hauptzylinders, der an der
einen Seite des Gehäuses 48 der Servovorrichtung angebracht ist, derart, daß er
nach aussen koaxial mit der Schubstange aus diesem herausragt. Der Servo-Hauptzylinder
hat eine Einlaßöffnung 53 an dem Ende, das der Servovorrichtung benachbart ist,
zwecks Verbindung mit einem fusshebelbetätigten Hauptzylinder und an dem Ende, welches
von der Servovorrichtung abgelegen ist--dem äußeren Ende--, eine Auslaßöffnung 54
zwecks Verbindung mit dem hydraulischen Kreislauf der Bremsen eines Fahrzeugs. Die
Räume 55 und 56 in der Bohrung des Servo-Hauptzylinders an beiden Seiten des Kolbens
57
desselben stehen in Verbindung miteinander, wenn sich der Kolben in der zurückgezogenen
Stellung befindet, und zwar durch eine Mittelöffnung 58 im Kolben, welche durch
eine Kugel 59 schließbar ist, die auf dem äußeren Ende der Schubstange 52 sitzt,
ml zwar auf Grund einer Anfangsbewegung dieser Schubstange als Ergebnis der Erregung
der Servovorrichtung.
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Eine Kammer 60 ist auf der einen Seite des SerD-Hauptzylinders vorgesehen,
in welcher ein Schwing-oder Schwenkarm 61 angeordnet ist, welcher um eine Drehachse
62, die im rechten Winkel zur Bohrungsachse des Servo-Hauptzylinders steht, schwenk-oder
schwingbar ist. Jedes Ende des Schwenkarms drückt gegen einen Plunger 63 bzw. 64,
wobei der Schwenkarm in der einen Richtung durch Verschiebung des Plungers 63 am
einen Ende dadurch schwenkbar ist, daß Druckmittel den Raum 56 des Servo-Hauptzylinders
vomusshebelbetätigten Hauptzylinder her betritt, und in der anderen Richtung durch
Verschiebung des Plungers 64 am gegenüberliegenden Ende des Schwenkarms durch den
Druck des Strömungsmittels im Raum 55, welcher dem Druck im Bremsenkreislauf während
der Bremsbetätigung entspricht, wobei die Drehachse des Schwenkarmes derart angeordnet
ist, daß ein Gleichgewicht des Schwenkarms 61 erreicht werden kann, wenn beide Plunger
ihren entsprechenden Arbeits-bzw. Betriebsdrücken ausgesetzt sind.
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Die Kammer 60, welche den Schwenkarm enthält, hat eine Öffnung 65
in einer Aussenwand, welche durch eine flexible
Membran 66 geschlossen
ist, wobei die Membran einen rohrförmigen beweglichen Bauteil 67 stützt oder hält,
der mit dem Schwenkarm 61 derart in Wirkverbindung steht, daß er mit diesem beweglich
ist. Der rohrförmige bewegliche Bauteil 67 stellt eine Verbindung zwischen dem Kammerinneren
und einem Gehäuse 68 dar, welches sich nach aussen über die Öffnung 65 erstreckt,
die durch die Membran 66 geschlossen ist. Das Innere des Gehäuses 68 ist gegenüber
der Aussenluft über Löcher 69 in der Uand offen, wobei ein Luftfilter (nicht gezeigt)
vorgesehen ist, um die einströmende Luft zu filtern. In dem Gehäuse 68 ist ein normalerweise
geschlossenes Lufteinlassventil 70 der Tellerventilbauart/poppet type/vorgesehen,
welche das Gehäuse in einen außenraum 71 und einen Innenraum 72 teilt, wobei die
Lufteinlasslöcher 69 benachbart dem äusseren Ende des Gehäuses zum Eintritt der
Luft in den Aussenraum 71 desselben vorgesehen sind. Die Kammer 60 hat eine Verbindung
73, um dieselbe mit einer Vakuumquelle zu verbinden, wobei der innere Raum 72 des
Gehäuses normalerweise mit dem Inneren der Kammer 60 über den rohrförmigen Ventilbauteil
und mit der Arbeitskammer 51 der Servovorrichtung über einen geeigneten Rohranschluss
74 in Verbindung steht. Das Tellerventil 70 wird in Verbindung mit einem größeren
Lufteinlassventil verwendet, das aus einem scheibenartigen Ventil 75 besteht, welches
mit einem Sitz 76 zusammenwirkt, wobei die beiden Ventile in Reihe angeordnet sind,
um nacheinander betätigt werden zu können.
