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Die
Erfindung bezieht sich auf einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage,
umfassend einen elektrischen Antriebsmotor zur Erzeugung einer Verstärkungskraft
und eine zwischen dem Antriebsmotor und einer Kolbenstange oder
einem Kolben eines Hauptbremszylinders wirksam eingekoppelte mechanische
Getriebeeinrichtung, die eine Antriebsbewegung des Antriebsmotors
in eine Translationsbewegung übersetzt.
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Bremskraftverstärker herkömmlicher
Bauart arbeiten in der Regel mit einem vom Fahrzeugmotor erzeugten
Unterdruck. Dabei wird die Druckdifferenz zwischen dem Motordruck
und dem Umgebungsdruck genutzt, um zusätzlich zur Fußkraft des
Fahrers eine Verstärkungskraft
auf die Kolbenstange eines Hauptbremszylinders aufzubringen. Mit
zunehmender Fahrzeugmasse steigt der Durchmesser von sogenannten
Unterdruckbremskraftverstärkern
jedoch stark an.
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Bei
Dieselmotoren, direkteinspritzenden FSI-Motoren oder Valvetronic-Motoren
sowie bei Fahrzeugen mit einem elektrischen Antrieb oder Hybridantrieb
steht jedoch kein ausreichender Unterdruck zur Verfügung. Deswegen
werden bei solchen Motoren unter anderem elektrische oder vom Fahrzeugmotor
angetriebene Unterdruckpumpen eingesetzt. Diese und die notwendige
Verschlauchung benötigen
jedoch Bauraum, erhöhen
das Fahrzeuggewicht und sind im Hinblick auf die Fertigung und Montage
aufwendig. Beispiele hierfür
finden sich unter anderem in der
EP 0 857 131 B1 und der
EP 1 192 070 B1 .
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Ferner
sind elektromechanische Bremskraftverstärker bekannt, welche die erforderliche
Verstärkungskraft
elektrisch aus dem Fahrzeugbordnetz zu erzeugen.
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So
wird beispielsweise in der
DE
30 31 643 C2 ein elektromechanischer Bremskraftverstärker beschrieben,
bei dem die Hilfskraft über
einen Schneckentrieb auf eine mit der Kolbenstange koppelbare Kupplungshälfte aufgebracht
wird.
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Weitere,
elektromechanische Bremskraftverstärker, bei denen eine Rotationsbewegung
eines Antriebsmotors mittels einer mechanischen Getriebeeinrichtung
in eine Translationsbewegung übersetzt
wird, sind aus der
DE
32 31 353 A1 , der
JP
61 143253 , der
JP 10
138910 , der US 2002/0158510 A1, der US 2003/0024245 A1
und der
DE 103 27
553 A1 bekannt.
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Allerdings
ist bei diesen elektromechanischen Bremskraftverstärkern eine
Optimierung lediglich in einer Richtung, nämlich entweder zum Erzielen eines
möglichst
hohen Aussteuerdrucks oder zum Erzielen einer guten Antrittsdynamik
möglich.
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In
der
DE 32 31 353 A wird
zur Verbesserung der Antrittsdynamik vorgeschlagen, eine auf ein Bremspedal
ausgeübte
Kraft zu messen und in Abhängigkeit
dieser Pedalkraft die an den Antriebsmotor angelegte Versorgungsspannung
zu steuern.
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Zum
Erzielen eines möglichst
hohen Aussteuerdrucks wird in der US 2003/0024245 A1 vorgeschlagen,
zwei Motoren zu verwenden, die über
eine Kupplung wahlweise zugeschaltet werden können. Einer der Motoren ist
auf ein hohes Moment, der andere auf eine hohe Drehzahl ausgelegt.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen elektromechanischen Bremskraftverstärker der
eingangs genannten Art zu schaffen, der sowohl eine gute Antrittsdynamik
als auch einen hohen Aussteuerdruck ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird ein elektromechanischer Bremskraftverstärker mit
den Merkmalen von Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Dieser zeichnet
sich dadurch aus, dass die mechanische Getriebeeinrichtung ein in
Bezug auf die Stellung des Kolbens bzw. der Kolbenstange variables Übersetzungsverhältnis aufweist,
wobei das Übersetzungsverhältnis als
das Verhältnis
der Translation am Getriebeausgang zu der Drehzahl des Antriebsmotors am
Getriebeeingang definiert ist und dieses Übersetzungsverhältnis mit
zunehmender Translation des Kolbens bzw. der Kolbenstange abnimmt.
