DE3409290A1 - Hydraulischer bremsverstaerker - Google Patents

Hydraulischer bremsverstaerker

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Description

R. 19262
12.3. 1981» He/Wl
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1
Hydraulischer Bremsverstärker
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Bremsverstärker nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiger Bremsverstärker ist bekannt (DE-OS 28 25 O87).
Ein solcher Bremsverstärker ist mit einer integrierten Blockierschutzeinrichtung ausgerüstet, so daß der Bremsverstärker eine Doppelfunktion besitzt, nämlich Bremsverstärkung und Druckmodulation für den Blockierschutz. Dabei wird zur Druckmodulation eine besondere Ventilschaltung in Verbindung mit einer speziellen Bremsverstärker-Bauart verwendet, bei welcher der Hauptzylinder ""zur Druckmodulation benützt wird.
Es gibt aber auch Lösungen, die nach dem Prinzip der unmittelbaren Druckeinspeisung von der Druckbeschaffungseinrichtung her arbeiten (DE-OS 32 37 959).
- f - R. 19262
Diese bekannten Bauarten besitzen Anordnungen, mit. denen bei Ausfall der Druckbeschaffungseinrichtung der Kolben des Hauptzylinders in einer bestimmten Stellung gehalten wird, um für den Hub des Kolbens noch einen Sicherheitsbereich zu erhalten.
Vorteile der Erfindung
Der eingangs genannten Bremsverstärker mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Hauptzylinder bei Ausfall der Druckbeschaffungseinrichtung über eine Federkraft in eine Ausgangsstellung gedrückt wird, aus der heraus die Bremse voll einsatzfähig ist, allerdings ohne Hilfskraft. Damit ist der Bremsverstärker in seinem Grundaufbau an sich eigensicher. Dazu kommt, daß ein Durchfallen des Bremspedals im Fehlerfall vermieden ist, d.h. die Pedalcharakteristik ist in jedem Fall als stetig anzusprechen.
Weitere Vorteile der Erfindung werden gemäß den Merkmalen der Unteransprüche erreicht. So erlaubt es z.B. eine Abfederung des Speicherdruck-Schaltkolbens, daß dessen zusätzlicher Hub zur Betätigung von Schaltern verwendbar ist, mit denen niedriger Speicherdruck anzeigbar und eine Entladung des Speichers zu bewerkstelligen ist.
Zeichnung
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen hydraulischen Bremsverstärker mit Twin-Ausbil'dung der Hauptzylinder und zwei geschlossenen Bremskreisen, Figur 2 einen
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hydraulischen Bremsverstärker mit einem geschlossenen und einem offenen Bremskreis, Figur 3 eine Abwandlung einer Einzelheit am Pedalstößel und Figur k eine Abwandlung der Bauart nach der Figur 2.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein Bremsverstärker 1 hat ein Gehäuse 2, in dem parallel nebeneinander zwei Hauptzylinder 3 und k angeordnet sind, es handelt sich also um eine sogenannten "Twin"-Ausführung. Dem Bremsverstärker 1 beigeordnet ist eine Blockierschutzeinrichtung 5 mit einem Ventilblock, der einzelne Regelventile 6, 7j 8, 9j 10 und 11 für den Blockierschutz und für die Druckversorgung aufweist.
Die Hauptzylinder 3 und k sind mit je einem Hauptzylinder-Kolben 12 bzw. 13 und mit je einer den Kolben 12 bzw. aufnehmenden Hülse 1h bzw. 15 bestückt. Die Hülsen 1h und 15 sind im Gehäuse 2 mit einem gewissen Hub axial beweglich und haben im Bereich von Gehäuseaussparungen Radialdurchbrüche, die auf dem gesamten Hub der Hülsen 1^ und mit den Gehäuseaussparungen in Verbindung bleiben. Ein hinteres Ende 16 bzw. 17 jedes Kolbens 12 bzw. 13 liegt an einer radialen Endwand 18 bzw. 19 jeder Hülse lh bzw. an und trägt eine Stange 20 bzw. 21, die mit einem Kopf 22 bzw. 23 und mit einer auf den Kopf 22 bzw. 23 einwirkenden Rückholfeder 2k bzw. 25 versehen ist.