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Fig. 7 zeigt den Zustand der Vorrichtung, wenn die Breasen"ausgeschaltet"sind,
während Fig. 8 die Stellung zeigt,
wo die Bremsen"eingeschaltet"sind.
Beim Betrieb, wenn der fusshebelbetätigte Hauptzylinder betätigt wird, wirkt hydraulisches
Strömungsmittel, welches von diesem aus den Hauptzylinderraum 56 betritt, auf den
entsprechenden Plunger 63, um denselben in eine Richtung zu verschieben, derart,
daß ein Schwenken oder Kippen des Schwenkarms 61 in der einen Richtung erfolgt,
wodurch der andere Plunger 64 entgegengesetzt verschoben wird. Diese Schwenkbewegung
des Schwenkarms hat eine Bewegung des rohrförmigen beweglichen Bauteils 67 und der
Stützmembran 66 zur Folge, wobei die Anfangsbewegung das offene Ende des genannten
Bauteils gegen die Verschlussscheibe 77 bringt, welche auf dem Stempel 78 des Teller-Luftsteuer-oder-einlaßventils
70 sitzt, welches im Gehäuse angeordnet ist, und eine fortgesetzt Bewegung des rohrförmigen
beweglichen Bauteils bewirkt, daß das normalerweise geschlossene Teller-Lufteinlaßventil
70 aus seinem Sitz gehoben wird. Die Kammer 60, in welcher der Schwenkarm 61 angeordnet
ist, wird somit von der Arbeitskammer 51 der Servovorrichtung abgeschlossen, und
Luft betritt die Arbeitskammer 51 durch das Steuerventil und den Rohranschlusq 74
zwischen dem Innenraum 72 des Gehäuses und der genannten Arbeitskammer. Als Ergebnis
wird die Servovorrichtung erregt, und bei der Bewegung der Schubstange 52 wird die
Öffnung im Kolben des Servo-Hauptzylinders durch die Kugel 59 geschlossen, wobei
eine fortgesetzt Bewegung der Schubstange 52 eine Verschiebung des Kolbens 57 des
Servo-Hauptzylinders verursach. Der Strömungsmitteldruck im Bremskreislauf nimmt
daher zu, und ein Wirken auf den entsprechenden Plunger 64 verschiebt denselben,
um den Schwenkarm 61 in einer Richtung entgegen
der Schwenkrichtung
des ersten betätigten Plungers 63 zu schwenken. Dies ergibt eine gesteuerte Beziehung
zwischen Auslasdruck zur Bremse und Einlassdruck vom fusshebelbetätigten Hauptzylinder
her. Durch Vorsehen eines Teller-Lufteinlaßventils von kleiner Abmessung ist die
Kraft, die erforderlich ist, um das Ventil aus seinem Sitz zu heben, sehr gering,
und dadurch daß die den rohrförmigen beweglichen Bauteil tragende Membran von entsprechender
kleiner Abmessung ist, ist der Druck, der zum Öffnen des Ventils erforderlich ist,
sehr gering, wodurch ein enpfindlicher Betrieb der Vorrichtung erzielt wird. Bei
einer raschen Betätigung des fusshebelbetätigten Hautpzylinders arbeiten sowohl
das Tellerventil als auch das Scheibenventil im wesentlichen gleichzeitig, um ein
Luftvolumen zuzulassen, das einen raschen Betrieb der Servovorrichtung bewirkt.
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Schutzansprüche