DE10113346A1 - Betätigungseinheit für eine Bremsanlage mit einem elektrisch betriebenen Verstärker - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug. Eine derartige Betätigungseinheit ist mit einem Hauptzylinder (10) und einem Verstärker (8) versehen. Dabei wird über ein Bremspedal (13) ein Verstärker (8) angesteuert, der verstärkt die auf ihn ausgeübte Eingangskraft auf ein Betätigungsglied (17) des Hauptzylinders (10) abgibt. Die bekannten Verstärker (8) werden pneumatisch oder hydraulisch angetrieben und sind damit vergleichsweise aufwendig. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Betätigungseinheit mit einem einfach aufgebauten Verstärker (8) anzugeben. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem der Verstärker elektrisch angetrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug. Eine derartige Betätigungseinheit ist mit einem Hauptzylinder und einem Verstärker versehen. Dabei wird über ein Bremspedal ein Verstärker angesteuert, der verstärkt die auf ihn ausgeübte Eingangskraft auf ein Betätigungsglied des Haupzylinders abgibt. Der Hauptzylinder sorgt für eine Kraftübersetzung und gleichmäßige Verteilung der Bremskraft auf die einzelnen Bremsen. Die bekannten Verstärker werden pneumatisch oder hydraulisch angetrieben. Es wird dementsprechend eine Quelle für hydraulisches oder pneumatisches Druckmittel benötigt. Für einen pneumatischen Verstärker steht aber eine pneumatische Unterdruckquelle in Zukunft nur noch bedingt zur Verfügung. Der Aufbau von hydraulischen Verstärkern ist vergleichsweise aufwendig, da in der Regel eine eigene Pumpe benötigt wird.

Die Erfindung geht daher aus von einer Betätigungseinheit einer sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung. Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip also darin als Verstärker einem elektrisch arbeitenden Verstärker vorzusehen. Um in den Antrieb des Verstärkers zu steuern dient ein Sensor, der bevorzugt die Kraft mißt, mit der der Fahrer eines Fahrzeuges auf das Bremspedal tritt. Ein Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, daß elektrische Energie in einem Kraftfahrzeug ohne weiteres zur Verfügung steht, da entsprechende Generatoren ohnedies für die Versorgung elektrischer Steuerungen und Antriebe sowie der Beleuchtung vorgesehen sein müssen.

Eine besonders einfache Ausgestaltung für den Verstärker erhält man durch Verwendung der Merkmale nach Anspruch 2. Elektromotoren stellen ein kostengünstiges Antriebselement dar, welches im Handel erhältlich ist. Es lassen sich also ohne Schwierigkeit handelsübliche Elektromotoren mit Drehanker verwenden.

Um den Motor senkrecht zur Spritzwand ausrichten und damit einfacher befestigen zu können empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 3. Auf diese Weise ergibt sich auch die Möglichkeit, den Motor an einem parallel zur Spritzwand ausgerichteten Pedalblock befestigen zu können, so daß sich eine integrierte Einheit ergibt. Es besteht aber auch die Möglichkeit über ein mit dem Drehanker verbundenes Zahnrad oder eine Übersetzung von Zahnrädern auf den Hauptzylinder einzuwirken.

Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit läßt sich durch Verwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 4 erreichen. Dabei werden die welle des Motors oder eines von dem Motor angetriebenen Zahnrades und die Welle des Pedalhebels über einen Torsionsglied verbunden. Man schafft somit eine elastische mechanische Verbindung der beiden Wellen, die zwei Funktionen erfüllt. Zum einen kann die mechanische Verbindung dazu dienen, auch dann ein Drehmoment von der Hebelwelle zu der Zahnradwelle bzw. eine Kraft zu dem Betätigungsglied des Hauptzylinders zu übertragen wenn der den Motor antreibende Strom ausfällt. Weiterhin sorgt das Torsionsglied für eine Verdrehung der beiden Wellen gegeneinander in Abhängigkeit von der auf das Bremspedal ausgeübten Kraft. Diese Verdrehung kann dann durch einen Sensor ausgewertet werden, der über eine Steuerung den Motor dann mit einer der auf den Pedalhebel ausgeübten Kraft entsprechenden Leistung über die Batterie versorgt. Es wird somit, ähnlich wie bei einem hydraulischen Verstärker, daß Betätigungsglied des Hauptzylinders der Bewegung des Pedals nachgeführt. Die Steuerung hat daher die Aufgabe in Verbindung mit dem Motor die Verdrehung der beiden Wellen gegeneinander möglichst klein zu halten.