Stange 20 bzw. 21, Kopf 22 bzw. 23 und Feder 2U bzw. 25 liegen in einer Gehäuseausnehmung 26, in die ein mit einem Bremspedal 27 verbundener Pedalstößel 28 hineinragt. Am Pedalstößel 28 ist eine Betätigungsplatte 29 angelenkt, die der Kraft einer Feder 30 unterliegt und deren Enden
3409200 .8·
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31 bzw. 32 zur Zusammenarbeit mit den Stangenköpfen 22 und 23 bei Ausfall der Druckbeschaffungseinrichtung bestimmt sind.
Der Pedalstößel 28 hat eine Schulter 33, die gewöhnlich einen gewissen Abstand von einem Ringkolben 3^ hat. Dieser Ringkolben 3^ begrenzt als bewegliche Wand eine Arbeitskammer 35» d-ie dem beim Bremsen von einem Steuerventil 39 ausgesteuerten Druck unterliegt. Desweiteren ist in den Stößel 28 eine Wegfeder 36 als Wegsimulator eingesetzt. Der Wegsimulator 36 ist mit einer Zwischenfeder kombiniert, die die Pedalkraft auf den Wegsimulator 36 überträgt. Diese Zwischenfeder 57 ist aus Sicherheitsgründen vorgesehen, um z.B. bei blockiertem Wegsimulator «/' 36 die Pedalbewegung auf die Kolben der Hauptzylinder direkt übertragen zu können. Ein Stößelende 37 betätigt über den Wegsimulator 36 einen Schieber 38, der zusammen mit radialen Bohrungsausmündungen im Gehäuse 2 das Bremsverstärker-Steuerventil 39 bildet.
Auf der dem Bremspedal 27 abgekehrten Seite des Bremsverstärkers 1 ist im Gehäuse 2 ein Arbeitszylinder ko für einen Speicherdruck-Schaltkolben kl vorgesehen. Der Schaltkolben k1 trägt eine Stange kZ, die aus dem Arbeitszylinder ko herausragt und mit einem Kopf k3 und einer unter den Kopf k3 gesetzten Zwischenfeder kk versehen ist.^Kopf k3 und Zwischenfeder kk stützen sich an einem Joch ^5 ab, dessen beiden Enden k6 und k"J mit den Hülsen 1^ und I5 der Hauptzylinder 3 und k fest verbunden sind. Im Bereich der Enden kG und kf sind Rückstellfedern kQ und U9 vorgesehen, die bestrebt sind, die Hülsen lh und 15 in Richtung auf das Bremspedal 27 zu drücken.
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Im Gehäuse 2 sind zwei Anschlagstifte 50 und 51 angeordnet, die zentrisch von den Druckfedern hd und k9 umgeben sind und deren freie Enden 52 und 53 gewöhnlich an den fest mit den Hülsen lh und 15 verbundenen Jochenden k6 und kT anliegen. Dann haben an den anderen Enden der Hülsen "\h und 15 in den Haupt zylindern 3 und k liegende/ von den Primärteilen der Hauptzylinder-Kolben 12 und 13 begrenzte Verstärkerdruck-Arbeitskammer 3' und k' ihre größte Ausdehnung.
Das Jochpfird in dieser Stellung gehalten durch den Speicherdruck, der gewöhnlich in einer Arbeitskammer 5^ rechts des Speicherdruck-Schaltkolbens k1 wirksam ist. Hinter dem Schaltkolben k"\ ist ein Schalter 55 mit drei Schalt- «/· ' Stellungen 0, I und II angeordnet, der mit einem Schaltstift 56 die jeweilige Lage des Schaltkolbens kl abtastet.
