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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen pneumatischen Servomotor zur
Bremsunterstützung für Kraftfahrzeuge.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere einen pneumatischen Servomotor zur
Bremsunterstützung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Vorrichtungen
dieser Art sind im Strand der Technik wohl bekannt, wie z.B. in
den Patentschriften US-A-3 470 697, FR-A-2 532 084 und FR-A-2 658 466
veranschaulicht ist. Die
DE
197 50 514 A zeigt den Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Neuste
Untersuchungen haben ergeben, dass viele Autofahrer, die in eine
Situation geraten, in der sie schnell bremsen müssen, die tatsächlich auftretenden
Risiken unterschätzen
und nachdem sie abrupt gebremst haben ihre Bremskraft spürbar lösen, und
dies in einer Situation, in der das Halten einer hohen Kraft im
Gegenteil unbedingt erforderlich wäre, um einen Unfall zu vermeiden.
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Diese
Feststellung hat zur Entwicklung verschiedener Lösungen geführt, die dazu neigen, das mögliche Fehlverhalten
eines unerfahrenen oder in Panik geratenen Fahrers zu beseitigen.
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Die
Erfindung betrifft dieses Gebiet, und ihre Aufgabe liegt darin,
eine einfache Lösung
zu dem Problem des Haltens einer hohen Bremskraft nach einer gewaltartigen
Bremsung vorzuschlagen.
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Dazu
ist der erfindungsgemäße Servomotor im
Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die in eine Richtung wirkende
Kupplungsvorrichtung eine zylindrische Hülse aufweist, die um einen
vorderen Teil des hinteren Teilstücks des Tauchkolbens frei gleiten
kann, sowie einen Verriegelungsschlüssel, der eine mittlere Öffnung aufweist,
die die Hülse
umgibt und einen Innendurchmesser besitzt, der geringfügig größer ist
als der Außendurchmesser
der zylindrischen Hülse,
und der mit einem ersten und einem zweiten Positionierungsabschnitt
versehen ist, die bezüglich
der mittleren Öffnung
diametral entgegengesetzt sind.
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Vorteilhafterweise
liegt der Verriegelungsschlüssel
unter der Wirkung der Beaufschlagung eines elastischen Mittels im
Ruhezustand über
den ersten Positionierungsabschnitt an einem feststehenden Teil
des Servomotors und über
den zweiten Positionierungsabschnitt am pneumatischen Kolben an.
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Vorzugsweise
wird die Hülse
im Ruhezustand durch ein elastisches Mittel nach hinten gegen einen
Absatz des hinteren Teilstücks
des Tauchkolbens in Anschlag beaufschlagt.
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Es
kann vorgesehen sein, dass das vordere Teilstück des Tauchkolbens einen Taster
aufweist, der gleitend am vorderen Ende des hinteren Teilstücks des
Tauchkolbens angebracht ist, wobei der Taster mit der Reaktionsscheibe
in Kontakt gelangen kann, wenn die Hülse als Reaktion auf eine Betätigung der
Steuerstange, deren Geschwindigkeit höher ist als ein vorbestimmter
Wert, von dem Verriegelungsschlüssel
beaufschlagt wird.
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Es
ist vorteilhaft vorzusehen, dass die hintere Ruheposition des Tauchkolbens
dadurch definiert ist, dass unter der Wirkung der Hauptfeder ein
Anschlag, der von dem hinteren Teilstück des Tauchkolbens getragen
ist, am Verriegelungsschlüssel
in Anlage gelangt.
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Es
kann dann vorgesehen sein, dass der Anschlag des hinteren Teilstücks des
Tauchkolbens durch einen Stift gebildet ist, der sich senkrecht
zur Achse des Tauchkolbens erstreckt und Längsöffnungen durchquert, die in
der Hülse
ausgebildet sind.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass der Anschlag des hinteren Teilstücks des
Tauchkolbens durch einen Absatz gebildet ist, der mindestens mit einem
Teil des Verriegelungsschlüssels
zusammenwirkt, der einen Spalt der Hülse durchquert.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
liegt der erste Positionierungsabschnitt des Verriegelungsschlüssels in
der Ruheposition an einem Zwischenelement an, das selbst an einem
feststehenden Teil des Servomotors anliegt.
