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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Bremskrafterzeuger für eine hydraulische
Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem Gehäuse, zwei Kolbenanordnungen,
wobei eine erste Kolbenanordnung in einer ersten Zylinderbohrung
des Gehäuses
entlang einer ersten Bohrungslängsachse
verlagerbar aufgenommen ist und wobei eine zweite Kolbenanordnung in
einer zweiten Zylinderbohrung entlang einer zweiten Bohrungslängsachse
verlagerbar aufgenommen ist, einer Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung und
einem Krafteingangsglied, das mit einem Bremspedal koppelbar oder
gekoppelt ist, wobei bei einer Bewegung des Krafteingangsglieds
die Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung betätigbar ist und wobei nach Maßgabe der
Bewegung des Krafteingangsglieds die erste und die zweite Kolbenanordnung
verlagerbar sind.
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Eine
derartiger Bremskrafterzeuger ist beispielsweise aus dem Dokument
DE 37 15 209 A1 bekannt.
Dieser umfasst eine Tandem-Hauptbremszylinder-Anordnung, bei der
die beiden Kolbenanordnungen in den einander benachbarten Zylinderbohrungen
wirken, die hydraulisch miteinander gekoppelt sind. Bei einer Bremsung
wird über
ein Bremspedal auf den ersten Kolben eine Pedalbetätigungskraft ausgeübt, über die
der Bremsdruck dann in der hydraulischen Bremsanlage erzeugt wird.
Mit anderen Worten wird bei einem mit diesem Bremskrafterzeuger
ausgestatteten Bremssystem der zum Beaufschlagen der Radbremse am
Fahrzeug notwendige hydraulische Bremsdruck rein mechanisch allein
mit der Bremszylinderanordnung erzeugt.
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Nachteilig
wirkt sich bei einem derartigen direkt gekoppelten Bremssystem aus,
dass der Fahrer durch seine Betätigungsaktion
am Bremspedal in jedem Fall den hydraulischen Druck an den Radbremsen
beeinflusst. Solange dadurch die Bremssituation unterstützt wird,
ist dies unproblematisch. Sobald der Fahrer aber bezogen auf die
tatsächliche
Bremssituation falsch reagiert, indem er beispielsweise zu viel oder
zu wenig Bremsdruck einsteuert, können das Bremsverhalten, insbesondere
der Bremsweg, sowie die Spurtreue des Fahrzeugs verschlechtert werden, was
im schlimmsten Fall zu einem Unfall führen kann.
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Ein
weiterer Nachteil dieser Anordnung liegt darin, dass die beiden
Kolbenanordnungen in den korrespondierenden Zylinderbohrungen hydraulisch miteinander
gekoppelt sind. Daraus ergibt sich das Problem, dass bei einer Fehlfunktion,
insbesondere bei einer Leckage im Bereich der unmittelbar von einer
Bremspedalbetätigung
bewegten Kolbenanordnung, keine zuverlässige Ansteuerung der dieser nachgeschalteten
Kolbenanordnung und der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mehr möglich ist.
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Ferner
ist aus
DE 103 11
060 B4 ein Bremskrafterzeuger mit einer Tandem-Kolbenanordnung mit
zwei in einer gemeinsamen Gehäusebohrung hintereinander
aufgenommenen Kolbenanordnungen bekannt. Die beiden Kolbenanordnungen
begrenzen zwei Druckkammern in dem Gehäuse, die mit dem hydraulischen
Bremskreis in fluidischer Verbindung stehen. Eine Verlagerung der
Kolbenanordnungen erfolgt im Normalbetriebsfall über einen zusätzlichen
Servodruckkreis. Dies bedeutet, dass eine Betätigung des Bremspedals erfasst
wird und nach Maßgabe
der Pedalbetätigung
der Servodruckkreis angesteuert und dementsprechend die hintereinandergeschalteten
Kolbenanordnungen zum Aufbau eines Hydraulikdrucks verschoben werden.