Eine Druckbeschaffungseinrichtung 58 hat eine motorangetriebene Pumpe 59s einen Speicher 60 und ein Flüssigkeitsreservoir, das in einem Mehrkammer-Nachfüllbehälter vorgesehen ist, und zwar in dessen rechter Kammer, deren Füllstand von einem Niveauschalter überwacht wird.
Wirkungsweise
Beim gewöhnlichen Bremsen wird das Steuerventil J39 umgestellt, und Druck von der Druckbeschaffungseinrichtung gelangt durch die Verstärkerdruck-Arbeitskammer 3' und k' hindurch hinter die Hauptzylinder-Kolben 12 und 13. Sie bewegen sich nach links und versorgen die Bremskreise I und II mit Druckmittel zum Bremsen. Der eingesteuerte Bremsdruck ist auch in der Arbeitskammer 35 wirksam, während der Druck der Druckbeschaffungseinrichtung 58 nach wie vor
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in der Arbeitskammer 5*+ herrscht. Dadurch bleibt das Joch U5 an den Anschlagstiften 50 und 51 liegen. Der Hub des Pedalstößels 28 in Bremsbetätigungsrichtung ist beendet, wenn das Steuerventil 39 durchgeschaltet ist. Dann legt sich die Schulter 33 an den Ringkolben 3^ an; er dient also als Hubbegrenzer bei maximaler Bremsdruckaussteuerung. Ist der in den nachgeschalteten Bremszylindern wirksame Bremsdruck so stark, daß Blockiergefahr besteht, beginnt die Blockierschutzeinrichtung 5 mit ihrer Arbeit, indem die Ventile 6 bis 10 den weiteren Bremsdruckanstieg verhindern und das Ventil 11 den Bremsverstärker primärseitig entlastet
Bei Aufall der Energieversorgung durch die Druckbeschaffungseinrichtung 58 wirkt auf den Ringkolben 3^ von innen her kein Druck mehr, was zur Folge hat, daß sich der Pedalstößel 28 weiter in das Gehäuse 2 des Bremsverstärkers 1 hineinbewegen könnte, und sich die Betätigungsplatte 29 an die Köpfe 22, 23 der Stangen 20 und 21 anlegen würde, um die Kolben 12 und 13 der Hauptzylinder 3 und k unmittelbar vom Bremspedal 27 zur Bremsdruckerzeugung betätigen. Dann würde aber das Pedal 27 durchfallen und die Pedalcharakteristik würde sich ändern.
Hier setzt nun die Erfindung ein, indem gleichzeitig mit dem Druckabfall in der Kammer 35 auch der Druck in der Arbeitskammer 5^ des Speicherdruck-Schaltkolbens h1 abfällt. Die Kraft der vorgespannten Rückstellfedern ^8 und ^9 überwiegt nun und verschiebt das Joch U5 samt Hülsen 14 und 15 gegen das Bremspedal 27· Auf diese Weise wird ein Durchfallen des Bremspedals 27 vermieden, und die Pedalcharakteristik bleibt erhalten.
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Da der Schaltkolben 1+1 noch über die Zwischenfeder kk gegenüber dem Joch U 5 abgestützt ist, kann der Schaltkolben M auch für die Betätigung des Schalters 55 verwendet werden. In seinen Schaltstellungen I und II, die er bei etwa 1UO und 100 bar erreicht, wird eine Warneinrichtung eingeschaltet und der Motor der Pumpe 59 eingeschaltet. Dagegen findet das Zurückschieben der Hülsen 1^4 und 15 erst bei einem Restdruck von 60 bar statt.
Es ist zu bemerken, daß bei Ausfall der Druckversorgung in allen Betriebspunkten, z.B. beim Anbremsen und bei Blockierschutz-Betrieb die Hauptzylinder-Kolben 12 und über die Rückstellfedern k8 und k9 in die Ausgangsstellung bewegt werden, bei der dann die am Pedalstößel 28 bewegliche J' ' Betätigungsplatte 29 in Eingriff mit den Hauptzylinder-Kolben 12 und 13 kommt. Das Konzept des Bremsverstärkers 1 mit Wegsimulator 36 erlaubt eine kleinere Dimensionierung der Wirkflächen der Hauptzylinder-Kolben 12 und 13, da diese - im Gegensatz zu konventionellen Verstärkern nicht direkt mit dem Pedalstößel 28 gekoppelt sind. Dadurch ist der bekannten Übersetzungssprung darstellbar, welcher zur Folge hat, daß bei Ausfall der Energieversorgung mit leichten Pedalkräften größere Drück erzielt werden können.
