ES2312546T3 - Dispositivo de reaccion para servomotor neumatico de asistencia al frenado. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de reacción para servomotor de asistencia al frenado que comprende un disco (33) de reacción dispuesto en un alojamiento de recepción delimitado en un primer extremo longitudinal por una primera superficie, en un segundo extremo opuesto al primer extremo por una segunda superficie radialmente externa y una tercera superficie delimitada por dicha segunda superficie, y por una cuarta superficie radial que se extiende axialmente de la primera superficie a la segunda y tercera superficies, comprendiendo dicho dispositivo de reacción también al menos un medio elástico (30, 230, 330, 430, 530) susceptible de deformarse y que permite un aumento del volumen disponible de dicho disco (33) de reacción para una fuerza de entrada superior a un cierto valor de fuerza (Fe), y que determina una primera relación de asistencia para una fuerza de entrada inferior al valor predeterminado (Fe) caracterizado porque el aumento del volumen disponible para dicho disco (33) de reacción se efectúa en un conjunto de la primera y de la cuarta superficies y porque dicho dispositivo de reacción determina al menos una segunda relación de asistencia para un valor de fuerza de entrada superior al valor predeterminado (Fe).
Description
Dispositivo de reacción para servomotor
neumático de asistencia al frenado.
La presente invención se refiere principalmente
a un dispositivo de reacción para servomotor neumático de
asistencia al frenado con asistencia modulable y a un servomotor de
asistencia al frenado que comprende tal dispositivo.
Un servomotor neumático de asistencia al frenado
se utiliza en un sistema de frenado con el fin de amplificar de
manera neumática la fuerza muscular aplicada sobre un pedal de
freno. El servomotor se dispone entre el pedal de freno y un
cilindro de mando, por ejemplo un cilindro de mando tándem.
Comprende una camisa dividida en dos cámaras por
una pared móvil estanca, pudiendo desplazarse esta pared por un
diferencial de presión entre las dos cámaras. La pared móvil
comprende un pistón neumático que se extiende radialmente hacia el
exterior por un faldón engarzado sobre la periferia externa del
pistón. El diferencial de presión entre las dos cámaras está
controlado por una válvula de tres vías sujeta al desplazamiento de
una varilla de accionamiento controlada por un pedal de freno. Esta
válvula de tres vías está dispuesta en la parte cilíndrica posterior
del pistón neumático.
La acción de la varilla de accionamiento se
transmite a los pistones de un cilindro de mando mediante una
varilla de empuje por medio de un disco de reacción realizado en un
material elastómero, por ejemplo el caucho. El disco de reacción es
un medio de componer tres fuerzas, una primera fuerza que procede de
la varilla de accionamiento aplicada por medio de un distribuidor
émbolo fijo con respecto a la varilla de accionamiento, la segunda
fuerza que procede de la asistencia proporcionada por el pistón
neumático debido al desplazamiento de la pared móvil por el
diferencial de presiones, y siendo la tercera fuerza la reacción del
circuito hidráulico de frenado transmitida por la varilla de
empuje. Este disco permite al conductor del vehículo poder ajustar
su acción sobre el pedal de freno mediante un retorno de información
del circuito hidráulico.
Se denominará fuerza de entrada, la fuerza
aplicada por el conductor al pedal; fuerza de accionamiento, la
fuerza aplicada por la varilla de accionamiento; y fuerza de salida;
la fuerza ejercida por la varilla de empuje sobre un pistón de
cilindro de mando, por ejemplo un cilindro de mando tándem.
Gracias a este tipo de servomotor de asistencia
al frenado, se obtiene una relación sensiblemente afín entre la
fuerza de entrada y la fuerza de salida sobre un cierto intervalo de
valores de fuerzas de entrada.
Existen dispositivos que permiten variar la
asistencia del servomotor, es decir variar la relación entre la
fuerza de entrada y la fuerza de salida, por ejemplo de manera que
aumenta la asistencia a partir de una determinada fuerza de
entrada. La patente FR 0015943 describe un dispositivo aplicado en
la parte cilíndrica posterior del pistón neumático, el distribuidor
está compuesto por dos partes, un émbolo en el lado de la varilla de
accionamiento y un palpador en el lado del disco de reacción, un
resorte pretensado en una jaula deformable está aplicado entre el
palpador y el émbolo.
Para una fuerza de accionamiento inferior a la
pretensión del resorte, el palpador y el émbolo se comportan como
una pieza rígida. Para una fuerza de entrada suficiente, el resorte
se comprime, el palpador es entonces móvil axialmente hacia el
pedal de freno permitiendo al disco de reacción extruírse en la
dirección del pedal de freno. Hay entonces una reducción de la
fuerza de reacción transmitida a la varilla de accionamiento, lo
que aumenta la relación de asistencia.
No obstante, este dispositivo implica
modificaciones importantes de la estructura interna del servomotor
debido a sus dimensiones totales, mientras que por motivos de coste
los fabricantes de equipos intentan estandarizar sus productos.
Además, también intentan reducir los tamaños de los
servomotores.
Por consiguiente, es un objetivo de la presente
invención ofrecer un dispositivo de reacción adaptable sobre un
servomotor neumático de tipo conocido.
Es también un objetivo de la presente invención
ofrecer un dispositivo de reacción de tamaño reducido.
Es también un objetivo de la presente invención
ofrecer un servomotor neumático de asistencia al frenado que
permite una relación de asistencia modulable y que tiene un cuerpo
de pistón estándar.
Es también un objetivo de la presente invención
ofrecer un servomotor neumático de asistencia al frenado que
permite una relación de asistencia modulable con un coste
reducido.
Es también un objetivo de la presente invención
ofrecer un servomotor neumático de asistencia al frenado que
permite una relación de asistencia modulable de tamaño reducido.
Es también un objetivo de la presente invención
ofrecer un servomotor neumático de asistencia al frenado que
permite un nivel de asistencia modulable de diseño y de fabricación
simple.
\newpage
La presente invención permite ventajosamente
montarse de manera simple sobre pistones neumáticos de servomotores
de forma estándar.
La presente invención tiene también la ventaja
de ser de diseño simple y de coste de fabricación reducido.