Die tatsächlich
auf das Bremspedal aufgebrachte Pedalbetätigungskraft „verpufft" in einem solchen
Normalbetriebsfall jedoch. Um dem Fahrer dennoch ein vertrautes
Pedalwiderstandsgefühl
zu vermitteln, ist eine Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung vorgesehen. Diese
ist ebenfalls in Reihe mit der Tandem-Kolbenanordnung geschaltet, so dass
sich ein in axialer Richtung verhältnismäßig lang bauender Bremskrafterzeuger
ergibt. Diese verhältnismäßig großen Dimensionen
des Bremskrafterzeugers laufen jedoch der im modernen Kraftfahrzeugbau
herrschenden Bestrebung entgegen, wonach die verwendeten Komponenten
möglichst
wenig Bauraum einnehmen sollen, um den Fahrgastraum möglichst groß gestalten
zu können
und um die Vielzahl weiterer Komponenten im Motorraum kompakt unterbringen
zu können.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bremskrafterzeuger
der eingangs bezeichneten Art mit stark reduzierten äußeren Abmessungen
bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Bremskrafterzeuger der eingangs bezeichneten
Art gelöst,
wobei ferner vorgesehen ist, dass die Pedalgegenkraft-Simualtionseinrichtung
einen Simulatorkolben aufweist, der in einer dritten Zylinderbohrung
des Gehäuses
entlang einer dritten Bohrungslängsachse verlagerbar
aufgenommen ist, wobei die erste, zweite und dritte Zylinderbohrung
in dem Gehäuse
nebeneinander angeordnet sind.
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Erfindungsgemäß werden – im Gegensatz zu
der Anordnung gemäß
DE 103 11 060 B4 – die beiden
Kolbenanordnungen in separaten Zylinderbohrungen angeordnet.
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Diese
Zylinderbohrungen liegen nebeneinander. Darüber hinaus ist auch die Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung
mit der ihr zugeordneten Zylinderbohrung neben den beiden Zylinderbohrungen
angeordnet, die die erste und zweite Kolbenanordnung aufnehmen.
Insgesamt ergibt sich eine äußerst kompakte
Struktur einer Kolbenanordnung, die trotz ihrer kompakten und raumsparenden
Bauweise hinsichtlich der Bremswirkung dieselben Anforderungen erfüllt, wie
beispielsweise die Anordnung gemäß Dokument
DE 103 11 060 B4 .
Der wesentlichen Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das die
drei Zylinderbohrungen enthaltende Gehäuse in Richtung der Bohrungslängsachsen
erheblich kürzer
ausgebildet werden kann, als beim Stand der Technik, wo die Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung
in axialer Richtung seriell zu den Kolbenanordnungen angeordnet ist.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste, zweite und
dritte Bohrungslängsachse
im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Dadurch können die
in den einzelnen Zylinderbohrungen geführten Kolbenanordnungen und
der Simulationskolben im Wesentlichen in gleicher Richtung verlagert
werden, so dass bei einer Betätigung
keine Verkantungen oder Kippmomente auftreten können.
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Hinsichtlich
der Anordnungen der einzelnen Bohrungslängsachsen zueinander gibt es
erfindungsgemäß verschiedene
Möglichkeiten.
Eine erste Erfindungsvariante sieht vor, dass die erste, zweite und
dritte Bohrungslängsachse
im Wesentlichen in einer Ebene liegen. Dabei kann vorgesehen sein, dass
die erste Zylinderbohrung mit der ersten Kolbenanordnung und die
zweite Zylinderbohrung mit der zweiten Kolbenanordnung benachbart
angeordnet sind und dass die dritte Zylinderbohrung mit dem Simulatorkolben
neben dem Paar von Zylinderbohrungen für die Kolbenanordnungen angeordnet
ist. Bei dieser Ausführungsvariante
sind die erste und zweite Zylinderbohrung, welche die Kolbenanordnung
zur Bremsdruckerzeugung aufnehmen, in unmittelbarer räumlicher
Nähe zueinander
angeordnet und die Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung neben diesem
aus erster und zweiter Zylinderbohrung gebildeten Bohrungspaar.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass die dritte Zylinderbohrung
mit dem Simulatorkolben zwischen der ersten Zylinderbohrung mit
der ersten Kolbenanordnung und der zweiten Zylinderbohrung mit der
zweiten Kolbenanordnung angeordnet ist. Diese Ausführungsvariante kann
insbesondere so ausgestaltet sein, dass das Krafteingangsglied des
Bremskrafterzeugers in axialer Ausrichtung zu der Bohrungslängsachse
der dritten Zylinderbohrung verlagert wird, so dass die über das
Krafteingangsglied in den Bremskrafterzeuger eingeleitete Betätigungskraft
auf das Zentrum des Simulatorkolbens einwirkt. Dadurch kann ein
Auftreten von Querkräften
und Kippmomenten weiter unterdrückt
werden.
