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Die
vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlich einen pneumatischen
Servomotor zur Bremsunterstützung
mit schneller Betätigung
und ein Bremssystem mit einem derartigen Servomotor.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine Bremsvorrichtung mit schneller Betätigung,
oder auch Bremsvorrichtung mit verringertem Totgang genannt, bekannt,
die einen Hauptzylinder aufweist, der durch eine von einem Fahrer
betätigte
Steuerstange betätigt
wird, wobei die Einwirkung des Fahrers von einem pneumatischen Unterstützungsservomotor
verstärkt
wird, wodurch der Pedalweg, der erforderlich ist, um einen Bremswirkung
zu erhalten, reduziert wird.
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Der
Servomotor der bekannten Art, der z.B. in der
FR 2 696 143 beschrieben ist, weist
ein Gehäuse
auf, in dem eine Schürze
in dichter Weise angebracht ist, die den Innenraum des Gehäuses in
eine Niederdruckkammer und in eine Kammer mit variablem Druck unterteilt.
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Die
Schürze
weist einen mittleren Durchgang auf, in dem ein pneumatischer Kolben
angebracht ist, der mit einem von der Steuerstange gesteuerten Dreiwegeventil
versehen ist, das im Ruhezustand die Niederdruckkammer und die Arbeitskammer
miteinander verbindet und das die Niederdruckkammer von der Arbeitskammer
trennt und die Arbeitskammer mit einer Hochdruck-Fluidquelle verbindet.
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Die
Schürze
ist so angebracht, dass sie bezüglich
des pneumatischen Kolbens über
einen vorbestimmten Weg zu Beginn der Bremsung axial beweglich ist.
Wenn der Fahrer auf das Bremspedal drückt, wird folglich die Arbeitskammer
von der Niederdruckkammer getrennt und füllt sich mit pneumatischem
Hochdruckfluid. Aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Niederdruckkammer
und der Arbeitskammer verlagert sich die Schürze in der Niederdruckkammer,
ohne den pneumatischen Kolben über den
vorbestimmten Weg mitzunehmen. Folglich muss der Fahrer das Pedal
nicht weiter eindrücken, um
die Versorgung der Arbeitskammer mit pneumatischem Hochdruckfluid
aufrecht zu erhalten.
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Die
Verlagerung der Schürze
wird zu einem Primärkolben
eines Hauptzylinders übertragen,
wodurch das Schließen
der Ventilelemente des Hauptzylinders und ein Druckanstieg an den
Bremsen bewirkt werden.
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Jenseits
des vorbestimmten Wegs gelangt die Schürze in Anlage an einen radial äußeren Abschnitt
des pneumatischen Kolbens, wobei ihre Bewegungen dann verbunden
sind. Ab diesem Augenblick muss der Fahrer die Steuerstange weiter
eindrücken,
um eine Erhöhung
der Bremsintensität
zu erhalten. Je nach ausgewähltem
Totgang, ist der Weg, der zum Schließen der Ventilelemente des Hauptzylinders
erforderlich ist, für
den Fahrer "am Bremspedal
nicht bemerkbar",
wobei dieser Weg an den Bremsen keinen Druckanstieg erzeugt und
auch Totgang genannt wird, oder der Fahrer bemerkt direkt eine starke
Verlangsamung, die das Gefühl
einer gedrückten
Bremsung verleiht.
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Diese
Vorrichtung, die Vorrichtung mit verdecktem Totgang genannt wird,
da sie für
den Fahrer die Totgänge
verdeckt, ist sehr zufriedenstellend, ist jedoch weiterhin Gegenstand
von Versuchen, sie zu vereinfachen, um ihre Komplexität zu verringern,
die Einfachheit ihrer Montage zu verbessern und auch ihren Selbstkostenpreis
zu reduzieren. Die Vorrichtung besitzt nämlich einen sehr komplizierten
Aufbau, da sie ein Umgehen des pneumatischen Kolbens und eine Ausführung durch
Tiefziehen in mehreren Durchgängen
erfordert.
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Das
Dokument
US 5 579 675 zeigt
einen Servomotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Es
ist somit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Bremsvorrichtung
mit geringem Betätigungsweg
zu bieten, deren Aufbau einfach ist und die leicht an die bekannte
Vorrichtung angepasst werden kann.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, eine Bremsvorrichtung
mit geringem Betätigungsweg
zu bieten, deren Montage einfach und deren Selbstkostenpreis niedrig
ist.
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Die
oben genannten Ziele werden mit einem pneumatischen Servomotor zur
Bremsunterstützung erreicht,
der eine Baugruppe bestehend aus einer Schürze und einem pneumatischen
Kolben, welche starr miteinander verbunden sind, und ein Dreiwegeventil
mit einem ersten Ventilelementsitz und einem zweiten Ventilelementsitz
aufweist, wobei der ersten Sitz über
einen ersten vorbestimmten Axialweg mit dem pneumatischen Kolben
nicht fest verbunden ist und ein zweiter Ventilelementsitz von einem
Tauchkolbenverteiler getragen ist. Jenseits des vorbestimmten Wegs
wird der erste Ventilelementsitz fest mit dem pneumatischen Kolben
verbunden.
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Während einer
ersten Bremsphase ist mit anderen Worten die axiale Verlagerung
des ersten Ventilelementsitzes unabhängig von der axialen Verlagerung
des pneumatischen Kolbens.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist hauptsächlich ein pneumatischer Servomotor
zur Bremsunterstützung,
mit einem Gehäuse
mit einer Längsachse,
das durch eine erste und eine zweite Schale gebildet ist, welche über ihre
radial äußeren Enden
miteinander verbunden sind, und in dem eine Baugruppe bestehend
aus einer Schürze
und einem pneumatischen Kolben mit einer Längsachse in dichter Weise gleitend
angebracht ist, wobei die Baugruppe den Innenraum des Gehäuses in
eine Niederdruckkammer und in eine Kammer mit variablem Druck unterteilt,
in der Niederdruckkammer zwischen der ersten Schale und einer Fläche des
pneumatischen Kolbens eine Feder zum Zurückstellen der Baugruppe bestehend
aus der Schürze
und dem pneumatischen Kolben in die Ruhestellung angebracht ist,
ein von einer Steuerstange betätigtes
Dreiwegeventil in einem Längsdurchgang
angebracht ist, der durch den pneumatischen Kolben hindurch verläuft, die
Steuerstange über
ein erstes Längsende
mit einem Bremspedal verbunden ist, ein zweites Ende der Steuerstange
in einer in einem ersten Längsende eines
Tauchkolbenverteilers ausgebildeten Aufnahmevertiefung aufgenommen
ist, die Steuerstange durch eine Rückstellefeder in eine Ruhestellung
zurückgestellt
wird, der Tauchkolbenverteiler an einem zweiten Längsende
einen Taster zum Aufbringen der Kraft der Steuerstange auf einen
hydraulischen Kolben eines Hauptzylinders mittels einer Reaktionsvorrichtung
aufweist, die Baugruppe bestehend aus Schürze und Kolben über eine
mittlere Fläche
des pneumatischen Kolbens eine pneumatische Unterstützungskraft
zum hydraulischen Kolben des Hauptzylinders überträgt, das Dreiwegeventil einen
ersten und einen zweiten Ventilelementsitz sowie ein Ventilelement
aufweist, das durch eine Ventilfeder in Anlage an den ersten und/oder
an den zweiten Ventilelementsitz gebracht wird, und wobei der zweite
Ventilelementsitz von einem ersten Längsende des Tauchkolbenverteilers
getragen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilelementsitz
von einem ersten Längsende
einer Hülse
getra gen ist, die im pneumatischen Kolben so angebracht ist, dass
sie über
einen ersten vorbestimmten Weg in dichter Weise gleitet, und dass
er ein Verbindungsmittel aufweist, mit dem die Hülse axial mit dem pneumatischen
Kolben verbunden werden kann, wenn der pneumatische Kolben den vorbestimmten
Weg zurückgelegt
hat.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass er ein elastisches Mittel aufweist, das
die Hülse
so hält,
dass sie sich in Bezug auf das Gehäuse des Servomotors nicht bewegt,
solange keine Rückstellung über den
vorbestimmten Weg erfolgt ist, wobei das elastische Mittel axial
zusammengedrückt
zwischen einer ringförmigen
Auflagefläche, die
in einer Wand eines axialen Durchgangs des pneumatischen Kolbens
ausgebildet ist, und einer Schulter der Hülse angebracht ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass er einen zweiten, zur Achse senkrechten Schlüssel aufweist,