Es muß weiterhin für den Fall vorgesorgt werden, daß der Motor oder die Stromversorgung des Motors ausfällt und gleichwohl das Betätigungsglied des Hauptzylinders über den Hebel des Bremspedals betätigt werden soll. Es muß also auch eine Betätigung des Hauptzylinders durch das Bremspedal ohne Verstärkung möglich sein. Dies läßt sich durch einen Freilauf erreichen. Dieser Freilauf muß derart geschaltet werden, daß der Motor zwar das Betätigungsglied des Hauptzylinders antreiben kann, die Welle des Pedals bei stillstehenden Motor aber nicht gegen den Motor arbeiten muß.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung in symbolischer Darstellung,

Fig. 2 eine um 90 Grad gedrehte Darstellung der Betätigungseinrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 3 einen Ausschnitt der Seitenansicht nach Fig. 1 in teilweise aufgeschnittener Darstellung.

In Fig. 1 ist der Aufbau 1 eines Fahrzeugs dargestellt, an dessen Spritzwand 2 ein Pedalblock 3 befestigt ist. Auf dem Pedalblock 3 ist ein Getriebeblock 4 befestigt, in dessen Gehäuse 5 einen Zahnrad 6 mit einem Schneckenrad 7 zusammenwirkt. Das Schneckenrad 7 wird von einem Motor 8 angetrieben, wobei die Antriebleistung des Motors 8 durch eine Steuerung 9 gesteuert wird. An dem Pedalblock 3 ist weiterhin ein Hauptzylinder 10 befestigt, auf dem ein Behälter 11 mit seinem Deckel 12 sitzt. Aus dem Pedalblock 3 ist in nicht dargestellter Form ein Pedalhebel 13 drehbar gelagert. Der Pedalhebel 13 dreht sich um die Hebelwelle 14. Mit der Hebelwelle 14 fluchtet eine Zahnradwelle 15. Die Hebelwelle 14 und die Zahnradwelle 15 sind über ein nicht dargestelltes Torsionsglied miteinander derart elastisch verbunden, daß die beiden fluchtenden Wellen gegeneinander um einen geeigneten Winkelbetrag verdrehbar sind. Das Zahnrad 6 kann auf die Zahnradwelle 15 zumindest in einer Drehrichtung ein Drehmoment übertragen, und zwar dann, wenn sich das Zahnrad schneller als die Zahnradwelle dreht. Durch einen nicht dargestellten Freilauf ist es möglich, daß bei Stillstand des Motors die Zahnradwelle 15 gedreht werden kann. Dreht sich in die Zahnradwelle 15, so wird über einen Betätigungshebel 16 ein Eingangsglied 17 des Hauptzylinders 10 horizontal verschoben. Hierdurch wird in dem Hauptzylinder 10 der Druck eines Druckmittels in geeigneter Weise geändert.