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Alternativ
zu einer Anordnung der einzelnen Bohrungslängsachsen in ein- und derselben
Ebene können
diese auch in verschiedenen Ebenen liegen. Eine vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die erste, zweite
und dritte Bohrungslängsachse
in einem achsorthogonalen Schnitt betrachtet die Ecken eines Dreiecks,
vorzugsweise eines gleichschenkligen Dreiecks, insbesondere eines
gleichseitigen Dreiecks bilden. Mit anderen Worten liegen die Schnittpunkte
der Bohrungslängsachsen
mit der achsorthogonalen Ebene allesamt auf einem Kreis. Bei der
Anordnung, bei der sie die Ecken eines gleichseitigen Dreiecks bilden,
lässt sich
ein Bremskrafterzeuger mit kleinstmöglichen Dimensionen in Richtung
quer zu den Bohrungslängsachsen
erreichen.
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Wie
nachfolgend noch im Detail erläutert wird
und eingangs bereits hinsichtlich des Stands der Technik gemäß
DE 103 11 060 B4 erklärt wurde,
ist es möglich,
dass bei einer Normalbetriebssituation lediglich die Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung vom
Bremspedal betätigt
wird. In einer Notbetriebssituation muss jedoch durch die Bremspedalbetätigung auch
jede der Kolbenanordnungen ansprechbar sein. Um dies bei der erfindungsgemäßen Anordnung
der Zylinderbohrungen in dem Gehäuse
erreichen zu können,
sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass mit dem Krafteingangsglied
ein in dem Gehäuse geführter Betätigungskolben
verbunden ist, wobei der Betätigungskolben
eine Betätigungsstirnfläche aufweist,
die von jeder der Kolbenlängsachsen
geschnitten wird. Mit anderen Worten wird die über das Krafteingangsglied
in den Bremskrafterzeuger eingeleitete Betätigungskraft auf den Betätigungskolben übertragen.
Dieser überträgt dann über seine
Stirnfläche
die Kraft im Normalbetriebsfall auf die Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung
und im Notbetriebsfall auf die Kolbenanordnungen zur mechanischen
Erzeugung einer Bremskraft. Der Betätigungskolben kann als separates
Bauteil oder integral mit dem Krafteingangsglied ausgebildet werden.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass der Betätigungskolben derart dimensioniert
ist, dass er in einer achsorthogonalen Projektionsfläche ihm
zugewandte Stirnflächen
der ersten und zweiten Kolbenanordnung sowie des Simulatorkolbens
umschließt. Dadurch
ist gewährleistet,
dass der Betätigungskolben
auch tatsächlich
alle drei Kolben, nämlich
den Simulatorkolben und die beiden Kolbenanordnungen zur Bremsdruckerzeugung,
im Notbetriebsfall zuverlässig
betätigen
kann.
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Um
den Grad der Bremspedalbetätigung
zu ermitteln, kann unmittelbar am Bremspedal eine Sensorik angebracht
sein, die die Auslenkung des Bremspedals, den zu rückgelegten
Pedalweg oder/und die Betätigungsgeschwindigkeit
des Bremspedals erfassen kann. Alternativ hierzu kann jedoch auch
eine Positionserfassungseinrichtung zur Erfassung der gegenwärtigen Betätigungsstellung
des Krafteingangsgliedes vorgesehen sein. In diesem Zusammenhang
sieht eine Ausführungsvariante
der Erfindung vor, dass die Positionserfassungseinrichtung eine
an dem Betätigungskolben
angebrachte bewegliche Komponente und eine an dem Gehäuse angeordnete
ortsfeste Komponente aufweist. Beispielsweise kann die bewegliche
Komponente ein Permanentmagnet sein und die ortsfeste Komponente
ein Hall-Sensor.