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Das
anfänglich
hohe Übersetzungsverhältnis ermöglicht eine
hohe Antrittsdynamik, die zu Beginn der Betätigung eines Bremspedals benötigt wird.
Erst im weiteren Verlauf der Bremspedalbetätigung baut sich in der Fahrzeugbremsanlage
ein hydraulischer Gegendruck auf. Für diesen Bereich ist ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis vorgesehen,
was zu einer höheren
Verstärkungskraft
führt.
Hierdurch lässt sich
ein hoher Aussteuerdruck erzielen. Würde man das anfänglich hohe Übersetzungsverhältnis über den
gesamten Verlauf der Bremspedalbetätigung beibehalten, so wäre der maximal
erreichbare Aussteuerdruck des Bremskraftverstärkers deutlich geringer.
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Die
Anpassung an die unterschiedlichen Phasen der Bremspedalbetätigung erfolgt
aufgrund der mechanischen Getriebeeinrichtung unterbrechungsfrei,
so dass sich für
den Fahrer ein gutes Pedalgefühl
ergibt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich
abnimmt. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der mechanischen
Getriebeeinrichtung kann eine auf die Bremspedalsbetätigung abgestimmte
Kennlinie für
das Übersetzungsverhältnis vorgegeben
werden, die in ihrem Anfangsbereich auf eine hohe Antrittsdynamik,
im weiteren Verlauf hingegen auf einen möglichst hohen Aussteuerdruck abgestimmt
ist.
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Das
größte Übersetzungsverhältnis beträgt vorzugsweise
etwa das 1,5- bis 3-fache des kleinsten Übersetzungsverhältnisses.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung ist die mechanische Getriebeeinrichtung
in ihren beiden Bewegungsrichtungen selbsthemmungsfrei. Hierdurch
wird bei einer Störung
des Antriebsmotors eine Rückkehr
des Kolbens beziehungsweise der Kolbenstange in die Ausgangsstellung
ermöglicht.
Zudem bleibt die Fahrzeugbremsanlage weiterhin betätigbar.
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In
diesem Zusammenhang ist es ferner vorteilhaft, dass ein Getriebeausgangsglied
der Getriebeeinrichtung gegen einen an dem Kolben oder der Kolbenstange
vorgesehenen Mitnehmer anläuft, ohne
fest mit diesem gekoppelt zu sein. Im Normalbetrieb wird ein etwaiges
Abheben des Getriebeausgangsglieds von dem Mitnehmer durch eine
hohe Antrittsdynamik des Bremskraftverstärkers verhindert.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die mechanische
Getriebeeinrichtung ein Pleuel auf, über welches eine Drehbewegung
in eine Translationsbewegung übersetzt
wird.
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Alternativ
kann zu diesem Zweck eine Kurvenscheibe vorgesehen sein, die auf
ein Schubelement einwirkt. Die Kurvenscheibe kann beispielsweise
als Exzenter ausgeführt
sein.
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Zur
Gewährleistung
einer genauen Lagezuordnung des variablen Übersetzungsverhältnisses
zu der Stellung des Kolbens bzw. der Stellung der Kolbenstange kann
in einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung zwischen der Kurvenscheibe
und dem Schubelement eine Verzahnung vorgesehen sein.
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Die
mechanische Getriebeeinrichtung kann auch einen Kniehebel aufweisen,
der sich mit einem Ende an dem Kolben oder der Kolbenstange und
mit einem anderen Ende an einem Gehäuse des elektromechanischen
Bremskraftverstärkers
abstützt
und der durch die Motorkraft gespreizt wird.