Die kleinere Dimensionierung der Kolben 12 und Ί.3 hat zusätzlich Vorteile in der Dimensionierung der Rückstellfedern kQ und 1+ 9 a da diese für kleinere Drücke ausgelegt werden können, weil die dem Normalfahrer zumutbaren Pedalkräfte keine höheren Bremsdrücke ergeben. Zum Beispiel schreibt der Gesetzgeber im dargestellten Fehlerfall eine Hilfsbremswirkung von nahezu 30 % vor, was bei mittelschwerden Fahrzeuge ungefähr Bremsdrücke von
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UO bar erforderlich macht. Dieser vorgenannten Hilfsbremswirkung ist eine Pedalkraft nach europäischen Vorschriften von 500 W zugeordnet. Die Verschiebung der Hauptzylinder-Kolben 12 und 13 bei intakter Druckversorgung hat zur Folge, daß bei Druckmodulation für den Blockier schutz die Hauptzylinder-Kolben 12 und 13 außerhalb des Wirkbereiches des Pedalstößels 28 liegen. Bei Doppelnutzung des Hauptzylinder-Kolbens 12 und 13 sowohl für Druckaufbau in den Bremskreisen I und II als auch Druckvariation für den Blockierschutz ist für die Blockierschutzfunktion der geringste Aufwand notwendig. Das Bremsmittel ist für die Bremskreise I und II und für die Druckbeschaffungseinrichtung 58 gleich, es kann aber auch unterschiedlich sein.
J- '
Beschreibung der Arbeit der Blockierschutzeinrichtung
Der vom Steuerventil 39 eingesteuerte Bremsdruck P gelangt über die Blockierschutzeinrichtung 5 über das 3/2-Ventil 11 und über das 2/2-Ventil 10 auf die Primärseite der Hauptzylinder-Kolben 12 und 13· Auf der Sekundärseite in den geschlossenen .Bremskreisen I und II sind jeweils 2/2-Ventil 6, T bzw. 8, 9 angeordnet. Der Druckabbau erfolgt über das auf der Primärseite angeordnete 3/2-Ventil 11, welches Druckmittel aus den Steuerräumen in den Rücklauf abfließen läßt. Das parallel geschaltete 2/2-Ventil/lst während der Arbeit des BlockierSchutzes geschlossen. Der Durchgang des 3/2-Ventils 11 ist gedrosselt, was zur Folge hat, daß beim Anbremsen eine höhere Druckanstiegsgeschwindigkeit infolge größerer Querschnitte wirkt, als bei Blockierschutz-Betrieb. Dies ist die sogenannte "Druckgradientenumschaltung". Die auf der Sekundärseite angeordneten 2/2-Ventile 6, 7 bzw. 8, 9 dienen je-
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veils der Druckhaltefunktion. Zwischen den Ventilen 10 und 11 ist ein Rückschlagventil angeordnet, welches eine schnelle Bremsdruckreduzierung erlaubt, wenn während der Arbeit des BlockierSchutzes vom Fahrer der Bremsdruck reduziert wird.
Das Steuerventil 39 des Bremsverstärkers 1 ist in seiner Geometrie so dimensioniert, daß es sich bei Ausfall der Druckversorgung zum Anschlag bewegt und die vom Steuerdruck P beaufschlagten Hydraulikkanäle mit dem Rücklauf verbindet.