La presente invención tiene también la ventaja
de tener unas dimensiones totales reducidas.
Así, tales objetivos se alcanzan mediante un
dispositivo de reacción según la presente invención que comprende
un alojamiento en el que está dispuesto un disco de reacción de
materiales no comprimibles o sensiblemente no comprimibles
delimitado:
a) en un primer extremo longitudinal por una
primera superficie;
b) en un segundo extremo apuesto al primer
extremo, por una segunda superficie radialmente externa de
aplicación del pistón neumático y una tercera superficie de
aplicación del émbolo delimitada por la segunda superficie;
c) por una cuarta superficie radial que se
extiende de la primera superficie a la segunda y tercera
superficies.
\vskip1.000000\baselineskip
El dispositivo de reacción comprende también al
menos un medio elástico susceptible de deformarse, y medios de
pretensión del medio elástico, permitiendo el medio elástico para un
cierto valor de fuerza de entrada superior a un cierto valor fijo
un aumento del volumen disponible para el disco de reacción que se
realiza en un conjunto de la primera y de la segunda
superficies.
La presente invención tiene principalmente como
objeto un dispositivo de reacción para servomotor de asistencia al
frenado que comprende un disco de reacción dispuesto en un
alojamiento de recepción delimitado en un primer extremo
longitudinal por una primera superficie, en un segundo extremo
opuesto al primer extremo por una segunda superficie radialmente
externa y una tercera superficie delimitada por dicha segunda
superficie, por una cuarta superficie radial que se extiende
axialmente de la primera superficie a la segunda y tercera
superficies, comprendiendo también dicho dispositivo de reacción al
menos un medio elástico susceptible deformarse y que permite un
aumento del volumen disponible de dicho disco de reacción para una
fuerza de entrada superior a un cierto valor de fuerza y que
determina una primera relación de asistencia para una fuerza de
entrada inferior al valor predeterminado, caracterizado porque el
aumento del volumen disponible para dicho disco de reacción se
realiza en un conjunto de la primera y de la cuarta superficies y
porque dicho dispositivo de reacción determina al menos una segunda
relación de asistencia para un valor de fuerza de entrada superior
al valor predeterminado.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque la cuarta
superficie está definida al menos parcialmente por un extremo radial
de dicha varilla de empuje.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque la primera
superficie está definida por una arandela anular y al menos una
pieza flotante.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque la primera
superficie está formada por una pieza solidaria a un extremo axial
de la varilla de empuje.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque el medio elástico
cuyo número es al menos uno está pretensado de manera que garantiza
una rigidez del dispositivo de reacción para una fuerza de entrada
inferior a un cierto valor de fuerza.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque dicho dispositivo
de reacción garantiza una modificación de la relación de asistencia
en función del valor de la fuerza de entrada.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque dicho dispositivo
garantiza un aumento de la relación de asistencia para un valor de
fuerza de accionamiento superior a un cierto valor de fuerza.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque la pretensión de
los medios elásticos es superior o igual a 150 Newton.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque el medio elástico es
un resorte.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque el medio elástico
es un resorte cilíndrico.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque el medio elástico
es un anillo elástico.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque el medio elástico
es un resorte cónico.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque la arandela anular
y la pieza flotante cuyo número es al menos uno forman medios de
pretensión del medio elástico cuyo número es al menos uno.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque la arandela anular
está enganchada sobre el cuerpo de la varilla de empuje.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque la pieza flotante
comprende medios de centrado del medio elástico.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque comprende dos
medios elásticos coaxiales.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque el medio elástico
tiene una precarga inferior a la precarga del medio elástico.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque la pieza flotante
comprende una primera pieza central y una segunda pieza anular
móviles axialmente una con respecto a la otra.
La presente invención tiene también como objeto
un dispositivo de reacción caracterizado porque comprende medios de
guiado susceptibles de actuar conjuntamente con medios de guiado de
un servomotor neumático de asistencia al frenado.
La presente invención tiene también como objeto
un servomotor neumático de asistencia al frenado que comprende una
camisa dividida en dos cámaras por una pared móvil estanca que
comprende un pistón neumático en el que está dispuesta una válvula
de tres vías accionada por una varilla de accionamiento susceptible
de unirse en un primer extremo longitudinal a un pedal de freno y
en un segundo extremo longitudinal opuesto al primer extremo a un
distribuidor, caracterizado porque el distribuidor es susceptible de
entrar en contacto con un dispositivo de reacción tal como se ha
definido anteriormente.
La presente invención tiene también como objeto
un servomotor neumático de asistencia al frenado caracterizado
porque dicho dispositivo de reacción definido anteriormente está
fijado al pistón neumático mediante una arandela.
La presente invención tiene también como objeto
un servomotor neumático de asistencia al frenado caracterizado
porque la arandela está fijada mediante estrangulamiento entre un
resorte de recuperación y el pistón neumático.
La presente invención tiene también como objeto
un servomotor neumático de asistencia al frenado caracterizado
porque el pistón neumático comprende medios de guiado que actúan
conjuntamente con medios de guiado del dispositivo de reacción
definido anteriormente.