der fest in zwei dritten Öffnungen des
pneumatischen Kolbens angebracht ist, welche diametral entgegengesetzt
und axial zwischen den ersten Öffnungen
und dem Bremspedal ausgebildet sind, und der zwei vierte Öffnungen
durchquert, die diametral entgegengesetzt und in der Hülse ausgebildet
sind, so dass durch Zusammenwirkung eines ringförmigen, fest mit dem Tauchkolbenverteiler
verbundenen Kragens mit einem ersten und einem zweiten Arm des zweiten
Schlüssels
ein axialer Anschlag in Richtung Bremspedal für den Tauchkolbenverteiler gebildet
und durch Zusammenwirkung der querverlaufenden Enden des zweiten
Schlüssels
mit dem Gehäuse
des Servomotors die Ruhestellung des pneumatischen Kolbens definiert
ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass die ringförmige Auflagefläche des
pneumatischen Kolbens durch eine axiale Verengung gebildet ist,
die von einer Fläche
des pneumatischen Kolbens getragen ist, welche die Unterstützungskraft zum
hydraulischen Kolben des Hauptzylinders überträgt, und dass die Schulter der
Hülse axial
zwischen dem ersten Schlüssel
und dem Taster des Tauchkolbenverteilers angeordnet ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass das Verbindungsmittel ein erster Schlüssel ist,
der hinsichtlich einer Verlagerung mit der Hülse fest verbunden ist und
senkrecht zur Achse zwei erste Öffnungen,
die diametral entgegengesetzt und im Endstück des pneumatischen Kolbens
ausgebildet sind, und zwei zweite Öffnungen durchquert, die diametral
entgegengesetzt und in der Hülse
ausgebildet sind, dass der vorbestimmte Weg dem Abstand zwischen
einem hinteren Ende der ersten Öffnungen und
einer ersten hinteren Fläche
des ersten Schlüssels
entspricht und dass der erste Schlüssel die Form einer Gabel mit
zwei Armen besitzt.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Feder zum Zurückstellen der Steuerstange
in Anlage zwischen einem Boden einer axialen Nut des pneumatischen
Kolbens und einer ersten Fläche
einer kegelstumpfartigen Aufweitung des Tauchkolbenverteilers angebracht
ist, wobei die Aufweitung an einer zweiten, zur ersten Fläche entgegengesetzten
Fläche
den zweiten Ventilelementsitz trägt.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass er eine Vorrichtung zur Unterstützung einer Schnellbremsung
aufweist, die durch Mittel gebildet ist, welche den ersten Ventilelementsitz
axial zur Bremse hin verlagern können,
wenn der Tauchkolbenverteiler mit einer Geschwindigkeit verlagert
wird, die höher
ist als eine vorbestimmte Geschwindigkeit.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass der erste und der zweite Arm des ersten Schlüssels radial
elastisch sind, radial voneinander weggerückt werden können und
mit einem von den beiden zweiten Öffnungen getragenen axialen
Absatz zusammenwirken, der eine erste axiale Stellung und eine zweite
axiale Stellung der Hülse
definiert, und dass der Tauchkolbenverteiler ein Mittel aufweist,
mit dem die Arme des ersten Schlüssels
radial auseinandergedrückt
werden können.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass das Mittel, mit dem die Arme auseinandergedrückt werden
können,
eine im Wesentlichen kegelstumpfartige Oberfläche ist, die sich zum Bremspedal
hin erweitert, wobei das Mittel starr mit dem Tauchkolbenverteiler
verbunden und axial zwischen dem ersten Schlüssel und dem zweiten Schlüssel angeordnet
ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass der pneumatische Kolben eine axiale, ringförmige Nut
aufweist, die die Hülse
aufnimmt und einen röhrenförmigen Mittelabschnitt
begrenzt, der den Tauchkolbenverteiler aufnimmt, und dass die ringförmige Auflagefläche in einer
Wand der axialen Nut ausgebildet ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass der röhrenförmige Mittelabschnitt
für das Durchführen des
zweiten Schlüssels
zwei fünfte,
diametral entgegengesetzte Öffnungen
aufweist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass das Verbindungsmittel, das er aufweist,
ein erster Schlüssel
ist, der hinsichtlich einer Verlagerung fest mit dem pneumatischen
Kolben verbunden ist, senkrecht zur Achse zwei erste Öffnungen,
die diametral entgegengesetzt und im Endstück des pneumatischen Kolbens
ausgebildet sind, und zwei zweite Öffnungen durchquert, die diametral
entgegengesetzt und in der Hülse
ausgebildet sind, dass ein dem vorbestimmten Weg entsprechender
Abstand ein zweites Längsende
der Hülse
von einer ersten Fläche
des ersten Schlüssels
trennt und dass der Schlüssel
die Form einer Gabel mit zwei Armen besitzt, die sich auf der einen
und der anderen Seite des röhrenförmigen Mittelabschnitts
des pneumatischen Kolbens erstrecken.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass das elastische Mittel eine zylindrische
Feder ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Dichtigkeit des Gleitens zwischen der Hülse und
dem pneumatischen Kolben durch eine torische Dichtung realisiert
ist, die in einer in der Außenwand
der Hülse
ausgebildeten Nut angeordnet ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass er Mittel zur Verringerung der ursprünglichen Verlagerungsgeschwindigkeit
des pneumatischen Kolbens bezüglich
des Gehäuses
des Servomotors aufweist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Mittel zur Verringerung der ursprünglichen Geschwindigkeit
des Kolbens einen Verbindungsdurchgang zwischen der Niederdruckkammer und
der Hochdruckkammer aufweisen, wenn das Ventilelement von dem zweiten
Ventilelementsitz weggerückt
ist und solange der pneumatische Kolben einen zweiten vorbestimmten
Weg nicht zurückgelegt
hat.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass der Durchgang durch einen Kanal gebildet ist,
der zwischen einer Außenwand
einer Muffe, die an einem axialen Ende das Ventilelement trägt, und dem
Durchgang des Kolbens ausgebildet ist, durch mindestens eine radiale
Bohrung, die in einer ersten zylindrischen, axialen Verlängerung
eines Halters ausgebildet ist, der die Steuerstange umgibt, durch mindestens
eine axiale Bohrung der Muffe, die die Kammer mit variablem Druck
mit einer ringförmigen, von
der Muffe begrenzten Kammer verbindet, und durch die erste zylindrische
Verlängerung
und eine zweite zylindrische, innere Verlängerung, die zur ersten Verlängerung
konzentrisch verläuft
und in dichter Weise durch ein axiales, zum Bremspedal orientiertes
Ende mit der ersten Verlängerung
verbunden ist, und dass die Muffe an einem zum Ventilelement entgegengesetzten
Ende eine Lippe aufweist, die die radiale Bohrung verschließen kann,
wenn sich der Kolben um den vorbestimmten Weg verlagert hat.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass der zweite vorbestimmte Weg höchstens gleich
dem ersten vorbestimmten Weg ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Reaktionsvorrichtung einen Hilfskolben aufweist,
der in dichter Weise gleitend in einer axialen, durchgehenden Bohrung
des hydraulischen Kolbens des Hauptzylinders angeordnet ist, über ein
erstes Ende dem hydraulischen, im Hauptzylinder herrschenden Druck
ausgesetzt ist und über
ein zweites, entgegengesetztes Längsende
mit dem Taster des Tauchkolbenverteilers in Berührung gelangen kann, und dass
sie auch eine Sprungfeder mit einer festen Anlage bezüglich des
hydraulischen Kolbens an einem ersten Längsende und mit einer schwimmenden Anlage
bezüglich
des hydraulischen Kolbens an einem zweiten Ende aufweist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass die feste Anlage ein Ring ist, der festgeklemmt
in der axialen Bohrung des hydraulischen Kolbens angebracht ist,
und dass die schwimmende Anlage ein Ring ist, der gleitend in der
axialen Bohrung angebracht ist und an einer ringförmigen Auflagefläche der
einen ersten und einen zweiten Abschnitt verbindenden Bohrung anliegt,
wenn der Druck im Hauptzylinder geringer ist als der vorbestimmte
Druck.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass der Hilfskolben über das zweite Längsende am
Taster anliegt und zwischen der schwimmenden Anlage und einer Schulter
des Hilfskolbens ein Spiel vorgesehen ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass der Hilfskolben über eine Schulter an der schwimmenden