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Um
im Notbetriebsfall eine zuverlässige
Betätigung
der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung und
der Kolbenanordnungen zu ermöglichen,
sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die erste Kolbenanordnung
und die zweite Kolbenanordnung sowie der Simulatorkolben jeweils
einen zum Betätigungskolben
in Richtung der jeweiligen Bohrungslängsachse vorstehenden Kolbenstößel aufweisen, wobei
der Betätigungskolben
im Betätigungsfall
zumindest an dem Kolbenstößel des
Simulatorkolbens angreift, um diesen in der dritten Zylinderbohrung
zu verschieben.
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Wie
bereits ausgeführt,
ist im Normalbetriebsfall lediglich eine Betätigung des Simulatorkolbens
erwünscht.
Die Kolbenanordnungen zur Bremsdruckerzeugung werden anderweitig
betätigt,
beispielsweise durch einen nachfolgend noch näher beschriebene Servodruckkreis.
Daher ist im Normalbetriebsfall eine Kraftübertragung vom Betätigungskolben
auf die Kolbenanordnungen zu vermeiden. Um dies zu erreichen, sieht
eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass in einer Ausgangsstellung
der Kolbenstößel des
Simulatorkolbens mit seiner Stirnfläche an dem Betätigungskolben
anliegt und dass ein Lüftspiel zwischen
den Kolbenstößeln der
ersten und zweiten Kolbenanordnung und dem Betätigungskolben vorgesehen ist.
Das Lüftspiel
ist derart gewählt,
dass auch bei einem verzögerten
Ansprechen des Servodruckkreises im Normalbetriebsfall kein Kontaktieren der
Kolbenstößel durch
den Betätigungskolben
auftritt.
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Hinsichtlich
der Ausgestaltung der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung sieht
eine Ausführungsvariante
der Erfindung vor, dass der Simulatorkolben mit einer Simulationsfeder
auf den Betätigungskolben
zu gespannt ist. Die Simulationsfeder trägt zu der „synthetisch" erzeugten Pedalgegenkraft bei.
Gleichsam kann aber auch zusätzlich
oder alternativ ein fluidisches System in der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung
vorgesehen sein, beispielsweise ein hydraulisches oder pneumatisches System
mit einer Drossel.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht im Zusammenhang mit der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung
vor, dass in der dritten Zylinderbohrung ein Trennkolben vorgesehen
ist, der mit einer Vorspannfeder in Richtung zum Simulatorkolben
hin gegen einen Anschlag vorgespannt ist, wobei sich die Simulationsfeder
an dem Trennkolben abstützt, wobei
der Trennkolben eine von dem Simulatorkolben abgeschlossene Simulationskammer
von einer Sicherheitskammer trennt. Die Verwendung eines derartigen
Trennkolbens mit einer Sicherheitskammer bietet den Vorteil, dass
die Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung im Notbetriebsfall, in
dem im Wesentlichen die gesamte Pedalkraft zur Betätigung der
Kolbenanordnungen ausgenützt
werden soll, schnell und zuverlässig
deaktiviert werden kann. Auch hierauf wird im Folgenden noch im
Detail eingegangen.
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Wie
bereits mehrfach angedeutet, sieht eine bevorzugte Ausführungsvariante
der Erfindung vor, dass die erste und zweite Kolbenanordnung vermittels
eines hydraulischen Servodruckkreises bremswirksam verlagerbar ist.
Nach Maßgabe
der über
die Positionserfassungseinrichtung erfassten Pedalbetätigung wird
der Servodruckkreis angesteuert, welcher dann die erste und zweite
Kolbenanordnung entsprechend bremswirksam verlagert. Es sei nochmals
darauf hingewiesen, dass im Normalbetriebsfall, in dem der Servodruckkreis
ordnungsgemäß funktioniert, eine
Kraftübertragung
vom Bremspedal über
das Krafteingangsglied und dem Betätigungskolben auf die Kolbenanordnungen
nicht erfolgt. In diesem Fall wird lediglich der Simulatorkolben
der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung verlagert.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Servodruckkreis
eine separate Druckquelle aufweist. Der Servordruckkreis kann neben
der separaten Druckquelle auch einen Druckspeicher und eine steuerbare
Ventilanordnung umfassen, um das Ansprechverhalten zu verbessern
und Druckspitzen auszugleichen.