La presente invención se entenderá mejor con
ayuda de la descripción siguiente y de las figuras adjuntas en las
que la parte anterior y posterior están representadas
respectivamente por las partes izquierda y derecha de las figuras,
y en las que:
la figura 1 es una vista en corte longitudinal
de un servomotor neumático de asistencia al frenado de tipo
conocido;
la figura 2 es una curva que representa la
variación de la fuerza que sale del servomotor en función de la
fuerza de entrada para un servomotor de tipo de doble relación de
asistencia;
la figura 3 es una vista en corte longitudinal
de un servomotor neumático de asistencia al frenado que comprende
una primera variante de un dispositivo de reacción según la presente
invención;
la figura 4 es una vista en detalle del
dispositivo de reacción de la figura 3;
la figura 5 es una vista en corte longitudinal
de una segunda variante del primer modo de realización de un
dispositivo de reacción susceptible de ponerse en práctica en un
servomotor según la presente invención;
la figura 6 es una vista en corte longitudinal
de una tercera variante del primer modo de realización de un
dispositivo de reacción susceptible de ponerse en práctica en un
servomotor según la presente invención;
la figura 7 es una vista en corte longitudinal
de una cuarta variante del primer modo de realización de un
dispositivo de reacción susceptible de ponerse en práctica en un
servomotor según la presente invención;
la figura 8 es una vista en corte longitudinal
de un tercer modo de realización de un dispositivo de reacción
susceptible de ponerse en práctica en un servomotor según la
presente invención;
la figura 9 es una vista en corte longitudinal
de un tercer modo de realización de un dispositivo de reacción
susceptible de ponerse en práctica en un servomotor según la
presente invención;
la figura 10 es una curva que representa la
variación de la fuerza de salida en función de la fuerza de entrada
para un servomotor neumático de asistencia al frenado que comprende
el dispositivo de reacción de la figura 9;
la figura 11a es una vista en corte longitudinal
de un cuarto modo de realización de un dispositivo de reacción
susceptible de ponerse en práctica en un servomotor según la
presente invención;
la figura 11b es una vista en perspectiva de
tres cuartos anterior del alojamiento del disco de reacción del
dispositivo de reacción según la figura 11a;
la figura 12a representa curvas de variación de
la fuerza de accionamiento en función de la compresión del medio
elástico para tres fuerzas de empuje diferentes y tres diámetros de
disco de reacción diferentes al módulo de Young del disco de
reacción fijo;
la figura 12b representa curvas de variación de
la fuerza de accionamiento en función de la compresión del medio
elástico para tres fuerzas de empuje diferentes y tres diámetros de
disco de reacción diferentes al módulo de Young del disco de
reacción fijo, diferente del utilizado para las medidas
representadas en las curvas 12a.
Las mismas referencias se utilizan para todas
las figuras para las mismas piezas o para piezas que cumplen la
misma función.
El conjunto de elementos descritos son piezas de
revolución de eje de simetría XX'.
El término extrusión se entiende en la presente
descripción como una operación elástica, al final de la cual el
disco de reacción que se definirá más adelante vuelve a su forma
inicial.
En la figura 1, puede observarse un servomotor
neumático de asistencia al frenado de tipo conocido, que comprende
una camisa 1 formada por una primera 3 y una segunda 5 coquillas
enganchadas de manera estanca la una con la otra y que comprende
cada una, una abertura central 6, 8 una enfrente de la otra, estando
dividido el espacio interior delimitado por la camisa 1 en una
cámara anterior 7 y una cámara 9 de trabajo por una pared 11 móvil
estanca. Esta pared 11 está dotada en su parte central de un pistón
neumático 13 que se extiende axialmente hacia atrás y en su parte
radialmente externa de un faldón 15 enganchado a la periferia
externa del pistón 13. La estanqueidad de la pared 11 se realiza
mediante una membrana 16 desplegable, por ejemplo realizada de
elastómero, y fijada sobre la periferia del pistón 13 y sobre la
periferia de la camisa 1. Un resorte 18 está montado en compresión
entre la cara posterior de la coquilla 3 y la cara anterior del
pistón 13 con el fin de garantizar el retorno de la pared en
posición retrasada en la fase de reposo.
La cámara anterior 7 está unida por medios
estancos (no representados) a una fuente de depresión. En reposo,
la cámara 9 de trabajo está en comunicación con la cámara anterior
7, mientras que en el momento del frenado es susceptible de ponerse
en comunicación con un entorno a presión atmosférica.
Las comunicaciones entre las dos cámaras y con
el entorno se realizan mediante una válvula 19 de tres vías
dispuesta en la parte posterior cilíndrica del pistón neumático 13.
La válvula 19 comprende un asiento 20 de válvula antirretorno
llevado por una varilla 21 de accionamiento unida a un pedal de
freno (no representado), un distribuidor 22 de émbolo que comprende
un émbolo 23 y un palpador 25, alojando el émbolo 23 en su extremo
posterior un extremo anterior de la varilla 21 de accionamiento
opuesta al pedal de freno y que lleva una primera válvula
antirretorno 27. Una segunda válvula antirretorno 29 está formada
por la periferia posterior del pistón neumático 13. El palpador y
el émbolo están unidos por un resorte 30 montado en compresión en
una jaula deformable 32 y de diámetro interior superior al diámetro
exterior del palpador y del émbolo. La jaula 32 comprende un primer
manguito orientado hacia atrás fijado al palpador, ventajosamente
por fuerza y un segundo manguito de tamaño más pequeño en frente
del primer manguito fijado sobre el émbolo, ventajosamente por
fuerza.
El servomotor comprende también una varilla 31
de empuje, que acciona un pistón de un cilindro de mando (no
representados) fijado delante del servomotor mediante una arandela
32' estrangulada entre el resorte 18 y la cara anterior del pistón
13, y que lleva en su extremo axial posterior, orientado hacia el
pedal de freno que forma una copa, un disco 33 de reacción
susceptible en el frenado de actuar conjuntamente con la cara
anterior del palpador 25, estando el disco 33 de reacción realizado
en un material deformable, sensiblemente no comprimible, por
ejemplo en elastómero y preferiblemente caucho.
Un servomotor de asistencia neumática al frenado
está caracterizado de manera conocida por una relación de
asistencia igual a la relación de la fuerza (Fs) de salida y de la
fuerza (Ft) de entrada y que se determina por las relaciones de las
superficies del disco 33 de reacción y del palpador 25.
Por motivos evidentes de seguridad, se desea
aumentar esta relación de asistencia durante una acción de frenado
con una fuerza de entrada superior a un valor determinado,
correspondiente a una situación de urgencia con el fin de
sobreasistir la acción del conductor sobre el pedal de freno.
El servomotor está caracterizado entonces por
una primera y al menos una segunda relación de asistencia.
Se explicará ahora el funcionamiento del
servomotor de tipo conocido en referencia a las figuras 1 y 2.
En reposo, la cámara 7 anterior y la cámara 9 de
trabajo están en comunicación y sujetas a la depresión de la cámara
anterior 7.