Anlage anliegt und zwischen dem zweiten Längsende und dem Taster ein
Spiel vorgesehen ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Reaktionsvorrichtung eine Rückstellfeder
aufweist, die in Anlage zwischen dem ersten Ende des Hilfskolbens
und einem Ende der axialen Bohrung angebracht ist und den Hilfskolben
so hält, dass
er die schwimmende Anlage berührt,
und dass zwischen dem zweiten Längsende
des Hilfskolbens und dem Taster ein Spiel vorgesehen ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Reaktionsvorrichtung eine Rückstellfeder
aufweist, die in Anlage zwischen dem ersten Ende des Hilfskolbens
und einem Ende der axialen Bohrung angebracht ist, wobei die Feder
den Hilfskolben so hält,
dass er über
das zweite Längsende am
Taster anliegt, und dass zwischen der schwimmenden Anlage und einer
Schulter des Hilfskolbens ein Spiel vorgesehen ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Dichtigkeit des Gleitens zwischen dem Hilfskolben
und der axialen Bohrung des hydraulischen Kolbens durch eine torische
Dichtung realisiert ist, die in einer im Umfang des Hilfskolbens
ausgebildeten Nut angeordnet ist.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch ein Servomotor, der dadurch
gekennzeichnet ist, dass der Hilfskolben an seinem zweiten Ende
ein Dämpfungsmittel
aufweist, das vorzugsweise aus Elastomer besteht und die bei der
Berührung
zwischen dem Taster und dem Hilfskolben erzeugten Geräusche verringern
soll.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist auch eine Bremsvorrichtung mit einem
Hauptzylinder, der hydraulisch mit Bremsen verbunden ist, die auf
Höhe der
Räder eines
Kraftfahrzeugs angeordnet sind, und mit einem Servomotor, der zwischen
dem Hauptzylinder und einer mittels eines Bremspedals verlagerten
Steuerstange angeordnet ist, wobei der Servomotor eine auf das Pedal
aufgebrachte Kraft überträgt und eine
pneumatische Unterstützungskraft
auf einen hydraulischen Kolben des Hauptzylinders aufbringt, dadurch
gekennzeichnet, dass der Servomotor ein Servomotor nach der vorliegenden Erfindung
ist und dass der hydraulische Kolben über ein erstes Längsende
an einem Ende des pneumatischen Kolbens anliegt, das in die Niederdruckkammer
des Servomotors mündet.
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Die
vorliegende Erfindung wird mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung
und der im Anhang beigefügten
Zeichnungen besser verstanden, in denen der vordere Teil und der
hintere Teil dem linken bzw. dem rechen Teil der Zeichnungen entsprechen.
Darin zeigen:
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1 eine
Längsschnittansicht
einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Servomotors
in der Ruhestellung;
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2 eine
vergrößerte Detailansicht
von 1;
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3 eine
Teilansicht im Längsschnitt
des Servomotors aus 1 in einer ersten Betätigungsphase;
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4 eine
Teilansicht im Längsschnitt
des Servomotors aus 1 in einer zweiten Betätigungsphase;
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5 eine
Teilansicht im Längsschnitt
des Servomotors aus 1 in einer dritten Betätigungsphase;
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6 eine
Teilansicht im Längsschnitt
des Servomotors aus 1 am Ende einer Bremsphase;
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7 eine
Detailansicht im Längsschnitt
eines ersten Beispiels einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Servomotors
in der Ruhestellung;
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7a eine
Detailansicht aus 7;
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8 eine
Teilansicht im Längsschnitt
des Servomotors aus 7 in einer ersten Betätigungsphase;
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9 eine
Teilansicht im Längsschnitt
des Servomotors aus 7 in einer zweiten Betätigungsphase;
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9a eine
Detailansicht aus 9;
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10 eine
Teilansicht im Längsschnitt
des Servomotors aus 7 in einer dritten Betätigungsphase;
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11 eine
Längsschnittansicht
eines Servomotors gemäß der zweiten
Ausführungsform
mit einer Vorrichtung zur Unterstützung einer Schnellbremsung
und in der Ruhestellung;
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12 eine
Teilansicht im Längsschnitt
des Servomotors aus 11 im Gleichgewicht, wenn die Vorrichtung
zur Unterstützung
einer Schnellbremsung aktiviert wurde;
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13a und 13b Dreiviertelansichten von
isolierten Elementen des Servomotors aus 9;
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14a und 14b Teilansichten
im Längsschnitt
von Ausführungsvarianten
der vorliegenden Erfindung.
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Zur
Beschreibung der Elemente mit gleichen Funktionen werden die gleichen
Bezugszeichen verwendet.
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In
den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßer Servomotor
in der Ruhestellung zu sehen, der ein Gehäuse 2 mit der Längsachse
X aufweist, das einen Innenraum 4 begrenzt, eine Schürze 6,
die in dichter Weise axial gleitend im Raum 4 angebracht ist
und den Raum 4 in eine erste Niederdruckkammer 8,
oder eine vordere Kammer, und in eine zweite Kammer 10 mit
variablem Druck, oder eine hintere Kammer, unterteilt, einen Kolben 12,
der in dichter Weise in der Schürze 6,
in einer mittleren Öffnung 14 der
Schürze 6 fest
angebracht ist. Es ist jedoch selbstverständlich möglich, eine Baugruppe bestehend
aus einer Schürze
und einem pneumatischen Kolben vorzusehen, die einstückig ausgebildet
ist.
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Die
vordere Kammer wird mit pneumatischem Niederdruckfluid versorgt.
Die hintere Kammer kann mittels eines Dreiwegeventils 26 mit
der Niederdruckkammer oder mit einer pneumatischen Hochdruck-Fluidquelle,
z.B. Luft mit atmosphärischem
Druck, verbunden werden.
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Die
mittlere Öffnung 14 der
Schürze 6 ist
von einem im Wesentlichen kegelstumpfartigen, nach hinten orientierten
Kragen 16 umrandet und nimmt ein erstes, vorderes Ende 18 des
pneumatischen Kolbens 12 mit komplementärer Form auf. Zwischen einer
Innenfläche
des kegelstumpfartigen Kragens und einer Außenfläche des ersten, vorderen Endes 18 des
Kolbens 12 ist ein Dichtmittel 20 angeordnet, wobei
es sich z.B. um eine torische Dichtung handelt, die in einer in
der Außenfläche des
Kolbens 12 ausgebildeten Nut 22 angebracht ist.
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Der
pneumatische Kolben erstreckt sich nach hinten mittels eines im
Wesentlichen zylindrischen Kolbenendstücks 24, das über eine
Abschabdichtung 29 in einem mit einer hinteren Schale 27 des Gehäuses einstückig ausgebildeten
Schacht 25 in dichter Weise gleitend angeordnet ist. Der
pneumatische Kolben 12 ist axial von einer Seite bis zur
anderen von einem Durchgang 34 durchquert, in dem in einem
ersten, hinteren Teil das von einer Steuerstange 28 betätigte Dreiwegeventil 26 angebracht
ist.
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Die
Steuerstange ist über
ein erstes Ende mit einem (nicht dargestellten) Bremspedal und über ein zweites
Ende 30 mit einem Tauchkolbenverteiler 32 verbunden.
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Der
Durchgang 34 weist vorteilhafterweise von hinten nach vorne
orientiert einen ersten, hinteren Teil 36 mit größerem Durchmesser
auf, einen zweiten Teil 38 mit einem Durchmesser, der kleiner ist
als der Durchmesser des ersten Teils 36, einen dritten
Teil 40 mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der
Durchmesser des zweiten Teils 38, und einen vierten Teil 42 mit
einem Durchmesser, der größer ist als
der Durchmesser des dritten Teils 40.
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Das
zweite Ende 30 der Steuerstange 28 ist kugelgelenkartig
in einem ersten, hinteren Ende 44 des Tauchkolbenverteilers
angebracht.