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Vorteilhafterweise
kann dann vorgesehen sein, dass die in eine Richtung wirkende Kupplungsvorrichtung
in einer Patrone enthalten ist, die die Vorderfläche des pneumatischen Kolbens
bildet, wobei das Zwischenelement nach hinten außerhalb der Patrone hervorsteht.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich klar aus der nachfolgenden
Beschreibung, die beispielhaft und keineswegs einschränkend anhand
der beigefügten
Beispiele gegeben ist. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Längsschnittansicht
eines aus dem Stand der Technik bekannten Servomotors;
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2 eine
Längsschnittansicht
des hinteren mittleren Teils eines Servomotors, der gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
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3 eine
Längsschnittansicht
des hinteren mittleren Teils des Servomotors aus 2 gemäß einer
zur Schnittebene aus 2 senkrechten Ebene;
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4 eine
Querschnittansicht der Nabe des in den 2 und 3 dargestellten
Servomotors gemäß einer
zu den Schnittebenen aus den 2 und 3 senkrechten
Ebene;
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5 eine
Explosionsansicht des Tauchkolbens des in den 2 bis 4 dargestellten
Servomotors;
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6 eine
Längsschnittansicht
des hinteren mittleren Teils eines Servomotors, der gemäß einer Variante
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
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7 eine
Längsschnittansicht
des hinteren mittleren Teils des Servomotors aus 6 gemäß einer
zur Schnittebene aus 6 senkrechten Ebene;
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8 eine
Querschnittansicht der Nabe des in den 6 und 7 dargestellten
Servomotors gemäß einer
zu den Schnittebenen aus den 6 und 7 senkrechten
Ebene;
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9 eine
Explosionsansicht des Tauchkolbens des in den 6 bis 8 dargestellten
Servomotors;
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10 eine
Längsschnittansicht
des hinteren mittleren Teils eines Servomotors, der gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
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11 eine
Längsschnittansicht
des hinteren mittleren Teils eines Servomotors, der gemäß einer
Variante der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
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12 eine
Explosionsansicht des Tauchkolbens des in 11 dargestellten
Servomotors;
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13 eine
Ansicht, die drei Viertel des bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verriegelungsschlüssels zeigt;
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14 eine
Querschnittansicht der 13;
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15 eine
Einzelheit aus 14.
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1 stellt
eine Schnittansicht eines pneumatischen Servomotors zur Bremsunterstützung dar, der
dazu vorgesehen ist, auf herkömmliche
Weise zwischen dem nicht dargestellten Bremspedal eines Fahrzeugs
und dem Hauptzylinder 20, der den Druck im hydraulischen
Bremskreis dieses Fahrzeugs steuert, angeordnet zu werden.
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Es
wird festgelegt, dass der Teil des Servomotors, der dem Hauptzylinder 20 zugewandt
ist, „vorderer" Teil dieses Servomotors
genannt wird, und dass der Teil, der dem Bremspedal zugewandt ist, „hinterer" Teil des Servomotors
genannt wird. In 1 befindet sich der vordere
Teil somit auf der linken Seite der Figur und der hintere Teil auf
der rechten Seite.
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Der
pneumatische Servomotor zur Bremsunterstützung weist in an sich bekannter
Weise eine vordere Schale 1a und eine hintere Schale 1b auf, die
gemeinsam ein starres Gehäuse 1 bilden.
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Eine
bewegliche Wand 2 trennt in dichter Weise das Innere dieses
starren Gehäuses 1 und
begrenzt darin eine vordere Kammer 3 und eine hintere Kammer 4,
wobei die vordere Kammer 3 im Betrieb einem ersten, relativ
niedrigen Druck Pd ausgesetzt ist.
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Ein
pneumatischer Kolben 5 verlagert sich mit der beweglichen
Wand 2 und weist eine Nabe 6 auf, die gleitend
in einer Öffnung 19 des
Gehäuses 1 angebracht
ist.
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Der
Servomotor wird von einer Steuerstange 7 gesteuert, die
in der Nabe 6 zwischen einer in 1 veranschaulichten
Ruheposition und einer Betätigungs-Endposition beweglich
ist, wobei die Position dieser Stange in der Nabe insbesondere sowohl von
einer Eingangskraft Fe abhängig
ist, welche von dem nicht dargestellten Bremspedal entlang einer axialen
Betätigungsrichtung
X+ auf diese Stange ausgeübt
wird, als auch von der Geschwindigkeit, mit der diese Eingangskraft
Fe aufgebracht wird, von einer Rückstellkraft
Fr, die durch eine Hauptrückstellfeder 71 in
die umgekehrte Richtung X– ausgeübt wird, und
von einer Reaktionskraft, die in die gleiche Richtung wirkt wie
die Rückstellkraft.
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Wenn
die Eingangskraft Fe langsam auf die Steuerstange 7 ausgeübt wird,
nimmt diese eine Betätigungs-Zwischenposition
zwischen ihrer in 1 veranschaulichten Ruheposition
und ihrer Betätigungs-Endposition
ein, wobei die Steuerstange nur dann ihre Betätigungs-Endposition erreicht,
wenn die Eingangskraft Fe mit einer Geschwindigkeit aufgebracht
wird, die höher
ist als eine gegebene Grenzgeschwindigkeit.