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Eine
variable Getriebeübersetzung
kann auch mit einer einem Kugelgewindetrieb nachempfundenen Kofiguration
erzielt werden, bei der eine Spindelschraube vorgesehen ist, welche
Nuten mit variabler Steigung ausbildet. In diese Nuten greifen Vorsprünge eines
durch den Antriebsmotor angetriebenen Rotors. Der Verlauf des Übersetzungsverhältnisses
zu der Stellung des Kolbens bzw. der Stellung ist damit sehr frei
gestaltbar.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die
mechanische Getriebeeinrichtung ein Überlagerungsgetriebe mit drei Anschlüssen. Dabei
ist am ersten Anschluss ein auf den Kolben oder die Kolbenstange
einwirkender Kugelgewindetrieb zur Bereitstellung einer Translationsbewegung
angeordnet. Am zweiten Anschluss ist der oben erwähnte Antriebsmotor
angeschlossen. Über den
dritten Anschluss wird das Übersetzungsverhältnis des Überlagerungsgetriebes
beeinflusst, indem an diesen ein der Getriebeeinrichtung zuzuordnender
Hilfsmotor angeschlossen ist, dessen Drehbewegung in Abhängigkeit
der Stellung des Kolbens bzw. der Kolbenstange eingestellt wird.
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Vorzugsweise
ist das Überlagerungsgetriebe ein
Planetengetriebe, dessen Sonnenrad als Mutter des Kugelgewindetriebs
ausgebildet ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in:
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1 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines elektromechanischen
Bremskraftverstärker
für eine
Fahrzeugbremsanlage,
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2 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines elektromechanischen
Bremskraftverstärker
für eine
Fahrzeugbremsanlage,
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3 eine
schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines elektromechanischen
Bremskraftverstärker
für eine
Fahrzeugbremsanlage,
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4 eine
schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines elektromechanischen
Bremskraftverstärker
für eine
Fahrzeugbremsanlage, und in
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5 eine
schematische Darstellung eines fünften
Ausführungsbeispiels
eines elektromechanischen Bremskraftverstärker für eine Fahrzeugbremsanlage.
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Die
Ausführungsbeispiele
in den 1 bis 5 zeigen jeweils einen elektromechanischen Bremskraftverstärker 1 im
Einbauzustand zwischen einem Bremspedal 2 und einem Tandem-Hauptbremszylinder 3 einer
nicht näher
dargestellten bekannten Fahrzeugbremsanlage. Der elektromechanische
Bremskraftverstärker 1 weist
eine durchgängige Kolbenstange 4 zur
direkten Verbindung des Bremspedals 2 mit einem Primärkolben 5 des
Hauptbremszylinders 3 auf.
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Weiterhin
weist der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 einen elektrischen
Antriebsmotor 6 zur Erzeugung einer Verstärkungskraft
auf. Zwischen dem Antriebsmotor 6 und der Kolbenstange 4,
gegebenenfalls auch dem Kolben 5, ist eine mechanische
Getriebeeinrichtung 7 vorgesehen, welche die Rotationsbewegung
des Antriebsmotors 6 in eine Translationsbewegung übersetzt.
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Ein
Getriebeausgangsglied 8 ist gleitbewegbar am Gehäuse 9 des
elektromechanischen Bremskraftverstärkers 1 oder an der
Kolbenstange 4 geführt.
Das Getriebeausgangsglied 8 stützt sich gegen einen an der
Kolbenstange 4 vorgesehenen Mitnehmer 10 ab. Der
Mitnehmer 10 kann an seiner zu der Kolbenstange 4 weisenden
Seite konvex ausgebildet sein, um Winkelbewegungen der Kolbenstange 4 in Abhängigkeit
des Pedalwegs auszugleichen.
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Im
Verstärkerbetrieb
drückt
das Getriebeausgangsglied 8 auf den an der Kolbenstange 4 vorgesehenen
Mitnehmer 10 und damit die Kolbenstange 4 in Richtung
des Hauptbremszylinders 3, d. h. in 1 nach links.