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Das
Dreiwegeventil 26 weist ein Ventilelement 46 auf,
das mit einem ersten Ausgleichsventilelementsitz 48 und
einem zweiten Einlassventilelementsitz 50 zusammenwirken
kann. Der erste Ventilelementsitz 48 ist von einem hinteren
Längsende
einer Hülse 54 getragen,
die in dichter Weise gleitend in einer ringförmigen, axialen Nut 56 angebracht
ist, welche im pneumatischen Kolben 12 ausgebildet ist und
den zweiten Teil 38 des Durchgangs 34 umgibt. Die
axiale Nut 56 begrenzt im Kolben einen röhrenförmigen Mittelabschnitt 57.
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Ein
elastisches Mittel 58, z.B. eine zylindrische Feder, ist
zwischen einer ringförmigen
Auflagefläche 60,
die in einer Wand 62 der axialen Nut 56 ausgebildet
ist, und einer Schulter 64 an der Außenwand der Hülse 54 reagierend
angebracht, wobei die Schulter 64 einen ersten, hinteren
Teil 70 der Hülse mit
größerem Durchmesser
mit einem zweiten Teil 72 der Hülse mit kleinerem Durchmesser
verbindet. Mit dem elastischen Mittel 58 kann die Hülse 54 so
gehalten werden, dass sie sich in Bezug auf das Gehäuse des
Servomotors nicht bewegt, solange der pneumatische Kolben einen
vorbestimmten Weg C nicht zurückgelegt
hat.
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Im
dargestellten Beispiel wird die Dichtigkeit des Gleitens zwischen
der Hülse 54 und
der Außenwand 62 der
Nut 56 durch eine torische Dichtung 66 erhalten,
die in einer in der Außenwand
der Hülse 54 ausgebildeten
Nut 68 angeordnet ist. Selbstverständlich könnte z.B. eine Nut in der Außenwand 62 der axialen
Nut 56 vorgesehen sein, um das Dichtmittel aufzunehmen.
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Der
zweite Ventilelementsitz 50 ist von einer kegelstumpfartigen
Aufweitung 78 des ersten, hinteren Endes 44 des
Tauchkolbenverteilers getragen, die das zweite, vordere Ende der
Steuerstange 28 umgibt.
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Der
Tauchkolbenverteiler weist vorteilhafterweise einen ersten zylindrischen
Abschnitt 80 mit größerem Durchmesser
auf, welcher im Wesentlichen dem Innendurchmesser des zweiten Teils 38 des
Durchgangs 34 entspricht, und einen zweiten zylindrischen
Abschnitt 82 mit kleinerem Durchmesser, welcher im Wesentlichen
dem Durchmesser des dritten Teils 40 des Durchgangs 34 entspricht.
Somit wird die axiale Führung
des Tauchkolbenverteilers von dem zweiten Teil 38 und von
dem dritten Teil 40 des Durchgangs 34 gewährleistet.
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Der
erfindungsgemäße Servomotor
weist auch ein erstes Element 84 auf, das den Kolben und die
Hülse 54 jenseits
des vorbestimmten Wegs C axial verbinden kann. Das Element 84 ist
durch einen ersten Schlüssel
gebildet, der senkrecht zur Achse X zwei erste, diametral entgegengesetzte Öffnungen 86 des
Kolbens und zwei zweite, diametral entgegengesetzte Öffnungen 88 durchquert,
welche in dem Teil 72 der Hülse 54 mit dem kleineren
Durchmesser ausgebildet sind.
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Der
Schlüssel 84 ist
feststehend im pneumatischen Kolben 12 angebracht.
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Der
Schlüssel 84 hat
im Wesentlichen die Form einer Gabel mit zwei parallelen Armen,
die sich auf der einen und auf der anderen Seite des röhrenförmigen Mittelabschnitts 57 erstrecken.
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Der
Weg C ist durch den Abstand zwischen einer ersten, vorderen Fläche 100 des
Schlüssels und
den ersten, vorderen Längsenden 99 der
zweiten Öffnungen 88 bestimmt.
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Der
Servomotor weist auch einen zweiten Schlüssel 90 auf, der einen
axialen Rückstellanschlag
für den
Verteiler bildet und parallel zum ersten Schlüssel 84 axial hinter
diesem angebracht ist. Der zweite Schlüssel 90 durchquert
zwei dritte, diametral entgegengesetzte Öffnungen 92, die im
Kolben axial hinter den ersten Öffnungen 86 ausgebildet
sind, zweite vierte, diametral entgegengesetzte Öffnungen 94, die in
der Hülse
axial hinter den zweiten Öffnungen 88 ausgebildet
sind, und fünfte,
diametral entgegengesetzte Öffnungen 96,
die im röhrenförmigen Mittelabschnitt 57 ausgebildet
sind.
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Der
Schlüssel 90 hat
im Wesentlichen die Form einer Gabel mit zwei parallelen Armen,
die sich auf der einen und auf der anderen Seite des zweiten zylindrischen
Abschnitts 82 mit kleinerem Durchmesser erstrecken. Die
Arme des zweiten Schlüssels 90 können mit
einem ringförmigen
Kragen 98 zusammenwirken, der radial vom zweiten zylindrischen
Abschnitt 82 mit kleinerem Durchmesser hervorsteht und
den Tauchkolbenverteiler axial zum Bremspedal hin hält.
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Außerdem weist
der Schlüssel 90 gemäß einer
zur Achse X senkrechten Achse Enden 117 auf, die radial
vom Kolbenendstück
hervorstehen und an eine ringförmige
Auflagefläche 119 des
Schachts 25 des Gehäuses 2 des
Servomotors in Anlage gelangen können,
wodurch die Ruhestellung des pneumatischen Kolbens 12 definiert
wird.
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Der
Kragen 98 hat einen Außendurchmesser,
der im Wesentlichen dem Innendurchmesser des zweiten Teils 38 des
Durchgangs 34 entspricht, was die axiale Führung des
Tauchkolbenverteilers im Durchgang 34 verbessert.
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Das
Ventilelement 46 des Dreiwegeventils ist durch eine ringförmige Fläche gebildet,
die in einer zur Achse X orthogonalen Ebene enthalten ist, die von
einem vorderen Längsende
einer Muffe 102 aus nachgiebigem Material getragen ist,
welche über
einen Halter 104, der z.B. mit Kraft im Kolbenendstück angebracht
ist, unbeweglich im Kolbenendstück
angebracht ist. Der Halter und die Muffe umgeben die Steuerstange.
Eine Ventilfeder 106 ist reagierend zwischen einer Außenschulter 108 des
Halters 104 und einer hinteren Fläche 110 des Ventilelements
angebracht, wodurch die Anlage des Ventilelements an dem einem oder
an dem anderen oder an beiden Ventilelementsitzen verstärkt wird.
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Eine
Feder 112 zum Zurückstellen
der Steuerstange ist zusammengedrückt zwischen einer ringförmigen Auflagefläche 114 des
Halters 104 und einer (nicht dargestellten) von der Steuerstange
hervorstehenden Fläche
angeordnet.
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Der
Tauchkolbenverteiler weist an einem zweiten, vorderen Längsende
einen Taster 116 auf, der mit einer Reaktionsvorrichtung
DR in Berührung gelangen
kann, die in einem Endstück
eines Kolbens 118 eines Hauptzylinders 120 angebracht
ist.
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Der
Hauptzylinder 120 liegt über ein hinteres Längsende
an einer vorderen Schale des Gehäuses an
und weist zumindest einen hydraulischen Kolben 122 auf,
der über
ein hinteres Längsende 124 an
einer vorderen Fläche
des pneumatischen Kolbens anliegt, wobei im dargestellten Beispiel
das Ende 124 des hydraulischen Kolbens 122 flach
an einer ringförmigen
Auflagefläche 127 anliegt,
die den dritten Teil 38 und den vierten Teil 40 des
Durchgangs 34 des pneumatischen Kolbens 12 verbindet.
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Das
Anbringen des hinteren Endes 124 des hydraulischen Kolbens
im vierten Teil wird in dichter Weise mit Hilfe eines Dichtmittels
erhalten, das in einer Nut des hydraulischen Kolbens angebracht
ist. Selbstverständlich
könnte
eine Nut im pneumatischen Kolben vorgesehen sein.