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Ein
Tauchkolben 8, der von der Steuerstange 7 angetrieben
wird, ist gleitend in einer Bohrung 61 der Nabe 6 so
angebracht, dass er den Zustand eines Dreiwegeventils 9 überwacht.
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Dieses
Ventil 9 besteht im Wesentlichen aus einem festen, ringförmigen Sitz 91,
der am Innenumfang der Nabe 6 gebildet ist, einem beweglichen, ringförmigen Sitz 92,
der zum festen Sitz 91 konzentrisch ist und von einem hinteren
Teilstück 82 des Tauchkolbens 8 getragen
ist, und aus einem röhrenförmigen Verschluss 93,
der selbst sowohl zum Tauchkolben als auch zur Nabe konzentrisch
ist.
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Der
röhrenförmige Verschluss 93 weist
eine ringförmige,
vordere Verschlussfläche
auf, die dazu bestimmt ist, in Abhängigkeit von der Position des Tauchkolbens 8 entweder
mit dem beweglichen Sitz 92 oder mit dem festen Sitz 91 zusammenzuwirken.
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Wenn
sich der Servomotor in der Ruheposition befindet, wie in den Figuren
dargestellt ist, liegt der Verschluss 93 in bekannter Weise
am beweglichen Sitz 92 an und isoliert die hintere Kammer 4 bezüglich einer
Druckquelle, welche im Allgemeinen durch die Atmosphäre gebildet
ist und einen Druck Pa liefert, der höher ist als der Druck Pd, dem
die vordere Kammer 3 ausgesetzt ist.
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Wenn
jedoch eine Eingangskraft Fe, die im Wesentlichen größer ist
als die Rückstellkraft
Fr der Feder 71, auf die Stange 7 ausgeübt wird,
bewirkt diese Kraft Fe eine Verlagerung des Tauchkolbens 8 nach
vorne in die Betätigungsrichtung
X+, so dass sich der Verschluss 93 von dem beweglichen
Sitz 92 löst,
indem er sich an den festen Sitz 91 anlegt, wobei die hintere
Kammer 4 dann dem Druck Pa ausgesetzt ist.
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Das
Einlassen von Luft in die hintere Kammer drückt die bewegliche Wand 2 in
die Betätigungsrichtung
X+ und erzeugt eine Unterstützungskraft
Fa, die auf die Vorderfläche 51 des
Kolbens 5 ausgeübt
wird.
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Die
Eingangskraft Fe und die Unterstützungskraft
Fa werden gemeinsam auf Kraftübertragungsorgane
ausgeübt,
die diese nutzen, um den Hauptzylinder 20 zu betätigen, wobei
diese Kraftübertragungsorgane
Reaktionsorgane aufweisen, die dazu geeignet sind, der Eingangskraft
Fe eine von der Unterstützungskraft
Fa abhängige
Reaktion entgegenzusetzen.
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Die
Figuren veranschaulichen einen Servomotor, der in bekannter Weise
eine Reaktionsscheibe 13 aus Elastomermaterial verwendet,
welche in einer Schale 11 aufgenommen ist und sowohl die
von dem Tauchkolben 8 übertragene
Eingangskraft Fe als auch die von der Vorderfläche 51 des pneumatischen Kolbens 5 ausgeübte Unterstützungskraft
Fa aufnimmt.
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Die
Reaktionsscheibe 13 setzt der Eingangskraft Fe eine Reaktion
entgegen, die mit der Unterstützungskraft
Fa variiert, und die mit einer Schubstange 10 fest verbundene
Schale 11 überträgt dem hydraulischen
Primärkolben 200 des
Hauptzylinders 20 die Resultierende aus diesen Kräften, der
Rückstellkraft
Fr und der elastischen Kraft einer Feder zum Zurückstellen des Kolbens 35.
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Erfindungsgemäß weist
der Tauchkolben 8 ein vorderes Teilstück 81 und ein hinteres
Teilstück 82 auf,
wobei das vordere Teilstück 81 des
Tauchkolbens und die Kraftübertragungsorgane
jeweils umkehrbare Haltemittel aufweisen, die dazu geeignet sind,
das vordere Teilstück 81 dem
pneumatischen Kolben 5 auszusetzen, wenn die Unterstützungskraft Fa
einen vorbestimmten Schwellenwert S überschreitet, während sich
die Steuerstange in ihrer Betätigungs-Endposition befindet.
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Das
vordere Teilstück 81 des
Tauchkolbens 8 weist prinzipiell eine zylindrische Hülse 18 auf,
die um einen vorderen Teil des hinteren Teilstücks 82 des Tauchkolbens 8 frei
gleiten kann. Das vordere Teilstück 81 weist
auch einen Taster 17 auf, der gleitend am vorderen Ende
des hinteren Teilstücks 82 angebracht
ist, wobei der Taster 17 mit der Reaktionsscheibe 13 in
Kontakt gelangen kann.