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Alternativ
zum Einsatz einer separaten Druckquelle kann erfindungsgemäß aber auch
vorgesehen sein, dass der Servodruckkreis mit der Druckquelle eines
hydraulischen Bremsregelsystems hydraulisch verbindbar ist. Dabei
kann es sich beispielsweise um ein Antiblockiersystem, eine Antischlupfregelung
oder dergleichen handeln.
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Erfindungsgemäß kann auch
vorgesehen sein, dass die erste Kolbenanordnung mit der ersten Zylinderbohrung
eine erste Bremsdruckkammer und die zweite Kolbenanordnung mit der
zweiten Zylinderbohrung eine zweite Bremsdruckkammer einschließt, wobei
in der ersten und zweiten Bremsdruckkammer in Folge einer Verlagerung
von erster und zweiter Kolbenanordnung ein in die hydraulische Bremsanlage übertragbarer
Hydraulikdruck aufgebaut wird.
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Ferner
sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die erste und zweite
Kolbenanordnung jeweils in eine bremswirkungslose Ausgangsstellung
vorgespannt sind. In diesem Zusammenhang kann das Bremsverhalten
dadurch verbessert werden, dass jeder Kolbenanordnung ein Druckentlastungsventil
zugeordnet ist, das bei einer Verlagerung der jeweiligen Kolbenanordnung
aus einer bremswirkungslosen Ausgangsstellung in die bremswirksame
Auslenkstellung eine Verbindung zwischen der jeweiligen Druckkammer
und einem druckentlasteten Reservoir unterbricht und bei Rückkehr aus
der bremswirksamen Auslenkstellung in die Ausgangsstellung die jeweilige
Druckkammer mit dem druckentlasteten Reservoir verbindet. Dadurch
wird der Druck in den Radbremseinheiten nach Beendigung des Bremsvorgangs
schneller abgebaut.
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Hinsichtlich
der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers in
der vorstehend mehrfach erwähnten
Normalbetriebssituation, in der der Servodruckkreis ordnungsgemäß funktioniert
und eine Verlagerung der ersten und zweiten Kolbenanordnung über den
Servodruckkreis möglich ist,
und einer Notbetriebssituation, in der der Servodruckkreis aufgrund
von Leckagen oder eines Defekts an der Druckquelle nicht ordnungsgemäß funktioniert,
ist folgendes auszuführen.
Erfindungsgemäß ist hierzu
bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen,
dass in einer Normalbetriebssituation mit funktionierendem Servodruckkreis
die erste und zweite Kolbenanordnung nach Maßgabe der Pedalbetätigung unter
Nutzung des Servodrucks aus dem Servodruckkreis bremswirksam verlagerbar
sind. Hinsichtlich der Ansteuerung der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung
wird bei einer Ausführung
mit Sicherheitskammer in der Normalbetriebssituation bei funktionierendem
Servodruckkreis die Sicherheitskammer mit Servodruck aus dem Servodruckkreis
beaufschlagt. Dadurch wird ein Verschieben des Trennkolbens verhindert.
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Wie
bereits erwähnt,
wird in einer Notbetriebssituation bei nicht ordnungsgemäß funktionierendem
Servodruckkreis nach durchlaufenem Lüftspiel die erste und zweite
Kolbenanordnung über
den Betätigungskolben
verlagert. Hinsichtlich der Sicherheitskammer ist in der Notbetriebssituation
vorgesehen, dass diese mit dem druckneutralen Reservoir verbunden
wird. Dadurch verschiebt sich der Trennkolben in Folge einer Pedalbetätigung im
Wesentlichen widerstandslos, so dass die Simulationsfeder, welche
sich an dem Trennkolben abstützt,
gleichsam mitwandert und nicht komprimiert wird. In der Folge ergibt
sich auch keine Simulationskraft, die vom Fahrer zu sätzlich zu
der von den Druckkammern im Rahmen der Bremskrafterzeugung herrührenden
Gegenkraft überwunden
werden müsste.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine mit dem Bremskrafterzeuger der vorstehend
beschriebenen Art ausgeführte
Kraftfahrzeugbremsanlage.