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In 1 ist
die Reaktionsvorrichtung DR gemäß einer
ersten Ausführungsvariante
zu sehen, die einen Hilfskolben 126 aufweist, der in dichter
Weise glei tend in einer axialen, durchgehenden Bohrung 128 im
hydraulischen Kolben 122 angebracht und mit der Primärkammer
des Hauptzylinders verbunden ist. Der Hilfskolben 126 ist
an einem ersten, vorderen Längsende
mit einer ersten Fläche 130 versehen,
die dem hydraulischen, im Hauptzylinder herrschenden Druck ausgesetzt
ist, und an einem zweiten, hinteren Längsende mit einer zweiten Fläche 132,
die dem Taster gegenüberliegt.
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Eine
Feder 129 zum Zurückstellen
des Hilfskolbens 126 ist in der Bohrung 128 zwischen
der ersten Fläche 130 und
einem vorderen Ende der Bohrung 128 angebracht.
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Die
Reaktionsvorrichtung DR weist auch eine vom Fachmann wohl bekannte
Sprungfeder 138 auf, die in einem ersten, hinteren Abschnitt 140 mit größerem Durchmesser
bezüglich
eines zweiten, vorderen Abschnitts 142 mit kleinerem Durchmesser angebracht
ist, wobei die Feder zwischen einer ersten radialen Anlage 144,
die feststehend im ersten Abschnitt 140 angebracht ist
und z.B. durch einen festgeklemmt angebrachten Ring gebildet ist,
und einer zweiten Anlage 146 angeordnet ist, die schwimmend
im ersten Abschnitt 140 angebracht ist und in der Ruhestellung
an einer ringförmigen
Auflagefläche 148 anliegt,
die den ersten und den zweiten Abschnitt 140, 142 verbindet.
Im dargestellten Beispiel ist die Anlage 146 durch einen
Ring mit einem vorteilhafterweise hutförmigen Querschnitt gebildet,
so dass eine axiale Führung
für ein
vorderes Ende der Feder gebildet ist.
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Der
Hilfskolben 126 hat eine gestufte Form und weist einen
ersten Abschnitt 150 mit größerem Durchmesser auf, der
im zweiten Abschnitt 142 der Bohrung 128 mit kleinerem
Durchmesser gleitend angebracht ist, und einen zweiten Abschnitt 152 mit kleinerem
Durchmesser, der im ersten Abschnitt 140 mit größerem Durchmesser
und insbesondere in den Ringen 144, 146 gleitend
angebracht ist. Der erste Abschnitt 150 und der zweite
Abschnitt 152 des Hilfskolbens 126 sind über eine
Schulter 154 verbunden. Der Hilfskolben liegt über die
zweite Fläche 132 am Taster
an.
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Im
dargestellten Beispiel ist die Dichtigkeit des Gleitens durch eine
torische Dichtung realisiert, die vom Hilfskolben am ersten Abschnitt
mit größerem Durchmesser
getragen ist.
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Eine
Feder 133 zum Zurückstellen
des pneumatischen Kolbens 12 in die Ruhestellung ist zusammengedrückt zwischen
einer vorderen Fläche
des pneumatischen Kolbens und der vorderen Schale angebracht.
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Es
wird nun der Betrieb des erfindungsgemäßen Servomotors beschrieben.
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In
der Ruhestellung (1 und 2) ist das
Ventilelement 46 vom ersten Ausgleichsventilelementsitz 48 gelöst, wodurch
die vordere Kammer 8 und die hintere Kammer 10 verbunden
werden, und liegt am zweiten Einlassventilelementsitz 50 an.
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Zu
Beginn einer Bremsphase (3 und 4), wenn
der Fahrer auf das Bremspedal drückt, wird
die Betätigungsstange 28 axial
nach vorne verlagert, wobei das Ventilelement 46 dann an
den ersten Ventilelementsitz 48 in Anlage gelangt, wodurch die
hintere Kammer von der vorderen Kammer getrennt wird, und sich vom
zweiten Sitz 50 löst,
wodurch in der hinteren Kammer die Versorgung mit Luft mit atmosphärischem
Druck gestattet wird. Aufgrund der Druckdifferenz zwischen der vorderen
Kammer und der hinteren Kammer werden die Schürze 6 und der Kolben 12 nach
vorne mitgenommen. Der erste, von der Hülse 54 getragene Ventilelementsitz 48 ist unbeweglich,
solange das Spiel C zwischen dem Schlüssel 84 und dem vorderen
Ende der zweiten Öffnungen 88 nicht
beseitigt ist. Die Feder 58 hält die Hülse in einer vorbestimmten
axialen Stellung. Der hydraulische Kolben des Hauptzylinders wird
vom pneumatischen Kolben mitgenommen, der selbst den Hilfskolben 126 mitnimmt,
der sich vom Taster entfernt.
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Über einen
vorbestimmten, im Hauptzylinder herrschenden Druck hinaus, der ausreicht,
damit der Hilfskolben 126 die Sprungfeder überwinden
kann, wird der Hilfskolben zum Taster hin zurückgedrückt, bis er diesen berührt, und überträgt dann
die Reaktion des Hydraulikkreises zum Bremspedal.
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Wenn
der pneumatische Kolben 12 den Weg C zurückgelegt
hat, gelangt die vordere Fläche
des bezüglich
des pneumatischen Kolbens feststehenden Schlüssels 84 in Anlage
an das vordere Ende der zweiten Öffnungen 88 der
Hülse,
wobei die Hülse dann
axial an die Bewegung des Kolbens gekoppelt ist. Das Ventilelement 46 gelangt
in Berührung
mit dem Einlassventilelementsitz 50 und unterbricht die Versorgung
der hinteren Kammer mit Luft mit atmosphä rischem Druck. Der Fahrer muss
dann das Bremspedal weiter eindrücken,
um das Bremsniveau zu erhöhen.
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Der
Freilauf C ist vorteilhafterweise so gewählt, dass er dem Totgang des
Hauptzylinders, d.h. dem Weg des hydraulischen Kolbens im Hauptzylinder
entspricht, der erforderlich ist, um den Beginn des Druckanstiegs
der Bremsflüssigkeit
in den Bremsen zu erhalten. Es ist jedoch selbstverständlich,
dass die Auswahl eines Wegs C, der größer oder kleiner ist als der
Totgang des Hauptzylinders, je nachdem, welches Gefühl am Pedal
erhalten werden soll, nicht über
den Umfang der vorliegenden Erfindung hinausgeht.
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Folglich
fühlt der
Fahrer am Pedal lediglich den Weg, der zum Schließen des
Ausgleichsventilelements und zum Öffnen des Einlassventilelements erforderlich
ist, und bemerkt nicht den Totgang des Hauptzylinders. Der Komfort
des Fahrers ist dann erhöht,
da er das Gefühl
einer unmittelbaren Bremsung hat.
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Anschließend entspricht
die in 4 dargestellte Bremsphase dem Gleichgewicht, das
erhalten wird, wenn der Fahrer die Bremsung bei einem vorbestimmten
Niveau hält.
Das Ventilelement 46 berührt dann den Ausgleichssitz 48 und
den Einlasssitz 50, wodurch die Versorgung der hinteren
Kammer mit Luft mit atmosphärischem
Druck unterbrochen wird.
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Im
dargestellten Beispiel berührt
das Ventilelement 46 in der Ruhestellung den Einlasssitz 50 und ist
vom Ausgleichssitz 48 beabstandet. Somit gelangt zu Beginn
eines Bremsvorgangs das Ventilelement 46 in Berührung mit
dem Ausgleichssitz 48, um die Verbindung zwischen der vorderen
Kammer und der hinteren Kammer zu trennen, und entfernt sich vom Einlasssitz 50,
wodurch die Luft mit erhöhtem
Druck in die hintere Kammer eintreten kann. Die vorliegende Erfindung
findet jedoch auch bei einem Servomotor zur Bremsunterstützung mit
einem sogenannten ZLT-Dreiwegeventil ("zero lost travel" in der angelsächsischen Terminologie) Anwendung,
bei dem das Ventilelement gleichzeitig den Ausgleichsitz und den Einlasssitz
berührt.
Der Ausgleichssitz ist dann in der Ruhestellung durch einen Vorsprung
des pneumatischen Kolbens und während
eines Bremsvorgangs durch die Hülse 54 gebildet.