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Die
Hülse 18 kann
sich zwischen einem Absatz des hinteren Teilstücks 82 des Tauchkolbens und
dem hinteren Ende des Tasters 17 verlagern.
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Im
Ruhezustand wird die Hülse 18 durch
ein elastisches Mittel 21 wie etwa eine spiralförmige Druckfeder
nach hinten gegen den Absatz des hinteren Teilstücks 82 in Anschlag
beaufschlagt, wobei sich die Druckfeder im Übrigen an einem Absatz des pneumatischen
Kolbens 5 abstützt
und um den Taster 17 angeordnet ist.
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Um
das vordere Teilstück 81 des
Tauchkolbens 8 ist ein Verriegelungsschlüssel 31 angeordnet. Er
weist eine mittlere Öffnung 32 auf,
deren Innendurchmesser geringfügig
größer ist
als der Außendurchmesser
der zylindrischen Hülse 18,
sowie zwei Positionierungsabschnitte 33 und 34,
die bezüglich der
mittleren Öffnung 32 diametral
entgegengesetzt sind.
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Der
Verriegelungsschlüssel 31 ist
der Beaufschlagung nach hinten ausgesetzt, die von einem elastischen
Organ 36 ausgeübt
wird, welches sich im Übrigen
am pneumatischen Kolben 5 abstützt, wobei das elastische Organ 36 in
dieser Ausführungsform durch
eine spiralförmige
Druckfeder gebildet ist, die bezüglich
der Achse X+X– konzentrisch
positioniert und in der Nähe
des Positionierungsabschnitts 34 angeordnet ist.
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Unter
der Wirkung der Beaufschlagung der Feder 36 liegt der Verriegelungsschlüssel 31 in
der Ruheposition zum einen über
den ersten Positionierungsabschnitt 33 an einem feststehenden
Teil des Servomotors und zum anderen über den zweiten Positionierungsabschnitt 34 am
pneumatischen Kolben 5 an.
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Wenn
sich der Servomotor in der Ruheposition befindet, wie in 2 dargestellt,
wird die Steuerstange 7 durch die von einer Feder 71 ausgeübten Kraft
Fr nach hinten in die Umkehrrichtung X– zurückgestellt. Die hintere Ruheposition
der Steuerstange 7 und des Tauchkolbens 8, dessen
hinteres Teilstück 82 gelenkartig
am vorderen Ende der Steuerstange 7 angebracht ist, ist
durch den Verriegelungsschlüssel 31 definiert.
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Genauer
ausgedrückt
ist in der in den 2 bis 5 gezeigten
Ausführungsform
das hintere Teilstück 82 des
Tauchkolbens 8 von einem Stift 40 durchquert,
der sich senkrecht zur Tauchkolbenachse erstreckt und Längsöffnungen 41 durchquert,
die in der Hülse 18 ausgebildet
sind (5).
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Auf
diese Weise übt
die Rückstellfeder 71 auf
die Steuerstange 7 eine Kraft aus, die nach hinten gerichtet
ist und von dem hinteren Teilstück 82 des Tauchkolbens
und von dem Stift 40 dem Verriegelungsschlüssel 31 übertragen
wird, welcher im Ruhezustand somit am pneumatischen Kolben 5 und
an einem feststehenden Teil des Servomotors anliegt. Der Verriegelungsschlüssel 31 wirkt
somit gleichzeitig als Schlüssel
zum Anhalten des Tauchkolbens 8, wenn er sich nach hinten
bewegt, und definiert seine Ruheposition bezüglich des pneumatischen Kolbens 5,
wobei dessen Ruheposition bezüglich
des Servomotors im Übrigen
definiert wird.
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Die
Funktionsweise der Erfindung, wie sie anhand der 2 bis 5 dargelegt
werden kann, wird nun erklärt.
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Wenn
sich der Servomotor im Ruhezustand befindet, wie in 2 dargestellt,
wird die Steuerstange 7 durch die von der Feder 71 ausgeübte Kraft Fr
nach hinten in die Umkehrrichtung X– gezogen, so dass der bewegliche,
ringförmige
Sitz 92 am Verschluss 93 anliegt.
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Unter
diesen Bedingungen ist die hintere Kammer 4 mit der vorderen
Kammer 3 verbunden und bezüglich des Atmosphärendrucks
Pa isoliert. In dieser Ruheposition hält die Feder 21 die
Hülse 18 in der
hinteren Position in Anschlag am hinteren Teilstück 82 des Tauchkolbens 8,
so dass zwischen dem Absatz der Hülse, an dem die Feder 21 anliegt,
und dem hinteren Teil des Tasters 17 ein Spiel J vorhanden
ist. Dieses Spiel J ist größer als
der Abstand zwischen dem Verschluss 93 und dem feststehenden Sitz 91,
wobei der Abstand dem Anlegehub des Servomotors entspricht. Das
vordere Ende des Tasters 17 befindet sich selbst in einem
Abstand von der hinteren Fläche
der Reaktionsscheibe, der größer ist
als das Spiel J.