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Im
Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der beiliegenden
Figuren erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Übersichtsdarstellung
eines erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers,
wie er in eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage integriert
ist;
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2 eine
vergrößerte schematische
Darstellung des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers
nach 1;
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3 eine
zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers
in einer 2 entsprechenden Darstellung;
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4 der
in 3 dargestellte Bremskrafterzeuger, wie er in eine
zu 1 alternativ ausgeführten Bremskraftanlage integriert
ist;
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5 eine
dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers
in Detaildarstellung;
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6 der
Bremskrafterzeuger gemäß 5,
integriert in die Kraftfahrzeugbremsanlage gemäß 4;
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7 eine
perspektivische Darstellung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers
und
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8 eine
schematische Darstellung zur Anordnung von erster und zweiter Kolbenanordnung und
Simulatorkolben in der Ausführungsform
gemäß 7.
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In 1 und 2 ist
ein erfindungsgemäßer Bremskrafterzeuger
schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet,
wobei der Bremskrafterzeuger in 1 integriert
in eine Kraftfahrzeugbremsanlage und in 2 in vergrößerter schematischer
Darstellung gezeigt ist.
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Der
Bremskrafterzeuger 10 umfasst ein Gehäuse 12, in das drei
Zylinderbohrungen 14, 16 und 18 eingearbeitet
sind. Die Zylinderbohrung 18 ist abgestuft ausgebildet
und weist eine als Anschlag wirkende Schulter 20 auf. Die
Zylinderbohrung 14 nimmt eine erste Kolbenanordnung 22 auf,
die in Richtung einer Bohrungslängsachse
A innerhalb der Zylinderbohrung 14 verlagerbar ist. Die
Zylinderbohrung 16 nimmt eine zweite Kolbenanordnung 24 in
Richtung der Bohrungslängsachse
B verlagerbar auf. In der dritten abgestuften Zylinderbohrung 18 ist
ein Simulatorkolben 26 einer Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung 52 aufgenommen,
der ebenfalls in Richtung der Bohrungslängsachse C verlagerbar geführt ist.
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In
der ersten und zweiten Zylinderbohrung 14 und 16 ist
jeweils ein Querstift 28 und 30 angebracht, der
in einer in Längsrichtung
verlaufenden Ausnehmung der Kolbenanordnungen 22 und 24 geführt ist,
wie durch deren nicht schraffierten Mittelbereich in 2 gezeigt.
Die erste Kolbenanordnung 22 ist über eine Rückstellfeder 32 in
Anlage mit dem Querschnitt 28 in die in 2 gezeigte
Ausgangsstellung vorgespannt. Gleichermaßen ist die zweite Kolbenanordnung 24 über eine
Rückstellfeder 34 in Anlage
mit dem Querschnitt 30 in die in 2 gezeigte
Ausgangsstellung vorgespannt.
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Die
Kolbenanordnung 22 ist an ihrem in 4 linken
Endbereich mit einer Dichtung 36 versehen und schließt somit
eine Druckkammer 38 mit der Zylinderbohrung 14 ein.
Gleichermaßen
ist die Kolbenanordnung 24 mit einer entsprechenden Dichtung 40 versehen
und schließt
eine Druckkammer 42 ein.
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In
diesen in 2 linken Endabschnitten der Kolbenanordnungen 22 und 24 sind
Ventilelemente 44 und 46 vorgesehen, die einen
Ventilteller und einen Ventilstößel aufweisen.
In der in 2 gezeigten Ausgangsstellung
sind die Ventilelemente 44 und 46 in geöffneter
Position und sorgen so für
eine fluidische Verbindung zwischen der Druckkammer 38 und 42 und
einer druckentlasteten Reservoirleitung 48 und 50.
Die beiden Druckkammern 38 und 42 sind über Fluidleitungen 53 und 55 mit
dem hydraulischen Bremskreis verbunden, wie in 1 gezeigt.
Die Reservoirleitungen 48 und 50 laufen hingegen
zu einem druckfreien Fluidreservoir 54.
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Jede
der Kolbenanordnungen 22 und 24 ist mit einem
Kolbenstößel 56 und 58 versehen.