Dazu wird die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft mit einem Kraftsensor 11 an
der Kolbenstange 4 gemessen. In Abhängigkeit der erfassten Kraft
wird der Antriebsmotor 6 bestromt. Dessen Antriebsmoment
wird über
die mechanische Getriebeeinrichtung 7 in Form einer Verstärkungskraft über den
Mitnehmer 10 an der Kolbenstange 4 und damit letztlich
an dem Kolben 5 des Hauptbremszylinders 3 zur Wirkung
gebracht. Sobald das Getriebeausgangsglied 8 den Mitnehmer 10 berührt, drückt die
Verstärkungskraft
zusammen mit der vom Fahrer aufgebrachten Fußkraft auf den Primärzylinder 5.
Ein Schwimmkolben 12 überträgt in bekannter
Weise den Druck vom Primärkreis 13 in
den Sekundärkreis 14 des
Bremssystems. An die zugehörigen
Ausgänge
des Tandem-Hauptbremszylinders 3 ist eine bekannte ESP-Hydraulikeinheit,
wie z. B. das System 8.0 der Fa. Bosch angeschlossen.
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Sollte
der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 nicht arbeiten
oder stromlos werden, kann der Fahrer mit seinem Fuß die Bremse
allein betätigen.
Da der Mitnehmer 10 lediglich Druckkräfte überträgt, stört der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 hierbei
nicht.
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Der
elektromechanische Bremskraftverstärker 1 arbeitet auch
dann, wenn der Fahrzeugmotor ausgeschaltet ist. In diesem Fall erhält er seine
elektrische Energie aus der Fahrzeugbatterie.
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Um
ein stets sicheres Zurückführen des Bremsdrucks
auf das Ausgangsniveau bei unbetätigter
Bremse zu ermöglichen,
ist der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 bzw. dessen
mechanische Getriebeeinrichtung 7 selbsthemmungsfrei ausgebildet.
Andernfalls würde
bei einem Stromausfall im Bremsbetrieb der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 in
der Position beim Stromausfall verharren und weiterhin Bremsdruck
aufbauen. Dementsprechend ist die mechanische Getriebeeinrichtung 7 derart
konfiguriert, dass bereits eine durch den hydraulischen Gegendruck
und/oder eine Pedalrückholfeder
aufgebaute Rückstellkraft
ausreicht, um den elektromechanischen Bremskraftverstärker 1 in
die Null-Lage zurückzufahren.
Es kann jedoch auch eine zusätzliche
Rückholfeder
am Bremskraftverstärker 1 vorgesehen
werden.
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Im
Unterschied zur herkömmlichen
elektromechanischen Bremskraftverstärkern weist bei dem erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker 1 die
mechanische Getriebeeinrichtung 7 eine variable, jedoch
in Bezug auf die Stellung der Kolbenstange 4 bzw. des Kolbens 5 ortsfeste Übersetzung
auf. Als Übersetzungsverhältnis wird
hier das Verhältnis
der Translation am Getriebeausgang zu der Drehzahl des Antriebsmotors 6 am
Getriebeeingang verstanden. Dieses Übersetzungsverhältnis nimmt
mit zunehmender Translation des Kolbens 5 bzw. der Kolbenstange 4 ab,
wodurch sich zum einen eine hohe Antrittsdynamik und zum anderen
ein hoher Aussteuerdruck verwirklichen lässt.
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Im
Antrittsbereich ist der Fahrer in der Lage, seinen Fuß vor dem
Auftreffen auf des Bremspedal 2 auf eine hohe Geschwindigkeit
zu beschleunigen. Der Fuß trifft
auf das Bremspedal 2 auf und erfährt zunächst keine merkliche Gegenkraft
aus der Bremshydraulik, da sich der hydraulische Gegendruck zunächst langsamer
aufbaut. Mit Ansteigen des hydraulischen Gegendrucks wird die Bewegung
des Fußes
abgebremst. Um zu vermeiden, dass bei anfänglich hohen Antrittsgeschwindigkeiten
der Mitnehmer 10 von dem Getriebeausgangsglied 8 abgehoben
wird, muss dieses ebenfalls mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden.