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5 stellt
den Servomotor in der Sättigungsphase
dar, die dem Zeitpunkt entspricht, bei dem der Servomotor keine
zusätzliche
Unterstützung mehr
bereit stellt, wobei der in der hinteren Kammer herrschende Druck
der atmosphärische
Druck ist. Der pneumatische Kolben kann sich nicht mehr axial nach
vorne bewegen, wodurch folglich die Hülse 54 und der Ausgleichsventilelementsitz 48 unbeweglich sind.
Jegliche zusätzliche
Bremskraft, die vom Fahrer bereitgestellt wird, verlagert die Steuerstange 28 und
den Einlasssitz so, dass sie sich vom Ventilelement 46 entfernen,
wobei diese zusätzliche
Kraft jedoch nicht mehr verstärkt
wird. Die Erhöhung
des Drucks im Hauptzylinder entspricht der zusätzlichen, vom Fahrer bereitgestellten
Kraft durch den Querschnitt des Hauptzylinderkolbens.
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6 entspricht
dem Ende der Bremsung, wobei der Fahrer das Bremspedal zumindest
teilweise loslässt.
Der Tauchkolbenverteiler wird dann mit der Steuerstange nach hinten
mitgenommen, und der Einlassventilelementsitz 50 gelangt
in Berührung mit
dem Ventilelement 46, um die Versorgung der hinteren Kammer
mit Luft mit atmosphärischem Druck
zu unterbrechen, und nimmt das Ventilelement 46 so mit,
dass es sich vom Ausgleichssitz 48 entfernt, wodurch die
vordere Kammer 8 und die hintere Kammer 10 verbunden
werden. Die Drücke
sind dann auf der einen und auf der anderen Seite der Schürze 6 im
Gleichgewicht, welche unter der Wirkung der Rückstellfeder erneut ihre Ruhestellung
einnimmt. Die Ruhestellung des pneumatischen Kolbens 12 ist
von dem zweiten Schlüssel 90 blockiert, der
an der ringförmigen
Auflagefläche 119 des
Gehäuses 2 anliegt,
und auch die Ruhestellung des Tauchkolbenverteilers, der über den
Kragen 98 in Anschlag an den Schlüssel 90 gelangt.
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Das
zweite Ende 99 der zweiten Öffnungen 88 entfernt
sich unter der Wirkung der Feder 58 zum Zurückstellen
der Hülse
auch von der vorderen Fläche 100 des
ersten Schlüssels 84.
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Der
Servomotor befindet sich dann erneut in Position, um mit einem minimalen
Betätigungsweg zu
funktionieren.
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In
den 7, 7a, 8, 9, 9a und 10 ist
ein Servomotor gemäß einer
zweiten Ausführungsform
zu sehen. Wir befassen uns lediglich mit der Beschreibung des Mittelteils
des Servomotors, d.h. mit der Vorrichtung des Dreiwegeventils und
der Reaktionsvorrichtung, da die weiteren Elemente im Wesentlichen
den gleichen Aufbau haben wie die in den 1 bis 7 beschriebenen
Elemente.
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Der
pneumatische Kolben 12 wird von der axialen Bohrung 34 durchquert,
in der in dichter Weise gleitend die Hülse 54 angebracht
ist, wobei die Hülse
insbesondere einen ersten, axialen, hinteren Abschnitt 160 mit
größerem Durchmesser
aufweist, der im zweiten Teil 38 der Bohrung 34 gleitend
angebracht ist, und einen zweiten, vorderen Abschnitt 162 mit
kleinerem Durchmesser, der im dritten Teil 40 der Bohrung 34 gleitend
angebracht ist. Der erste Abschnitt 160 und der zweite
Abschnitt 162 sind durch eine Schulter 164 verbunden.
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Die
torische Dichtung 66, die die Dichtigkeit des Gleitens
der Hülse
in der Bohrung 34 gewährleistet,
ist in einer Nut des hinteren Abschnitts 160 der Hülse angebracht.
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Gemäß der zweiten
Ausführungsform
ist der erste Schlüssel 84 feststehend
an der Hülse 54 angebracht,
wobei er den pneumatischen Kolben 12 über die beiden ersten, diametral
entgegengesetzten Öffnungen 86 und
die Hülse über die
beiden zweiten, diametral entgegengesetzten Öffnungen 88 durchquert.
Der vorbestimmte Weg C ist durch den Abstand zwischen einer ersten,
hinteren Fläche 100' des Schlüssels und
den zweiten, hinteren Enden 99' der ersten Öffnungen 86 des Kolbens 12 bestimmt.
In der Ruhestellung liegt der Schlüssel 84 über eine zweite,
vordere Fläche
an den ersten, vorderen Enden der Öffnungen 86 des Kolbens
an.
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Der
zweite Schlüssel
ist identisch mit dem oben für
die erste Ausführungsform
beschriebenen Schlüssel.
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Das
elastische Mittel 58 hält
die Hülse
so, dass sie sich bezüglich
des Kolbens 12 nicht bewegt, solange der Kolben 12 den
Weg C nicht zurückgelegt hat,
d.h. dass die hinteren Enden 99' der ersten Öffnungen nicht in Berührung mit
der hinteren Fläche 100' des ersten
Schlüssels 84 gelangt
sind. Das elastische Mittel liegt über ein erstes, hinteres Längsende 174 an
einer vorderen Schulter 170 an, die an der Außenwand
der Hülse
ausgebildet ist, und über
ein zweites, vorderes Längsende 176 an
einer ringförmigen
Verengung 172 am vorderen Ende des dritten Teils 40 der
Bohrung 34. Vorteilhafterweise erstreckt sich die ringförmige Verengung 172 axial
nach hinten über
einen zylindrischen Abschnitt, der einen querverlaufenden Halteanschlag
für das
vordere Ende 176 des elastischen Mittels 58 bildet.
Das elastische Mittel ist vorteilhafterweise eine zylindrische Feder.
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Die
Feder 112 zum Zurückstellen
der Steuerstange 28 ist in Anlage zwischen einem hinteren Ende
der Hülse 54 und
der Steuerstange 28 angebracht. Im dargestellten Beispiel
liegt die Feder über ein
erstes, vorderes Längsende 180 an
einem Boden 182 einer axialen Nut 178 an, die
im Abschnitt 160 der Hülse 54 mit
größerem Durchmesser
ausgebildet ist, und an einer ersten, vorderen Fläche 184 der
kegelstumpfartigen Erweiterung 78 des Tauchkolbenverteilers,
wobei der zweite Ventilelementsitz von einer zweiten, hinteren Fläche getragen
ist, die zur ersten Fläche
der Erweiterung entgegengesetzt ist.
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Diese
Ausführungsform
bietet mehrere Vorteile. Sie verleiht einerseits dem Fahrer ein
Pedalgefühl,
das denen aus bekannten Vorrichtungen sehr ähnlich ist. Während der
ersten Betriebsphase des Servomotors, in der der Kolben 12 den
Weg C zurücklegt,
ist nämlich
das vordere Ende 180 bezüglich des Kolbens und der Steuerstange 28 unbeweglich, da
die Hülse 54 unbeweglich
ist. Folglich bleibt die Belastung der Feder 112 konstant
und verleiht ein sehr gleichmäßiges Pedalgefühl. Es gibt
keine Veränderungen
des Gefühls
bei der Verlagerung des pneumatischen Kolbens während der ersten Betätigungsphase
des Servomotors.
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Das
Verlagern der Rückstellfeder 112 gibt andererseits
den Raum am hinteren Ende des Endstücks des Kolbens 12 frei,
was eine Ausschlagbewegung der Steuerstange in Querrichtung, eine
von den Automobilherstellern gewünschte
Ausschlagbewegung, vereinfacht.
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Schließlich besitzt
der freigegebene Raum eine einfache Geometrie, die das Einsetzen
von schalldämpfenden
Mitteln vereinfacht, die eine wirksame Barriere gegen Geräusche bilden,
welche im Motorraum erzeugt und im Fahrzeuginnenraum auftreten können. Diese
schalldämpfenden
Mittel sind beispielsweise aus offenzelligem Schaumstoff hergestellt,
der die Luft durchlässt.
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Der
Betrieb des Servomotors gemäß der zweiten
Ausführungsform
entspricht im Wesentlichen dem Betrieb der ersten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform
bleibt der Schlüssel 84 mit der
Hülse unbeweglich.