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Wie
bereits erwähnt,
entfernt sich der bewegliche Sitz 92 langsam von dem Verschluss 93, wenn
eine Eingangskraft Fe, die im Wesentlich größer ist als die Rückstellkraft
Fr der Feder 71, auf die Steuerstange 7 ausgeübt wird,
wodurch die hintere Kammer 4 zur Atmosphäre geöffnet wird
und sich der Tauchkolben 8 in die Betätigungsrichtung X+ verlagert.
Das Einlassen von Luft in die hintere Kammer drückt die bewegliche Wand 2 in
die Betätigungsrichtung
X+ und erzeugt eine Unterstützungskraft
Fa, die auf die vordere Fläche 51 des
pneumatischen Kolbens 5 ausgeübt wird.
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Bei
dieser Bewegung hat der Tauchkolben 8 die Hülse 18 nach
vorne um einen Weg mitgenommen, der dem Anlegehub der Servomotors
entspricht und kleiner ist als das Spiel J, wobei die Hülse 18 wiederum
in der Öffnung
des Verriegelungsschlüssels 31 gleitet.
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Der
pneumatische Kolben 5 beaufschlagt die ringförmige Oberfläche der
Reaktionsscheibe 13, die sich um den vorderen Teil des
Tasters 17 befindet, mit der Unterstützungskraft Fa. Dies führt zu einer Vorwärtsbewegung
der Reaktionsscheibe 13, der Schale 11 und der
Schubstange 10, die den Primärkolben 200 des Hauptzylinders 20 betätigt, was
eine Druckerhöhung
in diesem und eine Reaktionskraft auf die Schubstange 10 erzeugt,
die erneut über
die Schale 11 der Reaktionsscheibe 13 übertragen
wird.
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Die
hintere Fläche
der Reaktionsscheibe 13, welche zwischen der vorderen Fläche 51 des
pneumatischen Kolbens 5 und der Schale 11 gedrückt ist, wölbt sich
und gelangt mit dem Taster 17 in Kontakt, so dass die Reaktionsscheibe
die durch die Betätigung
des Hauptzylinders 17 bewirkte Reaktionskraft dem Taster,
dem Tauchkolben 8, der den Taster 17 berührt, und
der Steuerstange 7 überträgt.
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Unter
diesen Betätigungsbedingungen
funktioniert der Servomotor auf herkömmliche Weise, und der Fahrzeugfahrer
empfindet auf dem Bremspedal ein Gefühl, das zu dem Gefühl, das
er gewöhnlich wahrnimmt,
identisch ist.
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Wenn
jedoch eine sich schnell entwickelnde Eingangskraft Fe auf die Steuerstange 7 ausgeübt wird,
entfernt sich der bewegliche Sitz 92 von dem Verschluss 93 um
einen Abstand, der größer ist
als der Anleghub des Servomotors und größer als das Spiel J, so dass
sich der Luftdurchgang mit Atmosphärendruck mehr öffnet als
bei einer normalen Bremsung. Der Kolben 5 wird jedoch mit
einer Geschwindigkeit, die viel geringer ist als die Verlagerungsgeschwindigkeit
des Tauchkolbens 8, in die Betätigungsrichtung X–X'+ angetrieben. Unter
diesen Bedingungen gelangt der Tauchkolben 8 mit dem hinteren
Ende der Hülse 18 in
Kontakt, und der Taster 17 gelangt mit der Reaktionsscheibe 13 in
Kontakt, wobei die Hülse 18 in
der mittleren Öffnung 32 des
Verriegelungsschlüssels 31 gleitet.
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Der
Taster 17 komprimiert dann die Reaktionsscheibe 13,
die dann die Bewegung der Schubstange 10 und die Betätigung des
Hauptzylinders bewirkt. Während
dieser ersten Phase einer schnellen Betätigung wird somit die Reaktionskraft
durch die Reaktionsscheibe und den Taster dem Tauchkolben und der
Steuerstange übertragen.
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In
einer zweiten Phase der schnellen Betätigung erzeugt die Luft mit
Atmosphärendruck,
die in die hintere Kammer 4 des Servomotors eingedrungen
ist, eine Unterstützungskraft
auf die bewegliche Wand 2, die mit dem pneumatischen Kolben 5 verbunden
ist. Dieser bewegt sich dann in Richtung X+ nach vorne und übt diese
Unterstützungskraft
auf den Positionierungsabschnitt 34 des Verriegelungsschlüssels 31 aus.