Der Antriebsmotor 6 beschleunigt jedoch aufgrund seiner
Massenträgheit nur
mit Verzögerung.
Dem begegnet die Erfindung durch ein in dieser Phase hohes Übersetzungsverhältnis der
mechanischen Getriebeeinrichtung 7, das beispielhaft mit
10 mm/Motorumdrehung angenommen wird. Hierdurch wird ein Abheben
des Mitnehmers 10 vermieden, was wiederum ein gutes Pedalgefühl gewährleistet.
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Mit
dem in dieser Phase gewählten Übersetzungsverhältnis von
z. B. 10 mm/Motorumdrehung lassen sich jedoch keine hohen Verstärkungskräfte erzielen.
Aus diesem Grunde ist die mechanische Getriebeeinrichtung 7 so
ausgelegt, dass das Übersetzungsverhältnis mit
zunehmender Translation abnimmt, beispielsweise auf 5 mm/Motorumdrehung. Hierdurch
kann die mit dem Antriebsmotor 6 maximal erreichbare Verstärkungskraft
verdoppelt werden.
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Die
mechanische Getriebeeinrichtung 7 ist bevorzugt so ausgelegt,
dass das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich
abnimmt. In der Regel wird das größte Übersetzungsverhältnis etwa
das 1,5- bis 3-fache des kleinsten Übersetzungsverhältnisses
betragen.
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Im
folgenden sollen nun anhand der 1 bis 5 verschiedene
Ausführungsbeispiele
für eine
solche mechanische Getriebeeinrichtung 7 mit variablem Übersetzungsverhältnis näher erläutert werden,
ohne dass die Erfindung jedoch auf die konkret dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt wäre. In sämtlichen
Figuren sind gleichartige Elemente mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Bei
dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist die mechanische
Getriebeeinrichtung 7 ein Pleuel 20 auf, das mit
einem Ende 21 an dem Getriebeausgangsglied 8 gelagert
ist. Das Getriebeausgangsglied 8 ist beispielhaft als eine
koaxial an der Kolbenstange 4 geführte Hülse dargestellt. Es ist jedoch
auch möglich,
diese Hülse
im Gehäuse 9 des
Bremskraftverstärkers 1 axial
zu führen. Das
andere Ende 22 des Pleuels 20 ist an einem Zapfen 23 einer
Kurbelscheibe 24 gelagert, die über den Antriebsmotor 6 angetrieben
wird.
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1 zeigt
die Getriebeeinrichtung 7 in ihrer Ruhestellung bei nicht-betätigtem Bremspedal 2.
Soll eine Verstärkungskraft
erzeugt werden, wird die Kurbelscheibe 24 durch den Antriebsmotor 6 um
einen Drehwinkel von maximal 90° in
Richtung des Kolbens 5 bzw. des Hauptbremszylinders 3 gedreht.
Um dies zu ermöglichen,
ist zwischen dem Antriebsmotor 6 und der Kurbelscheibe 24 ein
Zwischengetriebe vorgesehen, dessen Übersetzungsverhältnis in
der Größenordnung
von 1:50 liegt. Vorzugsweise kommen hierzu sogenannte Harmonic Drive
Getriebe zum Einsatz, die bei kompakten Abmessungen Übersetzungsverhältnisse
in der genannten Größenordnung ermöglichen. Überdies
kann bei Verwendung derartiger Getriebe die Kurbelscheibe 24 in
das Getriebe integriert oder das Pleuel 20 an einer entsprechenden Stelle
des Getriebes angeschlossen werden.
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Anstelle
eines Pleuels kann das variable Übersetzungsverhältnis auch über eine
nicht-kreisförmige Kurvenscheibe 30 erzielt
werden, wie dies in 2 beispielhaft dargestellt ist.
Die Kurvenscheibe 30 wirkt hier mit einem an dem Getriebeausgangsglied 8 schwenkbar
gelagerten Schubelement 31 zusammen. Durch die Formgebung
der Kurvenscheibe 30 lässt
sich eine Übersetzungskennlinie,
das heißt der
Verlauf des Übersetzungsverhältnis in
Relation zu der Stellung des Kolbens 5 bzw. der Kolbenstange 4 sehr
flexibel gestalten.