Der in der Figur 2 dargestellte Bremsverstärker 62 ist ähnlich aufgebaut wie der nach der Figur 1, nur daß hier J- '" ein offener Bremskreis II vorgesehen ist, der unmittelbar vom Steuerventil 39 versorgt wird. Gleiche Teile tragen deshalb die gleichen Bezugszahlen. Der Bremskreis I ist geradeso wie beim Ausführungsbeispiel nach der Figur 1 ein geschlossener Bremskreis mit der dort verwendeten Hauptzylinder-Konfiguration.
Figur 3 zeigt eine spezielle Anordnung des im Zusammenhang mit den Ausführungen zur Figur 1 beschriebenen Ringkolbens 3^4 j der hier die Bezugszahl 6^ trägt und die Aufgabe der Wegbegrenzung des Pedalstößels hat bei intakter Druckversorgung. Die Arretierung des Pedalstössels 65 soll möglichst bei großen Pedalkräften bis zu relativ geringem Speicherdruckniveau von 60 bar möglich sein, was eine entsprechende Wirkfläche des Ringkolbens 6^ bedeutet. Dies hat Vorteile für die Ausnutzung des Speichers 60 und letztlich die Vermeidung zu hoher Drücke im Speicher 60. Andererseits würde eine zu große Wirkfläche ohne Zusatzmaßnahmen den beschriebenen Vorteil
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des Übersetzungssprungs wieder eliminieren, da das von dem Ringkolben Gh verdrängte Volumen bei ausgefallener Druckversorgung auf die Rückseite der Hauptzylinder-Kolben 12 und 13 gelangt.
Bei dieser Bauart nach der Figur 3 ist auf die andere Seite einer Arbeitskammer 60 ein Kugelventil 66 als Entlastungsventil eingesetzt ist, welches in Verbindung mit einer Tellerfeder 67 sich proportional zum Steuerdruck auslenkt. Ist infolge niedrigem Speicherdruck der Steuerdruck begrenzt, so erfolgt eine ungenügende Auslenkung, was zur Folge hat, daß der mit dem Pedalstößel 65 verbundene Stößelansatz 68 nach dem Durchlaufen eines Hubes L1 das Kugelventil 66 aufstößt, J' ' was zur Folge hat, daß der Steuerdruck abfällt, da die nachgeschaltete Kammer 69 mit dem Rücklauf verbunden wird Dieses Aufstoßen wird bei einem Druck P -4 100 bar durchgeführt .
Die Verwendung des obengenannten zusätzlichen Kugelventils 66 erfordert allerdings eine außerhalb liegende Anordnung des Wegsimulators 36 entgegen der in Figur 1 beschriebenen Anordnung, weil sich dort der Ringkolben 3^ und der Wegsimulator 36 in einer Achse befinden.
Die Figur k zeigt eine Variante von der Bauart nach der Figur 2. Hier ist ein einfacher Kolbenspeicher 71 verwendet, der,mit einem Speicherdruck-Schaltkolben 72 einen Stößel 73 so beeinflussen kann, daß bei Ausfall des Speicherdruckes der Druckbeschaffungseinrichtung die Hauptzylinder-Hülse 1^ in ihre rechte Endstellung gedruckt wird, in welcher die Stange 20 mit ihrem Kopf 22 an einer Betatigungsplatte 29'anliegt.
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Bei dieser Ausführung dient also der Kolbenspeicher 71 unmittelbar als Rücksteller für die Hülse 1k.
•4G-
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Claims (10)

  1. R. 19262
    12.3.19Ö4 He/Wl
    ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1
    1 .] Hydraulischer Bremsverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage, mit einer im wesentlichen aus Pumpe und Speicher bestehenden Druckbeschaffungseinrichtung, ferner mit einem Steuerventil, das sowohl eine Verbindung der Druckbeschaffungseinrichtung mit mindestens einem Hauptzylinder bzw. einem Bremskreis als auch eine Verbindung des Hauptzylinders bzw. des Bremskreises mit einer Entlastungs- J- ' stelle überwacht, und mit einer pedalbewegten Betätigungsplatte, die gewöhnlich einen Abstand von einem Ende eines Hauptzylinder-Kolbens hat, sowie mit einem dem Speieherdruck unterliegenden Speicherdruck-Schaltkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder (3, h) in an sich bekannter Weise mit einer Büchse (1U, 15) versehen ist, in die der Hauptzylinder-Kolben (12, 13) eingesetzt ist, und daß die Büchse {lh, 15) einer Stellkraft ausgesetzt ist, die in Richtung Betätigungsplatte (29) durch eine Rückstell-Kraft (^8, k9) und entgegengesetzt dazu von dem Speicherdruck-Schaltkolben (kl, 72) aufbringbar ist.