Da sich der pneumatische Kolben 5 nach vorne in die Richtung
X+ bewegt, löst
der Positionierungsabschnitt 33 seine Berührung mit
dem feststehenden Teil des Servomotors, so dass die Feder 36 bewirkt,
dass der Verriegelungsschlüssel 31 um
den Positionierungsabschnitt 34 kippt, der am pneumatischen
Kolben 5 anliegt.
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Der
Verriegelungsschlüssel 31 wird
dann an die Hülse 18 geklemmt
und treibt diese nach vorne an, bis sie gegen das hintere Ende des
Tasters 17 anschlägt.
In dieser Betriebsphase wird der pneumatische Kolben 5 von
der beweglichen Wand 2 angetrieben und verstärkt das
Klemmen des Verriegelungsschlüssels 31 an
der Hülse 18.
Der pneumatische Kolben 5 treibt dann direkt die Hülse 18 an,
die wiederum den Taster 17, die Reaktionsscheibe 13,
die Schale 11 und die Schubstange 10 antreibt,
welche den Hauptzylinder 20 betätigt. Die durch die Betätigung des
Hauptzylinders hervorgerufene Reaktion wird somit von der Hülse 18 dem
pneumatischen Kolben 5 übertragen
und weder von dem Tauchkolben 8, noch von der Steuerstange 7 und
dem Fahrer wahrgenommen, wobei der Fahrer somit über eine maximale Bremsbetätigung verfügt, auch
wenn er seine Kraft auf das mit der Steuerstange 7 verbundene Bremspedal
verringert.
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Wenn
nämlich
das nicht dargestellte Bremspedal progressiv gelöst wird, bleibt der Verriegelungsschlüssel 31 trotz
Verringerung der Eingangskraft Fe solange an der Hülse 18 geklemmt,
bis der Sitz 92 des Ventils den Verschluss 93 von
dem feststehenden Sitz 91 löst, so dass während einer
derartigen Phase, in der die Bremse gelöst wird, weiterhin eine maximale
Unterstützungskraft
am Hauptzylinder 20 ausgeübt wird. Diese Unterstützungskraft
wird nämlich
dann nicht mehr ausgeübt,
wenn der Sitz 92 des Ventils sich ausreichend in die Richtung
X– zurückbewegt
hat, um den Verschluss 93 von dem feststehenden Sitz 91 zu
lösen,
wobei dann die hintere Kammer 4 erneut mit der vorderen
Kammer 3 verbunden ist. Der Positionierungsabschnitt 33 des
Verriegelungsschlüssels 31 gelangt
dann erneut mit dem feststehenden Teil des Servomotors in Kontakt,
was die Hülse 18 freigibt,
wobei der Servomotor dann erneut die in 2 dargestellte
Ruheposition einnimmt.
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In
den 6 bis 9 ist eine Variante der bisher
beschriebenen Ausführungsform
dargestellt, in der der Verriegelungsschlüssel auch die Funktion des
zuvor beschriebenen Stifts 40 übernimmt. Dazu weist die mittlere Öffnung 32 des
Verriegelungsschlüssels
mindestens einen Arm 32' auf,
in der in 9 dargestellten Ausführungsvariante
zwei Arme, die diametral entgegengesetzt sind und sich zueinander
erstrecken, wobei diese Arme 32' durch Spalte 18' der Hülse 18 verlaufen.
Der Tauchkolben 8 ist ferner mit einem Absatz versehen,
der einen Anschlag 37 bildet, welcher z.B. angesetzt ist
und dazu vorgesehen ist, in der Ruheposition an die Arme 32' in Anlage zu
gelangen, um die hintere Ruheposition des Tauchkolbens 8 in
Bezug auf den pneumatischen Kolben 5 zu definieren. Es
ist auch zu sehen, dass die Feder 36 koaxial zum Tauchkolben 8 angeordnet sein
kann. Die Funktionsweise des gemäß dieser
Variante ausgeführten
Servomotors entspricht derjenigen, die oben beschrieben wurde und
wird aus diesen Gründen
nicht erneut ausführlich
beschrieben.
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In 10 ist
eine zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dargestellt. In 10 ist zu
sehen, dass der Servomotor in an sich bekannter Weise Schlüssel 55 und 56 aufweist,
die dazu vorgesehen sind, die Ruheposition des Tauchkolbens 8 in Bezug
auf den pneumatischen Kolben 5 zu definieren, wobei ein
Schlüssel
feststehend und der andere kippbar ist. Gemäß dieser Ausführungsform
liegt der Positionierungsabschnitt 33 des Verriegelungsschlüssels 31 über einen
Zapfen 57 am kippbaren Schlüssel 56 an, wobei
der kippbare Schlüssel 56 in einer
Bohrung des pneumatischen Kolbens 5 gleitend angebracht
ist und in der Ruheposition bezüglich
des Servomotors feststehend ist und nur während seines Betriebs kippt.