Durante el frenado, la acción del conductor
sobre el pedal de freno provoca el desplazamiento de la varilla de
accionamiento, provocando el cierre de la comunicación entre las
cámaras 7 y 9 mediante la aplicación de la segunda válvula
antirretorno 29 sobre el asiento 20 de válvula antirretorno y
mediante la apertura de la comunicación entre la cámara de trabajo
y el entorno a presión atmosférica al elevar la primera válvula
antirretorno 27 del asiento 20 de válvula antirretorno. Aparece
entonces una diferencia de presión entre la cámara anterior 7 y 9
de trabajo, lo que tiene como efecto llevar la pared 11 en la
dirección del cilindro de mando. El distribuidor 22 formado por el
palpador 25 y el émbolo 23 se comporta como una pieza rígida, el
disco 33 de reacción compone la fuerza aplicada por la varilla 21
de accionamiento por medio del palpador 25, la fuerza de asistencia
aplicada por el pistón neumático y la reacción del circuito
hidráulico transmitida por la varilla 31 de empuje. El servomotor
proporciona una primera relación (AB) de asistencia.
Para una fuerza de entrada suficiente, el
resorte 30 se comprime, el palpador 25 es entonces móvil con
respecto al émbolo 24 en la dirección del pedal de freno,
permitiendo que el disco 33 de reacción se extruya en la dirección
del pedal de freno.
Hay por tanto una modificación de la
distribución de las presiones de contacto en la superficie del
caucho, reduciendo la presión de contacto entre el distribuidor 22
y el disco 33 de reacción, correspondiente a una segunda relación
(BC) de asistencia.
Al final de la fase de frenado, la varilla 31 de
accionamiento se desplaza hacia atrás permitiendo al conjunto del
servomotor volver a su posición de reposo, en particular el disco de
reacción recupera su forma inicial.
En la figura 3, puede observarse un servomotor
de asistencia al frenado equipado con un dispositivo de reacción
según un primer modo de realización de la presente invención, que
comprende una camisa 1 formada por una primera 3 y una segunda 5
coquillas que comprende respectivamente aberturas centrales 6, 8 y
dividida en dos cámaras 7, 9 por una pared 11 móvil estanca. La
pared móvil 11 comprende, en su parte central, un pistón neumático
13 que se extiende axialmente hacia atrás y en su parte radialmente
externa un faldón 15 rígido enganchado sobre la periferia externa
del pistón 13, realizándose la estanqueidad mediante una membrana 16
desplegable fijada herméticamente a la camisa 1 y al pistón
neumático 13. Un resorte 18 está montado en compresión entre la
cara posterior de la coquilla 3 y la cara anterior del pistón 13 con
el fin de garantizar su retorno durante el reposo. La cámara
anterior 7 está unida por medios estancos (no representados) a una
fuente de depresión.
Une válvula 19 de tres vías está dispuesta en la
parte cilíndrica del pistón neumático 13 y está controlada mediante
una varilla 21 de control unida a un pedal de freno (no
representado). Comprende un asiento de válvula antirretorno 20
llevado por la varilla 21 de accionamiento y formado por una
superficie anular, un resorte está montado en compresión apoyado
sobre la cara posterior de la válvula antirretorno 20 con el fin de
garantizar la aplicación del asiento 20 de válvula antirretorno
sobre las válvulas antirretorno 27, 29.
La acción de la varilla 21 de accionamiento se
transmite al circuito hidráulico de frenado mediante un dispositivo
35 de reacción y un distribuidor 22 de émbolo coaxial a la varilla
21 de accionamiento que aloja en una abertura posterior de forma
sensiblemente troncocónica el extremo anterior de la varilla 21 de
accionamiento. Este extremo posterior forma una primera válvula
antirretorno 27.
El pistón neumático 13 comprende un extremo
cilíndrico posterior que forma una segunda válvula antirretorno 29
y en su cara anterior medios 24 de guiado axial susceptibles de
actuar conjuntamente con medios de guiado axial del dispositivo 35
de reacción, ventajosamente formados por una muesca 26 radial.
En las figuras 4 y 5, pueden observarse dos
variantes de un primer modo de realización de un dispositivo de
reacción del servomotor de la figura 3 que comprende un medio 30
elástico, medios 45 de pretensión del medio 30 elástico y un disco
33 de reacción. Los medios 45 de pretensión comprenden una jaula 37
formada por un manguito 38, una arandela 47 anular y una pieza 49
flotante. El manguito 38 comprende en un primer extremo orientado
hacia delante un primer manguito de menor diámetro 39, y en un
segundo extremo orientado hacia atrás un segundo manguito de mayor
diámetro 41 unido al primer manguito 39 por un reborde 43, estando
el extremo axial anterior del primer manguito de menor diámetro 39
cerrado y formando una base de una varilla 31 de empuje coaxial a
la varilla 21 de accionamiento, siendo el manguito 38 y la varilla
31 de empuje coaxiales.
La arandela anular coaxial 47 a la varilla 31 de
empuje está montada fijada en el segundo manguito 41, apoyada sobre
el reborde 43 y ventajosamente enganchada sobre la superficie radial
interna del manguito 39. La pieza flotante 49 está montada en
translación axial en el paso 51 practicado en la arandela 47,
ventajosamente montada coaxialmente al distribuidor 22 de émbolo y
de diámetro exterior igual al diámetro interior del paso 51.
La pieza flotante 49 comprende medios 53 de
retención situados a una distancia no nula de los extremos axiales
de la pieza 49, formados ventajosamente por un collar 55 que se
extiende radialmente hacia el exterior y de diámetro exterior
superior al diámetro interior de la abertura 51. En la segunda
variante del primer modo de realización representado en la figura
5, los medios 53 de retención comprenden también medios 54 de
centrado del resorte 30 formados por un rebaje anular 54 practicado
en la cara anterior del collar 55.
El medio 30 elástico, ventajosamente un resorte,
está montado en compresión entre la cara orientada hacia atrás del
manguito 39 y la cara anular anterior del collar 55.
El disco de reacción está dispuesto apoyado
sobre una cara 57 formada por la cara orientada hacia atrás de la
arandela anular 47 y por la cara orientada hacia atrás de la pieza
flotante 49.