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In 7 ist
auch eine bei der vorliegenden Erfindung angewendete Reaktionsvorrichtung
DR gemäß einer
zweiten Ausführungsvariante
zu sehen, wobei der Hilfskolben 126 in der axialen Bohrung 128 schwimmend
angebracht ist, der Hilfskolben über seine
Schulter 154 am Ring 146 anliegt und zwischen dem
Taster und dem zweiten Ende 132 des Hilfskolbens ein Spiel
vorgesehen ist.
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Vorteilhafterweise
ist das hintere Ende des Hilfskolbens mit einem Element 127 zur
Geräuschdämpfung versehen,
z.B. mit einem Element aus Kautschuk, das an den Taster in Anlage
gelangt, wenn sich der Taster und der Hilfskolben berühren.
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In 14a ist eine Reaktionsvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsvariante
zu sehen, bei der der Hilfskolben in der Ruhestellung nicht am Ring 146 anliegt
und sich der Taster und das Ende 132 berühren.
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In 14b ist eine Reaktionsvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsvariante
zu sehen, die eine Rückstellfeder 129 aufweist
und bei der der Hilfskolben in der Ruhestellung über seine Schulter 154 am
Ring 146 anliegt und zwischen dem Taster und dem zweiten
Ende 132 des Hilfskolbens ein Spiel vorgesehen ist.
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Vorteilhafterweise
weist der erfindungsgemäße Servomotor
auch Mittel zur Verringerung der Verlagerungsgeschwindigkeit der
Baugruppe bestehend aus Schürze
und Kolben in der ersten Betriebsphase des Servomotors auf, um die
Kontaktgeschwindigkeit zwischen dem Kolben und der Hülse über den
ersten Schlüssel 84 zu
verringern. Wenn der Fahrer auf das Bremspedal drückt, wodurch
die Verbindung zwischen der vorderen und der hinteren Kammer getrennt
und die hintere Kammer mit Luft mit atmosphärischem Druck versorgt wird,
bewegen sich nämlich
die Schürze
und der Kolben sehr schnell. Diese schnelle Verlagerung kann ein
für den Fahrer
unangenehmes Gefühl
erzeugen, da der pneumatische Kolben die Hülse 54 mit einer zu
hohen Geschwindigkeit über
den Weg C hinaus mitnimmt.
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In 7a sind
die Mittel 188 zur Verringerung der Anfangsgeschwindigkeit
der Schürze
und des Kolbens zu sehen, die durch einen Verbindungsdurchgang zwischen
der vorderen Niederdruckkammer und der hinteren Kammer mit variablem
Druck gebildet sind, während
gleichzeitig das Ventilelement 46 am Ausgleichsventilelementsitz 48 anliegt
und die Verbindung zwischen der vorderen Kammer und der hinteren
Kammer auf herkömmliche
Weise unterbricht und das Ventilelement 46 vom Einlassventilelementsitz 50 weggerückt ist.
Der Verbin dungsdurchgang weist einen ersten Kanal 190 auf,
der zwischen einer Außenwand 192 der
Muffe 102, die das Ventilelement 46 trägt, und
dem ersten, hinteren Teil 36 des Durchgangs 34 ausgebildet
ist. Im dargestellten Beispiel (8) ist der
Kanal 190 ringförmig,
es könnten
jedoch auch winkelmäßig verteilte
Kanäle vorgesehen
sein, die durch axiale Rillen gebildet sind, welche vertieft in
der Außenwand
der Muffe 102 oder in der Wand des ersten Teils 36 des
Durchgangs 34 ausgebildet sind. Der Verbindungsdurchgang 188 weist
auch mindestens einen radialen Kanal und vorteilhafterweise mehrere,
im Wesentlichen radiale Kanäle 191 auf,
die in einer ersten, zylindrischen, axialen äußeren Verlängerung 196 des Halters 104 so ausgebildet
sind, dass zumindest zu Beginn der Bremsphase eine erste ringförmige Außenkammer 193,
die einerseits vom Körper
des pneumatischen Kolbens 12 und andererseits von der Muffe 102 und einer
ersten zylindrischen Verlängerung 196 begrenzt
wird, und eine zweite ringförmige
Innenkammer 194 verbunden sind, welche von der ersten zylindrischen
Verlängerung 196,
von der zweiten zylindrischen, axialen Verlängerung 198 des Halters 104 und
einer hinteren Fläche 200 der
Muffe 102 begrenzt ist. Die erste und die zweite Verlängerung 196, 198 laufen
zu einem gemeinsamen hinteren Ende 200 zusammen.
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Die
Muffe weist auch in bekannter Weise mindestens eine axiale Bohrung 195 auf,
die die zweite ringförmige
Innenkammer 194 und die Kammer mit variablem Druck über die
ringförmige
Fläche des
Ventilelements 46 verbindet.
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Der
Servomotor weist auch Mittel für
ein dichtes Verschließen
des Verbindungsdurchgangs 188 auf. Im dargestellten Beispiel
weist die Muffe 102 an ihrem hinteren Ende eine Lippe 189 auf,
die in dichtem Kontakt mit einer Innwand 202 der ersten
zylindrischen Verlängerung 196 ist
und über
einen bestimmten Weg C' hinaus
gegenüber
den Kanälen 191 gelangen
kann, um die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten ringförmigen Kammer 193, 194 zu
unterbrechen.
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Selbstverständlich könnten andere
Dichtmittel vorgesehen sein, z.B. eine von einem starren, hinteren
Teil der Muffe getragene torische Dichtung.
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Die
radialen Kanäle 191 sind
vorteilhafterweise winkelmäßig gleichmäßig in der
ersten zylindrischen Verlängerung 196 verteilt.
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Der
Durchgang 188 verbindet in der Ruhestellung und über den
vorbestimmten Weg C' zu
Beginn einer Bremsung die Niederdruckkammer mit der Kammer mit variablem
Druck über
den Kanal 190, die radialen Bohrungen 191 und
die axiale Bohrung 195. Folglich ist zu Beginn der Bremsphase
der Druck in der Kammer mit variablem Druck aufgrund der Leckage,
die zur Niederdruckkammer hin realisiert ist, niedriger. Über den
vorbestimmten Weg C' hinaus verdeckt
die Lippe die radialen Bohrungen 198, um die Unterstützung nicht
zu reduzieren, die vom Servomotor bereitgestellt werden kann (9a).
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Der
zweite vorbestimmte Weg C' ist
vorzugsweise höchstens
gleich dem ersten vorbestimmten Weg C, um die Verlagerungsgeschwindigkeit
des pneumatischen Kolbens 12 in Bezug auf die Hülse 54 zu
verringern. Die Tatsache, dass ein zweiter Weg C' gewählt
wird, der größer ist
als der erste Weg C, geht jedoch nicht über den Umfang der vorliegenden
Erfindung hinaus.
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Es
kommt immer häufiger
vor, dass zu einem pneumatischen Servomotor zur Bremsunterstützung eine
Vorrichtung zur Unterstützung
einer Schnellbremsung hinzugefügt
wird, die das Wirken des Servomotors ermöglicht, um das Fahrzeug rasch
zu bremsen.
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In
den 11, 12 ist ein erfindungsgemäßer Servomotor
zu sehen, mit einer pneumatischen Vorrichtung zur Bremsunterstützung U,
die sich auslöst,
wenn die Steuerstange 28 mit einer Geschwindigkeit verlagert
wird, die höher
ist als eine vorbestimmte Geschwindigkeit Vd.
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Die
Vorrichtung U weist ein Mittel zur axialen Positionierung der Hülse 54 in
eine erste vorgerückte Stellung
P1 und in eine zweite zurückgezogene
Stellung P2 auf.
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Das
Positionierungsmittel ist durch den ersten, fest mit der Hülse verbundenen
Schlüssel 84 gebildet
und kann mit einer ersten und einer zweiten vorderen Fläche 204, 206 der
beiden zweiten Öffnungen 88 zusammenwirken.
Die erste und die zweite vordere Fläche 204, 206 sind
axial versetzt, und ihre Zusammenwirkung mit der vorderen Fläche des Schlüssels definiert
die erste Stellung P1 bzw. die zweite Stellung P2.