  2. 2. Hydraulischer Bremsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hauptzylinder-Kolben (12, 13) aufnehmende Büchse (1U, 15) unter der Rückhaltekraft des Speicherdruck-Schaltkolbens (k^) an einem Anschlag (52, 53) im Hauptzylinder-Gehäuse (2) gehalten ist.
    3403290
    - 2 - R. 19262
  3. 3. Hydraulischer Bremsverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (52, 53) durch das freie Ende eines Anschlagstiftes (50, 51) gebildet ist, der in das Gehäuse (2) des Bremsverstärkers (1) eingesetzt ist und der zentrisch von der Rückstell-Feder (kö, U 9) umgeben ist.
  4. k. Hydraulischer Bremsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hauptzylinder (2, 3) mit jeweils einem geschlossenen Bremskreis (I, II) verwendet sind und daß für die Bremskreise (I, II) und für die Druckbeschaffungseinrichtung (58) das gleiche Bremsmittel verwendet ist (Figur 1).
  5. j. ■' 5· Hydraulischer Bremsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hauptzylinder (2, 3) mit jeweils einem geschlossenen Bremskreis (I, II) verwendet sind und daß für die Bremskreise (I, II) und für die Druckbeschaffungseinrichtung (58) verschiedene Bremsmittel verwendet sind.
  6. 6. Hydraulischer Bremsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hauptzylinder verwendet sind, von denen der eine in einem geschlossenen und der andere in einem offenen Bremskreis liegen (Figur 2).
  7. 7. Hydraulischer Bremsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherdruck-Schaltkolben (1+1) mit einer Zwischenfeder (hh) kombiniert ist, bei deren Zusammendrücken ein zusätzlicher Hub des Schaltkolbens (1Ii) möglich ist.
    - 3 - R. 19262
  8. 8. Hydraulischer Bremsverstärker nach Anspruch f, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Arbeitsweg des Speicherdruck-Schaltkolbens (kl) ein Schalter (55) eingesetzt ist, der in einem Schaltkreis (Schaltstellung I oder II) der Druckbeschaffungseinrichtung (58) und/oder einer Warneinrichtung liegen.
  9. 9· Hydraulischer Bremsverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem Wegsimulator, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bremspedal (27) außer der Betätigungsplatte (29) einen Pedalstößel (28) hat und daß zwischen den Pedalstößel (28) und den Wegsimulator (36) eine Überdruckfeder (57) eingesetzt ist.
    «/'
  10. 10. Hydraulischer Bremsverstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Pedalstößel (280 einen Anschlag (Schulter 33) für einen Ringkolben (3^, 6k) trägt, mit dem bei intakter Druckbeschaffung der Hub des Bremspedals (27) begrenzbar ist.
    11. Hydraulischer Bremsverstärker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (6^) eine dem Bremsdruck unterliegende Arbeitskammer (60) als bewegliche Wand begrenzt und daß die Arbeitskammer (60) ein Entlastungsventil (Kugelventil 66) aufweist, das von einem Stößelansatz (68) des Pedalstößels (65) nach einem gewissen Hub (L1) aufstoßbar ist (Figur 3).
    12. Hydraulischer Bremsverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub zum Aufstoßen des Entlastungsventils (66) bei einem Druck ρ ^, 100 bar erreichbar ist.
    - k - R. 19262
    13. Hydraulischer Bremsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherdruck-Schaltkolben (72) Kolben eines Kolbenspeichers (71) ist und unmittelbar die Rückstellkraft für die Büchse (1k) abgibt (Figur h).
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