La dimensión axial del manguito de mayor
diámetro 41 es superior a la suma de las dimensiones axiales de la
arandela 47 y del disco 33 de reacción dejando un extremo axial
posterior libre del manguito 41 formando los medios 59 de guiado
del dispositivo 35 de reacción susceptible de actuar conjuntamente
con los medios 24 de guiado de un pistón neumático de un
servomotor.
El dispositivo de reacción está fijado al pistón
neumático 13 mediante una arandela anular 32 cuyo paso central se
extiende ventajosamente axialmente hacia delante en forma de un
manguito que bordea el manguito de menor diámetro 39 del manguito
37.
Se describirá el funcionamiento del servomotor
neumático de asistencia al frenado que comprende el dispositivo 35
según la presente invención.
En reposo, las cámaras 7 y 9 están sujetas a la
depresión.
Durante el frenado, la acción sobre el pedal de
freno desplaza la varilla de accionamiento que provoca el cierre de
la comunicación entre la cámara anterior 7 y la cámara 9 de trabajo
mediante aplicación de la segunda válvula antirretorno 29 sobre el
asiento 20 de válvula antirretorno, después la apertura de la
comunicación entre la cámara 9 de trabajo y el entorno a presión
atmosférica elevando la primera válvula antirretorno 27 con
respecto al asiento 20. El pistón 13 se lleva entonces por la
diferencia de presiones entre las dos cámaras 7, 9 hacia delante.
El disco 33 de reacción recibe entonces la fuerza Fa de
accionamiento de la varilla de accionamiento por medio del
distribuidor 22, la fuerza Fp de asistencia del pistón neumático 13
que puede desplazarse de manera eficaz con respecto al disco de
reacción gracias a la muesca 24 radial y la fuerza Fr de reacción
del circuito hidráulico de frenado. Para una fuerza de entrada
inferior a una determinada fuerza Fe de entrada, el medio 35 de
reacción se comporta como una pieza rígida, determinando el
dispositivo de reacción una primera relación de asistencia. Para
una fuerza de entrada superior al valor de la fuerza Fe, el resorte
30 se comprime permitiendo que la pieza flotante 49 se deslice hacia
delante, el disco 33 de reacción se extruye entonces hacia delante
en la abertura 51. Hay por tanto una modificación de la distribución
de las presiones de contacto en la superficie del caucho,
reduciendo la presión de contacto entre el distribuidor 22 y el
disco 33 de reacción, y determinando el dispositivo de reacción una
segunda relación de asistencia. Para un valor de la fuerza de
entrada todavía superior, la pieza flotante 49 se apoya contra la
varilla 31 de empuje, y el servomotor proporciona entonces una
relación de asistencia igual a la primera relación de asistencia
obtenida para una fuerza de entrada inferior a Fe.
La variación de la relación de asistencia
depende del módulo elástico del caucho que forma el disco de
reacción así como de la geometría del disco de reacción y del
alojamiento del disco de reacción.
Al final de la fase de frenado, la varilla 21 de
accionamiento se desplaza hacia atrás permitiendo al conjunto del
servomotor volver a su posición de reposo, en particular el disco
de reacción recupera su forma inicial.
En la figura 6, puede observarse una tercera
variante del primer modo de realización del dispositivo de reacción
según la presente invención que comprende un medio 530 elástico,
medios 45 de pretensión del medio 530 elástico y un disco 33 de
reacción. Los medios 45 de pretensión comprenden una jaula 37
formada por un manguito 38 cilíndrico de eje XX' cuyo extremo axial
anterior forma una base de una varilla 31 de empuje, por una
arandela anular 47 dotada de una abertura central 51, y por una
pieza flotante 49.
La arandela anular 47 está montada fijada en el
manguito 38, ventajosamente por enganche sobre la periferia del
manguito 38.
La pieza flotante 49 está montada,
ventajosamente de manera coaxial al distribuidor 22 de émbolo, en
traslación axial en la abertura 51 de la arandela 47 y de diámetro
exterior igual al diámetro interior del paso 51.
La pieza flotante 49 comprende medios 53 de
retención situados a una distancia no nula de los extremos axiales
de la pieza 49, formados por un collar 55 que se extiende
radialmente hacia el exterior y de diámetro exterior superior al
diámetro interior de la abertura 51.
El medio 530 elástico es ventajosamente un
resorte cónico de conicidad orientada hacia delante montado en
compresión entre la cara posterior del fondo anterior de la jaula 37
y la cara anular anterior del collar 55. El disco de reacción está
dispuesto apoyado sobre la cara 57 formada por la cara posterior de
la arandela anular 47 y por la cara posterior de la pieza flotante
49. El dispositivo de reacción comprende medios 59 de guiado con
respecto al pistón 13 susceptibles de actuar conjuntamente con los
medios 24 de guiado del pistón neumático 13, formado por el extremo
cilíndrico posterior de la jaula 37.
El dispositivo de reacción está fijado al pistón
neumático 13 mediante una arandela anular 32 cuyo paso central se
extiende ventajosamente axialmente hacia delante en forma de un
manguito que bordea la varilla 31 de empuje.
El funcionamiento del dispositivo 135 aplicado a
un servomotor de asistencia al frenado según la presente invención
es análogo al del dispositivo de reacción de las figuras 4 y 5.
Esta variante del primer modo de realización del
dispositivo de reacción según la presente invención permite de
manera ventajosa reducir considerablemente las dimensiones totales
axiales del dispositivo de reacción.
En la figura 7, puede observarse una cuarta
variante del primer modo realización del dispositivo 35 de reacción,
en la que el pistón neumático 13 y el distribuidor 22 están
representados parcialmente. El dispositivo 35 comprende un disco 33
de reacción, medios 45 de pretensión de un medio 30 elástico que
comprenden un manguito 60 dotado de un reborde 61 interior, una
pieza flotante 49 montada en traslación en el manguito 60 y de
diámetro exterior igual al diámetro interior del paso definido por
el reborde 61, y de un manguito 63. El manguito 63 comprende un
extremo axial anterior obturado y que forma una base 64 de una
varilla 31 de empuje de una sola pieza. El manguito 63 penetra en
el manguito 60 por su extremo posterior y está fijado al manguito
60, por ejemplo por fuerza o por enganche de manera que obtura el
extremo anterior abierto del manguito 60.