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In
den 13a und 13b ist
der Schlüssel 84 zu
sehen, der mit der Hülse
in der Stellung P1 bzw. in der Stellung P2 zusammenwirkt. Der Schlüssel 84 hat die
Form einer Federklammer, die z.B. aus Federstahldraht oder aus Kunststoffmaterial
hergestellt ist, mit einem ersten Arm 209 und einem zweiten
Arm 209' versehen
ist, die im Wesentlichen parallel sind und in die Öffnungen 88 eindringen,
und die einen vorderen Teil 208 des Tauchkolbenverteilers umgibt.
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Der
Tauchkolbenverteiler weist an seinem vorderen Teil eine kegelstumpfartige
Fläche 210 auf, mit
der die beiden Arme 209, 209' auseinandergerückt werden können, wenn
sich der Tauchkolbenverteiler bezüglich der Hülse 54 über einen
bestimmten Weg verlagert.
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Genauer
gesagt ist die kegelstumpfartige Fläche nach hinten erweitert,
und ihre Verlagerung nach vorne rückt die beiden Arme 209, 209' aus den Öffnungen 88 heraus,
so dass sich die Arme 209, 209' von den ersten Flächen 204 lösen, an
denen sie in Anlage waren. Aufgrund der von der Feder 58 ausgeübten Kraft
wird die Hülse
in dichter Weise nach hinten zurückgedrückt, bis
sie über
die zweiten vorderen Flächen 206 der Öffnungen 88 an
die Arme 209, 209' des
Schlüssels
in Anlage gelangt. Dadurch wird der Ventilelementsitz 48 nach
hinten zurückgedrückt (Stellung
P2).
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Der
zweite Schlüssel 90 ermöglicht am
Ende einer Bremsphase die Verlagerung der Hülse 54 nach vorne,
so dass sie erneut in ihre ursprünglichen Stellung
platziert wird. Die Arme des Schlüssels entfernen sich dann von
dem kegelstumpfartigen Element, wobei sie auf elastische Weise erneut
ihre ursprüngliche
querverlaufende Stellung einnehmen und an die ersten vorderen Flächen 204 der Öffnungen 88 in
Anlage gelangen.
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Es
wird nun der Betrieb des erfindungsgemäßen Servomotors beschrieben,
der mit der oben beschriebenen Vorrichtung zur Unterstützung einer Schnellbremsung
ausgestattet ist.
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Bei
einer Normalbremsung (11), wenn die Steuerstange 28 und
durch diese der Tauchkolbenverteiler mit einer Geschwindigkeit verlagert
werden, die geringer ist als die vorbestimmte Geschwindigkeit Vd,
bleibt die kegelstumpfartige Fläche
vom Schlüssel 84 beabstandet,
und die Hülse
bewegt sich nicht nach hinten in Richtung Ventilelement 46,
sie behält
ihre Stellung P1 bei, wobei die Arme an den ersten vorderen Flächen 204 anliegen
(13a).
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Das
Ventilelement 46 gelangt in Berührung mit dem ersten Ventilelementsitz 48 und
entfernt sich von dem zweiten Ventilelementsitz 50, wobei
die hintere Kammer dann von der vorderen Kammer isoliert ist und
mit Luft mit atmosphärischem
Druck versorgt wird. Der pneumatische Kolben 12 sowie die
Schürze verlagern
sich nach vorne, während
die Hülse
unbeweglich bleibt, und dies solange der Kolben 12 den vorbestimmten
Weg C nicht zurückgelegt
hat.
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Wenn
der Kolben 12 den Weg C zurückgelegt hat, wird die Hülse 54 über den
Schlüssel 84 vom pneumatischen
Kolben mitgenommen, und der Servomotor funktioniert dann wie ein
Servomotor der bekannten Art.
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Bei
einer Schnellbremsung (12), wenn der Tauchkolbenverteiler
mit einer Geschwindigkeit verlagert wird, die höher ist als die Geschwindigkeit Vd,
nähert
sich die kegelstumpfartige Fläche
dem Schlüssel 84 an,
bis er zwischen den Armen angeordnet ist und sie dazu zwingt, auseinander
zu rücken
und sich radial von der ersten, axialen Fläche 204 der zweiten Öffnungen 88 der
Hülse zu
lösen (11).
Unter der Wirkung der Feder 58 wird die Hülse zum
Ventilelement 46 hin zurückgedrückt, um die Stellung P2 einzunehmen,
wobei die Arme des Schlüssels 84 an
den zweiten vorderen Flächen 206 anliegen
(13b). Die Stellung des Ausgleichssitzes 48 sowie
die Ausgleichsstellung des Tauchkolbenverteilers sind dann verändert. Um
ein Gleichgewicht, d.h. eine Berührung
zwischen dem Ventilelement 46 und dem ersten und dem zweiten
Ventilelementsitz 48, 50 zu erhalten (12),
muss sich nämlich
der Tauchkolbenverteiler in einer zurückgezogenen Stellung befinden,
wodurch der Sprungabstand zwischen dem Taster und dem hinteren Ende
des Hilfskolbens erhöht
wird. Folglich ist der Sprung erhöht, wodurch das Bremsniveau
ansteigt.
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Am
Ende der Bremsung, wenn die Kraft auf das Bremspedal gelöst ist,
wird der Tauchkolbenverteiler von der Rückstellfeder 112 in
seine Ruhestellung zurückgestellt,
die vordere und die hintere Kammer sind erneut verbunden, und der
Kolben 12 bewegt sich rückwärts. Der
zweite Schlüssel 90 gelangt dann
in Anlage an die ringförmige
Auflagefläche 119 des
Schachts 25 und zwingt die Hülse 54 dazu, bezüglich des
Schlüssels 84,
der über
seine querverlaufenden Enden am pneumatischen Kolben anliegt, zum
hydraulischen Kolben hin zu gleiten, wobei die Arme die zweite Berührung 206 verlassen,
entlang der Hülse gleiten
und auf elastische Weise in die Hülse eindringen, um erneut mit
der ersten Fläche 204 in Berührung zu
gelangen.
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Der
Servomotor ist dann erneut bereit, um auf herkömmliche Weise zu funktionieren.
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Das
Integrieren der Vorrichtung zur Unterstützung einer Schnellbremsung
in den erfindungsgemäßen Servomotor
ist sehr einfach und erfordert keinerlei Veränderung der wesentlichen Bestandteile des
Servomotors. Es ist ferner sehr einfach einen Servomotor bereitzustellen,
der mit der Vorrichtung ausgestattet ist oder nicht, indem die kegelstumpfartige
Fläche
angeordnet oder ausgelassen wird, wobei der gleiche erste Schlüssel 84 verwendet
werden kann. Die Probleme hinsichtlich der Steuerung der Teile sind
folglich stark verringert, da die für die beiden Servomotorarten
verwendeten Teile fast alle identisch sind.
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Es
ist klar, dass eine Bremsvorrichtung mit einer hydraulischen Vorrichtung
zur Unterstützung
einer Schnellbremsung, die im Primärkolben des Hauptzylinders
angeordnet ist und über
eine bestimmte Verlagerungsgeschwindigkeit der Bremssteuerung und/oder über eine
bestimmte, auf die Bremssteuerung ausgeübte Kraft hinaus eine auf diese
Bremssteuerung übertragene
Reaktion reduziert, nicht über
den Umfang der vorliegenden Erfindung hinausgeht.
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Es
wurde tatsächlich
ein Servomotor mit einem geringen Betätigungsweg, mit einem sehr
sicheren Betrieb und einer einfachen Ausgestaltung realisiert.
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Es
könnte
selbstverständlich
ein erfindungsgemäßer Servomotor
vorgesehen sein, der eine herkömmliche
Reaktionsvorrichtung des Typs mit Reaktionsscheibe aufweist.
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Der
Hauptzylinder ist vorteilhafterweise ein Tandem-Hauptzylinder mit
einem ersten und einem zweiten Hydraulikkreis, die mit einem Primärkolben bzw.
einem Sekundärkolben
versehen sind, die in dichter Weise im Hauptzylinderkörper gleiten,
wobei der Primärkolben
die auf das Pedal ausgeübte
Kraft und die von der Schürze
bereitgestellte Unterstützungskraft
aufnimmt.
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Die
vorliegende Erfindung findet hauptsächlich in der Industrie der
Kraftfahrzeugbremsen Anwendung.