Ferner ist zu sehen, dass die Feder zum Zurückstellen der Hülse 18 als
Belleville-Dichtungsring ausgebildet sein kann, der an einer hinteren
Fläche
des Tasters 17 anliegt.
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In
den 11 und 12 ist
eine Variante dieser zweiten Ausführungsform dargestellt. Gemäß dieser
Variante ist im pneumatischen Kolben 5 ein Schale 60 so
angeordnet, dass die vordere Fläche 51 gebildet
ist. Diese Schale 60 ist hinten durch einen Deckel 61 verschlossen,
der selbst am pneumatischen Kolben 5 anliegt. Der Deckel 61 ist
mit einer Öffnung 62 durchsetzt,
in der die Hülse 18 frei
gleiten kann, wobei der Tauchkolben 8 in der Hülse 18 angeordnet
ist, wie oben gezeigt wurde. Die Schale weist in ihrem Inneren den
Taster 17, die Federn 21 und 36 und den
Verriegelungsschlüssel 18 auf,
wobei der Zapfen 57 durch den Deckel 61 hervorsteht.
Der Vorteil bei dieser Variante besteht darin, dass die Vorrichtung
zur Eigenunterstützung
gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer Patrone zusammengefasst ist, die in einen herkömmlichen
Servomotor eingebaut werden kann, um ihm die gewünschten Funktionsmerkmale zu
verleihen.
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In
den 13 bis 15 ist
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verriegelungsschlüssels zu
sehen, wobei der Schlüssel 31 an einem
ersten Ende einen ersten Positionierungsabschnitt aufweist, an einem
zweiten Ende einen zweiten Positionierungsabschnitt und eine mittlere Öffnung,
deren Innenfläche
eine Geometrie besitzt, die das Verriegeln und Entriegeln des Schlüssels an/von
der Hülse
ermöglicht.
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In 13 ist
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Schlüssels 31 mit einem
Körper 101 zu
sehen, wobei der Schlüssel
an einem ersten Ende mit einem ersten Positionierungsabschnitt 33 und
an einem zweiten Ende mit einer Platte 103 versehen ist.
Der Positionierungsschlüssel 33 ist
mit einem Anlagemittel 105 versehen, das vorteilhafterweise
bezüglich
der Längsachse
des Schlüssels
einen rechten Winkel bildet und nach hinten gerichtet ist, wobei
dieses Mittel vorteilhafterweise über den Positionierungsabschnitt 33 geformt
ist.
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Die
Platte 103 weist an einem ersten Ende, das zu einem zweiten,
mit dem Körper 101 verbundenen
Ende entgegengesetzt ist, einen zweiten Positionierungsabschnitt 34 auf.
Der Positionierungsabschnitt 34 weist an einer Fläche 107 eine
Lasche 109 auf, die sich von einer ersten Seitenfläche der
Platte zu einer zweiten Seitenfläche
der Platte erstreckt, die sich vorteilhafterweise senkrecht zur
Längsachse des
Schlüssels
erstreckt und die vorteilhafterweise durch Tiefziehen realisiert
ist. Der Abschnitt 34 weist auch einen Ansatz 111 auf,
der sich an einer Fläche 113 auf
Ebene der Längsachse
des Schlüssels
befindet.
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Die
Platte 103 weist auch eine mittlere Öffnung 32 mit einem
Innendurchmesser auf, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser
der zylindrischen Hülse 18.
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In
den 14 und 15 ist
eine Innenfläche 115 der Öffnung 32 zu
sehen, die aus aufeinanderfolgende Bohrungen gebildet ist und im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Schlüssels, in
eine Richtung X+ angeordnet, eine erste kegelstumpfartige Bohrung 117 aufweist,
deren Kegelform in Richtung X+ gerichtet ist und einen Halbwinkel
mit dem Scheitel β besitzt,
wobei vorteilhafterweise β =
30° gilt,
eine zweite kegelstumpfartige Bohrung 119, deren Kegelform
in Richtung X+ gerichtet ist und einen Halbwinkel mit dem Scheitel γ besitzt,
wobei vorteilhafterweise γ =
10° ± 1° gilt, eine dritte,
zylindrische, gleichmäßige Bohrung 121 und eine
vierte kegelstumpfartige Bohrung 123, deren Kegelform in
Richtung X– gerichtet
ist und einen Halbwinkel mit dem Scheitel α Besitz, wobei vorteilhafterweise α = 10° ± 1° gilt. Die
Innenfläche 115 ermöglicht ein
Kippen in die Richtung +θ und
in die Richtung –θ um eine
Querachse 125, die durch O, die Mitte der mittleren Öffnung 32,
verläuft.