Todas las piezas del dispositivo según la figura
7 son coaxiales al eje XX'.
La pieza flotante 49 comprende también medios 53
de tope formados por una superficie anular 71 que se extiende
radialmente hacia el exterior.
El disco 33 de reacción está montado apoyado en
el lado del extremo posterior del manguito 60 contra la cara
posterior y un resorte 30 está montado en compresión entre la cara
posterior del extremo anterior del manguito 63 y la cara anterior
de la superficie anular 71 de los medios 53 de tope de la pieza
flotante 49.
El manguito 60 comprende en su extremo axial
posterior medios 59 de guiado susceptibles de actuar conjuntamente
con los medios 24 de guiado formados en la cara anterior del pistón
neumático 13.
El dispositivo 35 comprende también medios 59 de
guiado con respecto al pistón neumático 13 susceptibles de actuar
conjuntamente con los medios 24 de guiado del pistón 13.
El funcionamiento del dispositivo 35 de la
figura 7, aplicado a un servomotor de asistencia al frenado según
la presente invención, es análogo al del dispositivo 35 descrito en
las figuras 5 y 6.
La ventaja de este modo de realización es la
simplicidad de fabricación del dispositivo de reacción según la
presente invención.
En la figura 8, puede observarse un segundo modo
de realización de un dispositivo 135 de reacción según la presente
invención que comprende un disco 33 de reacción, un medio 30
elástico y medios de pretensión de un medio elástico que comprenden
un manguito 72 dotado en un primer extremo orientado hacia delante
de una primera parte 73 de menor diámetro y en un segundo extremo
orientado hacia atrás de una segunda parte 75 de mayor diámetro, la
primera parte 73 está unida a la segunda parte por un reborde 77. La
parte 73 de menor diámetro comprende, en un extremo orientado hacia
delante, una superficie anular 79 que se extiende hacia el interior
y que delimita un paso 74. La varilla 31 de empuje comprende, en un
primer extremo orientado hacia delante, una primera parte 78 de
menor sección, y en un segundo extremo opuesto al primer extremo,
una segunda parte de mayor sección 78' que forma una base 80 de
diámetro exterior inferior al diámetro interior de la segunda parte
de mayor diámetro 75, definiendo el espacio entre la base 80 y el
manguito 75 un paso anular 76. La pieza 78 está fijada en el paso
74, por ejemplo mediante enganche por fuerza.
El dispositivo 135 comprende también medios 54
de guiado con respecto al pistón neumático 13, susceptibles de
actuar conjuntamente con los medios 24 de guiado del pistón 13.
Los medios de pretensión comprenden también un
aro anular 81 de diámetro exterior sensiblemente igual al diámetro
interior de la parte 75 del manguito 72 montada en deslizamiento en
la parte 75, el aro 81 está perforado hacia atrás por un primer
escariado 83 de mayor diámetro y hacia delante por un segundo
escariado 85 de menor diámetro, estando los dos escariados 83, 85
unidos por un reborde 87. El diámetro interior del escariado 83 es
sensiblemente igual al diámetro exterior de la parte 78' de la
varilla 31 de empuje y el diámetro interior del escariado 85 es
sensiblemente igual al diámetro exterior de la base 80. El aro 81
comprende también una parte 89 en su extremo anterior de forma
interior troncocónica de conicidad orientada hacia delante. El aro
81 está montado en deslizamiento en la parte 75 del manguito y
alrededor de la varilla 21 de empuje. El medio 30 elástico,
ventajosamente un resorte cilíndrico, está montado en compresión
entre la cara posterior de la superficie anular 79 y el fondo de la
parte 89.
El disco 33 de reacción está montado apoyado
contra la superficie formada por las caras posteriores de la base 80
y del aro 81.
El dispositivo de reacción está fijado al pistón
neumático 13 mediante una arandela anular 32 cuyo paso central se
extiende axialmente hacia delante en forma de un manguito 32'' que
bordea la parte de menor diámetro 73 del manguito 72.
Se describirá ahora el funcionamiento del
dispositivo 135 de reacción según la figura 8, integrado en un
servomotor neumático de asistencia al frenado.
Durante el frenado, para un valor de fuerza de
entrada inferior a una determinada fuerza Fe, el dispositivo 135 de
reacción se comporta como una pieza rígida. El disco de reacción
desempeña un papel conocido, compone las fuerzas Fa, Fp y Fr, y
transmite toda la reacción a la varilla de accionamiento. El
dispositivo de reacción determina una primera relación de
asistencia.
Para un valor de fuerza de entrada superior a
Fe, el resorte 30 se deforma, permitiendo que el aro 81 se deslice
hacia delante y por consiguiente que el disco 33 de reacción se
extruya hacia delante en la parte anular 76 externa definida por el
diámetro exterior de la base 80 y el diámetro interior de la parte
75 del manguito 72.
Hay por tanto una modificación de la
distribución de las presiones de contacto en la superficie del
caucho, lo que reduce la presión de contacto entre el distribuidor
22 y el disco 33 de reacción, determinando el dispositivo de
reacción una segunda relación de asistencia.
Para una determinada fuerza de entrada, el aro
81 se apoya contra el reborde 77, y el servomotor proporciona
entonces un nivel de asistencia igual al primer nivel de asistencia
obtenido para una fuerza Fa inferior a la pretensión del
resorte.
A la inversa de los primeros modos de
realización, la extrusión del disco de reacción tiene lugar por una
parte anular 76 externa y no por el paso central 51.
En la figura 9, puede observarse un tercer modo
de realización de un dispositivo de reacción que permite modificar
más de una vez la relación de asistencia del servomotor y en la que
el pistón neumático 13 y el distribuidor 22 están representados
parcialmente.