Die erfindungsgemäße Betätigungseinheit wirkt wie folgt. Wird in Fig. 1 der Pedalhebel 13 nach links verschwenkt, so wird die Hebelwelle 14 um einen entsprechenden Winkel verdreht. Über das nicht dargestellte die Hebelwelle 14 mit der Zahnradwelle 15 verbindende Torsionsglied wird eine Kraft auf den Betätigungshebel 16 übertragen. Durch die Übertragung der Kraft und das entsprechende Drehmoment werden die Hebelwelle 14 und die Zahnradwelle 15 gegeneinander verdreht. Die Verdrehung der beiden Wellen gegeneinander wird durch einen nicht dargestellten Sensor gemessen, der ein entsprechendes Ausgangssignal an die Steuerung 9 abgibt. Daraufhin steuert die Steuerung 9 den Motor derart an, dass dieser eine der Größe der Torsion entsprechende elektrische Leistung erhält. Aufgrund dieser Leistung beginnt sich der Motor zu drehen und greift über das Schneckenrad 7 und das Zahnrad 6 an der Zahnradwelle 15 an. Die Wirkrichtung des Motors ist dabei so gewählt, daß die von dem Motor ausgeübte Kraft versucht, die zwischen den Wellen 14, 15 bestehende Torsion aufzuheben. Der Motor führt somit die Zahnradwelle 15 der Hebelwelle 14 nach. Entsprechendes gilt für die Bewegung der beiden Hebel 13 und 16.

Ein nicht dargestellter Freilauf sorgt dafür, daß bei Stillstand des Motors (beispielsweise durch Stromausfall oder Zerstörung des Motors) die Schwenkbewegung des Pedalhebels 13 mechanisch direkt auf den Betätigungshebel 16 übertragen werden kann. Dies geschieht mittels des Torsionsgliedes, welches die beiden Wellen 14, 15 miteinander verbindet. Hierbei wird verhindert, daß die Hebelwelle aufgrund des stillstehenden Motors festgehalten wird. Durch den Freilauf kann somit zwar ein Drehmoment von dem Zahnrad auf die Zahnradwelle 15 nicht aber von der Zahnradwelle 15 auf das Zahnrad 6 ausgeübt werden.

Wie die Figuren zeigen können die einzelnen Bauelemente der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit komplett auf einem Pedalblock 3 integriert angeordnet sein. Das Verstärkergehäuse ist somit gleichzeitig auch Pedalblock.

Claims (6)

1. Betätigungseinheit für eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Hauptzylinder (10) sowie einen ihm wirkungsmäßig vorgeschalteten Bremskraftverstärker (8), der die auf ein Bremspedal (13) ausgeübte Kraft verstärkt an ein Eingangsglied (17) des Hauptzylinders (10) abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor vorgesehen ist, welcher eine auf das Bremspedal (13) einwirkende Eingangsgröße sensiert und daß ein durch elektrische Energie gespeister Verstärker (8) vorgesehen ist, welcher in Abhängigkeit von einem von dem Sensor abgegebenen Signal eine Ausgangskraft an das Eingangsglied (17) des Hauptzylinders (10) abgibt.

2. Betätigungseinhalt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (8) ein mit einem Getriebe (fünf bis sieben) versehener Elektromotor (8) ist, dessen Ankerwelle über das Getriebe auf das Eingangsglied (17) des Haupt­ zylinders (10) einwirkt.

3. Bestätigungseinheit nach Anspruch 1 oder 2 dadurch, gekennzeichnet, daß das Getriebe (5 bis 7) mit einem Schneckenrad (7) versehen ist, welches an der Ankerwelle des Motors (8) angreift und weiterhin mit einem von dem Schneckenrad (7) angetriebenen Zahnrad (6) versehen ist, welches mit seiner fest mit dem Zahnrad gekoppelten Welle über einen Hebel (16) auf das Eingangsglied (17) des Hauptzylinders (10) einwirkt.

4. Betätigungseinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremshebel (13) mit einer Hebelwelle (14) verbunden ist, welche mit der Zahnradwelle (15) fluchtet und daß die Zahnradwelle (15) mit der Hebelwelle (14) über einen Torsionsglied gekoppelt ist.

5. Betätigungseinheit nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Torsionsglied einen Geber für den Sensor bildet.

6. Betätigungseinheit nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pedalblock (3) vorgesehen ist, an dem der Pedalhebel (13) drehbar gelagert und der Motor (8) sowie das Getriebe (5 bis 7), der Haupt-Zylinder (10) Rastern und ggf. eine Steuereinrichtung (9) befestigt sind.