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Das
Umdrehungsprofil der Innenfläche 115 wird
vorteilhafterweise durch Bearbeitung, vorteilhafterweise durch zwei
aufeinanderfolgende Bearbeitungen erhalten. Die erste Bearbeitung
erfolgt durch Neigen des Schlüssels
um die Achse 125 um einen Winkel bezüglich einer zu einer Ebene 126 orthogonalen
Längssymmetrieebene
des Schlüssels 31 in eine
Richtung +θ,
und die zweite Bearbeitung erfolgt durch Neigen des Schlüssels in
eine Richtung –θ um die
Achse 125 um einen Winkel χ bezüglich der Längssymmetrieebene des Schlüssels, wobei χ vorteilhafterweise
2,5° ± 1° beträgt.
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Die
axiale Länge
der Bohrung 123 entspricht vorteilhafterweise der axialen
Länge der
durch die Bohrungen 117 und 119 gebildeten Bohrung,
und die axiale Länge
jeder der Bohrungen ist so gewählt, dass
die Verriegelung und die Entriegelung des Schlüssels an/von der Hülse 18 ermöglicht wird.
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Der
Kippwinkel des Schlüssels
beträgt
vorteihafterweise zwischen [–3,5° ± 0,6°; +3,5° ± 0,6]
bezüglich
der Längssymmetrieebene
des Schlüssels bei
einem auf 15,05 mm kalibrierten Hülsendurchmesser.
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Die
Verbindung zwischen den Bohrungen 119 und 121 erfolgt
entlang eines Gangs A und die Verbindung zwischen den Bohrungen 121 und 123 entlang
eines Gangs B.
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Der
Schlüssel 31 ist
um das vordere Teilstück 81 des
Tauchkolbens 8 angeordnet und die Fläche 107 auf der Seite
des Bremspedals. Der zweite Positionierungsabschnitt 34 des
Schlüssels 31 liegt mittels
des elastischen Organs 36, vorteilhafterweise eine spiralförmige Feder,
die mit Druck zwischen dem pneumatischen Kolben 5 und dem
Schlüssel 31 angebracht
ist, am pneumatischen Kolben 5 an, wobei das Anbringen
der Feder an einem ersten Ende über eine
im Kolben 5 ausgebildete Nut und an einem zweiten Ende
am Ansatz 111 durchgeführt
wird. Im Ruhezustand liegt der erste Positionierungsabschnitt 33 über ein
Anlageelement 105 am feststehenden Teil des Servomotors
an.
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Die
Verriegelung und Entriegelung des Schlüssel 31 am Stift 18 erfolgt
folgendermaßen.
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Die
Funktionsweise des Servomotors bei einer Schnellbremsung ist oben
beschrieben worden, nachfolgend wird lediglich das Verriegeln und
Entriegeln des Schlüssel
beschrieben. Bei der Bremsung, die die Eigenunterstützung anwendet,
verlässt
der Positionierungsabschnitt 33 seine Anlage am feststehenden
Teil des Servomotors, wobei die Feder 36 bewirkt, dass
der Schlüssel 31 in
Richtung +θ um
die einen Drehzapfen bildende Lasche 109 kippt, der Schlüssel 31 wird
an der Hülse 18 verriegelt,
die so in der Öffnung 32 angebracht
ist, dass sie eine gerade Translationsbewegung ausführt, indem
er durch Anliegen der Ränder
der mittleren Öffnung 34 mit dem
Umfang der Hülse 18 zusammenwirkt,
wobei das Anliegen über
mindestens zwei Kontaktpunkte A' und
B' zwischen dem
Außenumfang
der Hülse
und dem Innenumfang der mittleren Öffnung 32 erfolgt, wobei
sich die beiden Anlagepunkt A' und
B' vorteilhafterweise
auf den Gängen
A bzw. B befinden und B' bezüglich O
symmetrisch zu A' ist.
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Am
Ende der Bremsung erfolgt das Entriegeln des Schlüssels 31 von
der Hülse 18,
wenn der Positionierungsabschnitt 33 von dem hinteren Ring der
Servobremse nach hinten gedrückt
wird.
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Dieses
bevorzugte Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verriegelungsschlüssels verlangsamt
nicht das Zurückstellen
des Kolbens 5 in die Ruheposition am Ende der Bremsung,
und das Stift-Schlüssel-System
wird im Ruhezustand wirksam entriegelt. Diese beiden funktionellen
Bedingungen werden durch die vernünftige Wahl des Kippwinkels
Schlüssel/Hülse erfüllt.
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Es
ist somit gut zu sehen, dass es durch die Erfindung möglich ist,
das Ventil 9 während
des größten Teils
der Phase des Lösens
der Bremse, die einer Schnellbremsung folgt, weit offen zu halten
und somit weiterhin eine Bremskraft aufzubringen, die sehr viel größer ist
als die Kraft, die ohne die Erfindung durch die vom Fahrer tatsächlich gelieferte
Bremsbelastung erreicht werden würde.