El dispositivo 235 de reacción se diferencia del
dispositivo 35 de reacción del primer modo de realización por el
hecho de que comprende una pieza flotante 49 compuesta que comprende
una primera pieza central 249 y una segunda pieza anular 349 que se
desliza alrededor de la primera pieza 249. La primera pieza 249
comprende medios 253 de tope apoyados sobre la cara anterior de la
pieza 349 y la pieza anterior comprende medios 353 de tope apoyados
contra la arandela anular 47. Un primer resorte 230 está montado en
compresión entre la cara posterior del fondo de la jaula 37 y los
medios 253 de tope, un segundo resorte 330, de pretensión superior
a la del primer resorte 230, está montado en compresión entre la
cara posterior del fondo de la jaula 37 y los medios 353 de tope,
el resorte 330 es de diámetro interior superior al diámetro exterior
del resorte 230.
Se describirá el funcionamiento de un servomotor
neumático de asistencia al frenado que comprende el tercer modo de
realización del dispositivo de reacción según la presente
invención.
En la figura 10, puede observarse la evolución
de las relaciones de asistencia en función de la fuerza de
accionamiento para el servomotor que comprende el dispositivo según
el tercer modo de realización.
Para un valor de fuerza de entrada inferior a
una determinada fuerza Fe, el dispositivo 235 de reacción se
comporta como una pieza rígida, determinando el dispositivo de
reacción una primera relación de asistencia representada por la
parte DE de curva. Para un valor de fuerza de entrada superior a Fe
e inferior a una determinada fuerza Fd, el resorte 230 se comprime,
permitiendo que el disco 33 de reacción se extruya por el paso
central 51 mediante deslizamiento hacia delante de la pieza
flotante 249. El dispositivo de reacción determina una segunda
relación de asistencia representada por la parte EF de curva. Para
una fuerza de entrada superior a Fd, el resorte 330 se comprime
permitiendo que el disco 33 de reacción se extruya axialmente hacia
delante sobre una superficie anular por desplazamiento de la pieza
anular 349, el dispositivo de reacción determina una tercera
relación de asistencia representada por la parte FG de la curva. A
continuación, para valores de entrada todavía más altos, el extremo
anterior de la pieza flotante 247 se apoya contra la cara posterior
del fondo de la jaula 37 y se recupera la primera relación DE de
asistencia. El inicio de esta última etapa aparece en función de
los ajustes del dispositivo, el inicio puede situarse antes de la
zona de saturación o en la zona de saturación, siendo la zona de
saturación el momento en el que la presión que reina en la cámara
de trabajo alcanza la presión atmosférica, por tanto ya no hay más
asistencia adicional, cualquier aumento de la fuerza de
accionamiento se traduce únicamente en un aumento de la fuerza de
salida del valor de la fuerza de accionamiento.
Por supuesto, los medios 45 de pretensión de al
menos un medio 30, 230, 330 elástico no están limitados a una
arandela anular apoyada sobre un reborde y fijada por enganche, sino
a cualquier medio de bloqueo en una posición precisa como por
ejemplo una arandela y un tornillo.
También se da por supuesto que podría preverse
un dispositivo que permita en primer lugar un desplazamiento del
aro anular y en segundo lugar de la pieza flotante.
En las figuras 11a y 11b, puede observarse un
cuarto modo de realización del dispositivo de reacción según la
presente invención, que permite la extensión radial del disco de
reacción para una fuerza de entrada superior a una fuerza Fe. El
dispositivo comprende un disco 33 de reacción, un alojamiento 91 del
disco 33 de reacción y un medio elástico 430.
El alojamiento 91 del disco de reacción es una
copa 91 de recepción que se ha hecho solidaria por su cara anterior
axial a una varilla 31 de empuje de eje XX', siendo la copa 91
coaxial a la varilla 31 de empuje.
La copa 91 comprende una cara anterior 93 en
forma de disco perpendicular al eje XX' prolongada axialmente por
un manguito 95 coaxial al disco 95, comprendiendo el manguito 95 en
su periferia lateral huecos 97 repartidos angularmente,
ventajosamente repartidos de forma regular y un medio elástico 430
en forma de anillo elástico precargado dotado en su cara 99
interior de lengüetas 101 sobresalientes que actúan conjuntamente
con los huecos 97.
El dispositivo de reacción está fijado al pistón
neumático 13 mediante una arandela anular 32 cuyo paso central se
extiende ventajosamente axialmente hacia delante en forma de un
manguito 32' que bordea la varilla 31 de empuje.
Se describirá el funcionamiento de un servomotor
neumático de asistencia al frenado que comprende el cuarto modo de
realización del dispositivo de reacción según la presente
invención.
Para fuerzas de entrada inferiores a un
determinado valor de fuerza Fe, la copa se comporta como una pieza
rígida, determinando el dispositivo de reacción una primera relación
de asistencia.
Para una fuerza de entrada superior a Fe, el
anillo se deforma permitiendo que el disco 33 de reacción se
extruya por los huecos 97. Hay por tanto una modificación de la
distribución de las presiones de contacto en la superficie del
caucho, reduciendo la presión de contacto entre el distribuidor 22 y
el disco de reacción 33, determinando el dispositivo de reacción
una segunda relación de asistencia.
En las figuras 12a y 12b, puede observarse la
evolución del valor de la fuerza de accionamiento en función de la
compresión del medio 30, 230, 330, 430, 530 elástico.
Se han realizado mediciones de fuerza aplicada
al distribuidor en función de la compresión del medio elástico
variando la fuerza de salida, el módulo de Young del disco 33 de
reacción y el diámetro del disco 33 de reacción. La fuerza de
accionamiento es directamente proporcional a la fuerza de entrada
sobre el pedal de freno.
Estas características muestran que cuando el
medio elástico se comprime, la fuerza de accionamiento disminuye y,
por consiguiente, a fuerza de salida constante, la relación de
asistencia aumenta.
Esto prueba la eficacia del dispositivo de
reacción según la presente invención, aplicado a un servomotor
neumático de asistencia al frenado para variar la relación de
asistencia del servomotor, dependiendo la variación de la relación
de asistencia de las características del disco de reacción.
La pretensión de un medio elástico es
preferiblemente superior o igual a 150 Newton.
Por supuesto, el valor de fuerza Fe, dado como
valor límite de la fuerza de entrada para pasar de una primera
relación de asistencia a una segunda relación de asistencia, depende
de los ajustes de los dispositivos, el tamaño del disco de
reacción, el módulo de Young del caucho del disco de reacción y de
los medios elásticos utilizados. Lo mismo ocurre para el valor de
fuerza Fd.