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Zur
Gewährleistung
einer definierten Zuordnung zwischen der Stellung des Kolbens 5 bzw.
der Kolbenstange 4 und der Übersetzung der mechanischen
Getriebeeinrichtung 7 sind die Kurvenscheibe 30 und
das Schubelement 31 über
einen Zahnprofil miteinander verzahnt.
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Auch
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist
zwischen dem Antriebsmotor 6 und der Kurvenscheibe 30 ein
Zwischengetriebe analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen.
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Bei
dem in 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel wird das veränderliche Übersetzungsverhältnis der
mechanischen Getriebeeinrichtung 7 über einen Kniehebel-Mechanismus realisiert. Wie 3 zeigt,
stützt
sich ein Kniehebel 40 mit einem ersten 41 Arm
an dem beispielsweise wie oben ausgeführten, translatorischen Getriebeausgangsglied 8 ab.
Ein zweiter Arm 42 stützt
sich am Gehäuse 9 des
elektromechanischen Bremskraftverstärkers ab. Beide Arme 41 und 42 sind über ein
Gelenk 43 miteinander gekoppelt. Auf das Gelenk 43 oder auch
einen der Arme 41 oder 42 wirkt eine Druckstange 44 ein,
um den Kniehebel 40 auszuspreizen.
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Die
Druckstange 44 wird beispielsweise durch eine Spindelschraube
eines Kugelgewindetriebs 45 oder eine Verlängerung
einer solchen Spindelschraube 46 gebildet. Diese Spindelschraube 46 ist
translatorisch bewegbar und wird über eine Kugelgewindemutter 47 angetrieben,
die ihrerseits durch den Antriebsmotor 6 in Drehung versetzt
wird. Dabei kann die Kugelgewindemutter 47 in einen Rotor
eines am Gehäuse 9 festgelegten
Elektromotors integriert sein.
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Anstelle
des in 3 dargestellten Motors 6 kann die Druckstange 44 auch
durch einen Linearantrieb beaufschlagt werden.
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4 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel mit
einer mechanischen Getriebeeinrichtung 7, die einem Kugelgewindetrieb ähnlich ist.
Der zugehörige Antriebsmotor 6 weist
einen am Gehäuse 9 festgelegten
Stator 50 und einen Rotor 51 auf, die konzentrisch
um die Kolbenstange 4 angeordnet sind. Die ebenfalls koaxial
zu der Kolbenstange 4 angeordnete Getriebeeinrichtung 7 umfasst
eine drehfest gelagerte, jedoch axial bewegbare Spindelschraube 52,
welche über
den Rotor 51 des Antriebsmotors 6 angetrieben
wird.
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Zur
Erzielung eines variablen Übersetzungsverhältnisses
weist die Spindelschraube 52 eine oder mehrere Nuten 53 auf,
die jeweils mit einem Vorsprung 54 an dem Rotor 51 kämmen. Die
Nuten 53 verlaufen schraubenförmig auf dem Außenumfang der
Spindelschraube 52, wobei deren Steigung von der dargestellten
Ruhestellung mit zunehmender Translation des Kolbens 5 bzw.
der Kolbenstange 4 abnimmt. Hierdurch wird in der Antrittsphase
zunächst
eine schnelle Axialbewegung der Spindelschraube 52 erhalten,
die im weiteren Verlauf einer Bremspedalbetätigung abnimmt, um eine hohe
Verstärkungskraft
zu ermöglichen. Über den
Verlauf der Nuten 53 kann die Übersetzungskennlinie sehr frei gestaltet
werden.
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Gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel umfasst
die mechanische Getriebeeinrichtung 7 ein Überlagerungsgetriebe 60 mit
drei Anschlüssen.
Bei der in 5 dargestellten Ausgestaltungsformen
ist dieses Überlagerungsgetriebe 60 als
Planetengetriebe ausgeführt.