También se da por entendido que la presente
invención no se limita a un dispositivo de reacción con dos o tres
diferentes relaciones de asistencia, sino al número necesario de
relaciones de asistencia sucesivas para garantizar un frenado
eficaz y cómodo.
La presente invención se aplica especialmente a
la industria automovilística.
La presente invención se aplica principalmente a
la industria del frenado.
Claims (23)
1. Dispositivo de reacción para servomotor de
asistencia al frenado que comprende un disco (33) de reacción
dispuesto en un alojamiento de recepción delimitado en un primer
extremo longitudinal por una primera superficie, en un segundo
extremo opuesto al primer extremo por una segunda superficie
radialmente externa y una tercera superficie delimitada por dicha
segunda superficie, y por una cuarta superficie radial que se
extiende axialmente de la primera superficie a la segunda y tercera
superficies, comprendiendo dicho dispositivo de reacción también al
menos un medio elástico (30, 230, 330, 430, 530) susceptible de
deformarse y que permite un aumento del volumen disponible de dicho
disco (33) de reacción para una fuerza de entrada superior a un
cierto valor de fuerza (Fe), y que determina una primera relación
de asistencia para una fuerza de entrada inferior al valor
predeterminado (Fe) caracterizado porque el aumento del
volumen disponible para dicho disco (33) de reacción se efectúa en
un conjunto de la primera y de la cuarta superficies y porque dicho
dispositivo de reacción determina al menos una segunda relación de
asistencia para un valor de fuerza de entrada superior al valor
predeterminado (Fe).
2. Dispositivo de reacción según la
reivindicación 1, caracterizado porque la cuarta superficie
está al menos parcialmente definida por un extremo radial de dicha
varilla (31) de empuje.
3. Dispositivo de reacción según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la primera
superficie está definida por una arandela anular (47) y al menos
una pieza flotante (49, 249, 349).
4. Dispositivo de reacción según la
reivindicación 2, caracterizado porque la primera superficie
está formada por una pieza solidaria a un extremo axial de la
varilla (31) de empuje.
5. Dispositivo de reacción según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el medio
elástico (30, 230, 330, 430, 530) cuyo número es al menos uno está
pretensado de manera que garantiza una rigidez del dispositivo de
reacción para una fuerza de entrada inferior a un cierto valor de
fuerza (Fe).
6. Dispositivo de reacción según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicho
dispositivo de reacción garantiza una modificación de la relación
de asistencia en función del valor de la fuerza de entrada.
7. Dispositivo de reacción según la
reivindicación 6, caracterizado porque dicho dispositivo
garantiza un aumento de la relación de asistencia para un valor de
fuerza de accionamiento superior a un cierto valor de fuerza
(Fe).
8. Dispositivo de reacción según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
pretensión de los medios elásticos (30, 230, 330, 430, 530) es
superior o igual a 150 Newton.
9. Dispositivo de reacción según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
medio elástico (30, 230, 330, 530) es un resorte.
10. Dispositivo de reacción según la
reivindicación 9, caracterizado porque el medio (30, 230,
330) elástico es un resorte cilíndrico.
11. Dispositivo de reacción según la
reivindicación 1, 2, 4, 5, 6, 7, u 8 caracterizado porque el
medio (430) elástico es un anillo elástico.
12. Dispositivo de reacción según la
reivindicación 9, caracterizado porque el medio (530)
elástico es un resorte cónico.
13. Dispositivo de reacción según la
reivindicación 3, caracterizado porque la arandela anular
(47) y la pieza flotante (49) cuyo número es al menos uno forman
los medios (45) de pretensión del medio elástico (30, 230, 330,
530) cuyo número es al menos uno.
14. Dispositivo de reacción según la
reivindicación 3, 9, 10, 12 ó 13, caracterizado porque la
arandela anular (47) está enganchada en el cuerpo de la varilla
(31) de empuje.
15. Dispositivo de reacción según la
reivindicación 3, 9, 10, 12, 13 ó 14 caracterizado porque la
pieza flotante (49) comprende medios (54) de centrado del medio
elástico (30).
16. Dispositivo de reacción según las
reivindicaciones 10, 13, 14 ó 15, caracterizado porque
comprende dos medios elásticos coaxiales (230, 330).
17. Dispositivo de reacción según la
reivindicación 16, caracterizado porque el medio (230)
elástico tiene una precarga inferior a la precarga del medio
elástico (330).
18. Dispositivo de reacción según la
reivindicación 17, caracterizado porque la pieza flotante
(49) comprende una primera pieza central (249) y una segunda pieza
anular (349) móviles axialmente una con respecto a la otra.
19. Dispositivo de reacción según una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
comprende medios (59) de guiado susceptibles de cooperar con medios
(24) de guiado de un servomotor neumático de asistencia al
frenado.
20. Servomotor neumático de asistencia al
frenado que comprende una camisa (1) dividida en dos cámaras (7, 9)
por una pared (11) móvil estanca que comprende un pistón neumático
(13) en el que está dispuesta una válvula (19) de tres vías
accionada por una varilla (21) de accionamiento susceptible de
unirse en un primer extremo longitudinal a un pedal de freno y en
un segundo extremo longitudinal opuesto al primer extremo a un
distribuidor (22), caracterizado porque el servomotor
comprende un dispositivo de reacción según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores y porque el distribuidor (22) es
susceptible de entrar en contacto con el dispositivo de
reacción.
21. Servomotor neumático de asistencia al
frenado según la reivindicación 20, caracterizado porque
dicho dispositivo de reacción según las reivindicaciones 1 a 19
está fijado al pistón neumático (13) mediante una arandela (32).
22. Servomotor neumático de asistencia al
frenado según la reivindicación 21, caracterizado porque la
arandela (32) está fijada mediante estrangulamiento entre un
resorte (18) de recuperación y el pistón neumático (13).
23. Servomotor neumático de asistencia al
frenado según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22
caracterizado porque el pistón neumático (13) comprende
medios (24) de guiado que actúan conjuntamente con medios (59) de
guiado del dispositivo de reacción según la reivindicación 19.
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