Das Planetengetriebe umfasst ein Außenrad 61, ein Sonnenrad 62,
einen Planetenträger 63 sowie
an dem Planetenträger 63 drehbar
gelagerte Planetenräder 64,
die jeweils mit dem Außenrad 61 und
dem Sonnenrad 62 kämmen.
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Das
Sonnenrad 62 ist hierbei als Mutter 66 eines Kugelgewindetriebs 65 ausgeführt. Die
Mutter 66 treibt eine drehfest gelagerte Spindelschraube 67 an,
die koaxial um die Kolbenstange 4 angeordnet ist und gegen
den Mitnehmer 10 anläuft.
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An
einem der Anschlüsse
des Überlagerungsgetriebes 60,
beispielsweise an dem Außenrad 61 greift
der Antriebsmotor 6 beispielsweise über einen Schneckentrieb 68 an.
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Ein
weiterer Anschluss des Überlagerungsgetriebes 60 ist
mit einem der Getriebeeinrichtung 7 zuzurechnenden Hilfsmotor 69 gekoppelt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
treibt ein an der Ausgangswelle des Hilfsmotors 69 vorgesehenes Zahnrad 70 den
Planetenträger 63 an. Über die
Ansteuerung des Hilfsmotors 69 lässt sich das Übersetzungsverhältnis des
Planetengetriebes verändern. Im
Antrittsbereich arbeiten der Antriebsmotor 6 und der Hilfsmotor 69 gegensätzlich,
um eine hohe Übersetzung
und damit eine hohe Dynamik zu erzielen. Im Hochdruckbereich wird
Drehzahl des Hilfsmotors 69 vermindert oder die Wirkungsrichtung
des Hilfsmotors 69 umgekehrt, um ein geringeres Übersetzungsverhältnis und
damit höheres
Abtriebsmoment zu ermöglichen.
Dazu wird die Stellung des Kolbens 5 oder der Kolbenstange 4 mittels
eines Sensors erfasst.
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In
Abwandlung der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele,
bei denen das Getriebeausgangsglied 8 gegen den Mitnehmer 10 anläuft, kann das
Getriebeausgangsglied 8 mit dem Kolben 5 oder der
Kolbenstange 4 fest verbunden sein.
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Bei
allen vorstehend erläuterten
Ausführungsbeispielen
wird sowohl eine hohe Antrittsdynamik als auch eine hohe Verstärkungskraft
erzielt. Die Anpassung an die unterschiedlichen Phasen der Bremspedalbetätigung erfolgt
aufgrund der variablen mechanischen Getriebeeinrichtung unterbrechungsfrei,
so dass sich ein gutes Pedalgefühl
einstellt.
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- 1
- elektromechanischer
Bremskraftverstärker
- 2
- Bremspedal
- 3
- Hauptbremszylinder
- 4
- Kolbenstange
- 5
- Kolben
- 6
- Antriebsmotor
- 7
- mechanische
Getriebeeinrichtung
- 8
- Getriebeausgangsglied
- 9
- Gehäuse
- 10
- Mitnehmer
- 11
- Sensor
- 12
- Sekundärkolben
- 13
- Primärkreis
- 14
- Sekundärkreis
- 20
- Pleuel
- 21
- erstes
Ende
- 22
- zweites
Ende
- 23
- Zapfen
- 24
- Kurbelscheibe
- 30
- Kurvenscheibe
- 31
- Schubelement
- 40
- Kniehebel
- 41
- erster
Arm
- 42
- zweiter
Arm
- 43
- Gelenk
- 44
- Druckstange
- 45
- Kugelgewindetrieb
- 46
- Spindelschraube
- 47
- Kugelgewindemutter
- 50
- Stator
- 51
- Rotor
- 52
- Spindelschraube
- 53
- Nut
mit variabler Steigung
- 54
- Eingriffsvorsprung
- 60
- Überlagerungsgetriebe
- 61
- Außenrad
- 62
- Sonnenrad
- 63
- Planetenträger
- 64
- Planetenrad
- 65
- Kugelgewindetrieb
- 66
- Mutter
- 67
- Spindelschraube
- 68
- Schneckentrieb
- 69
- Hilfsmotor
- 70
- Zahnrad