Die beiden Kolbenstößel 56 und 58 ragen
in 2 nach rechts aus den Zylin derbohrungen 14 und 16 hervor. Sie
sind über
Dichtungen 60 und 62 dichtend in einer Gehäusewand 64 geführt. Ferner
weisen die Kolbenanordnungen 22 und 24 Dichtungsflansche
mit korrespondierenden Dichtungen 66 und 68 auf.
Die Dichtungsflansche 66, 68 schließen mit
der Gehäusewand 64 Servodruckkammern 70 und 72 mit
ein, die über
Servodruckleitungen 74 und 76 mit einem Servodruckkreis 80 gekoppelt
sind (siehe 1).
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Auch
der Simulatorkolben 26 ist über eine Dichtung 82 fluiddicht
in der Zylinderführung 18 geführt. Er
ist durch eine Rückstellfeder 84 gegen
einen Sicherungsring 86 vorgespannt. Die Rückstellfeder 84 stützt sich
an einem Trennkolben 88 ab, der dichtend in dem durchmessergrößeren Teil
der abgestuften Zylinderbohrung 18 geführt ist. Der Trennkolben 88 ist über eine
Rückstellfeder 90 gegen
die Schulter 20 vorgespannt. Der Trennkolben 88 weist
in seinem zentralen Bereich ein dem Simulatorkolben 26 zugewandtes
gummielastisches Dämpfungskissen 92 auf, das
gegebenenfalls ein Auftreffen des in 2 nach links
vorragenden Stößelansatzes
des Simulatorkolbens 26 dämpft. Die Rückstellfeder 90 stützt sich
mit ihrem in 2 linken Ende an dem Gehäuse 12 ab. Die
von dem Simulatorkolben 26 und dem Trennkolben 88 eingeschlossene
Simulationskammer 94 ist über ein Fluidleitung 96 über ein
fluidisches Dämpfungssystem,
das eine Drossel 98 und ein Rückschlagventil 100 aufweist,
mit dem Reservoir 54 verbunden. Auch der Simulatorkolben 26 weist
einen in 2 nach rechts aus der abgestuften
Zylinderbohrung 18 vorstehenden Ventilstößel 102 auf.
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In
dem Gehäuse
ist darüber
hinaus ein Betätigungskolben 104 geführt, der
ein Krafteingangsglied 106 aufnimmt. Das Krafteingangsglied 106 ist mit
einem Bremspedal 108 gekoppelt. Der Betätigungskolben 104 weist
an seinem in 2 unteren Ende einen fest installierten
Permanentmagneten 110 auf, der mit einem am Gehäuse fest
installierten Hall-Sensor 112 zur Positionserfassung zusammenwirkt.
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Eine
Bewegung des Betätigungskolbens 104 in
dem Gehäuse 12 in 2 nach
rechts ist über
einen Sicherungsring 114 begrenzt, der die gezeigte Ausgangsstellung
bestimmt. Der Betätigungskolben 104 wird über den
Simulatorkolben 26 und die mit diesem zusammenwirkende
Rückstellfeder 84 an den
Sicherungsring 114 angelegt, wobei sich dabei der Simulatorkolben 26 etwa
auch in Anlage mit dem Sicherungsring 86 befindet.
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In 2 erkennt
man schließlich,
dass die beiden Kolbenstößel 56 und 58 in
der in 2 gezeigten Ausgangsstellung im Abstand eines
Lüftspiels
s zur einer Stirnflä che 116 des
Betätigungskolbens 104 angeordnet
sind. Hingegen liegt die Stirnfläche
des Kolbenstößels 102 des
Simulatorkolbens 126 in Kontakt mit der Stirnfläche 116 des
Betätigungskolbens 104.
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In 1 erkennt
man, dass der Servodruckkreis 80 eine über einen Motor 118 angetriebene Pumpe 120 aufweist.
Diese fördert
Hydraulikfluid aus dem Reservoir 54 in eine Fluidleitung 122.
Die Fluidleitung 122 enthält eine Abzweigung mit einem Überdruckventil 124.
Der Servodruckkreis 80 weist ferner einen Druckspeicher 126 auf,
der durch Ansteuerung eines Zwei-Wege-Ventils 128 mit Druckfluid
von der Pumpe 120 beschickt werden kann. Zur Ansteuerung des
Zwei-Wege-Ventils 128 ist ein Drucksensor 130 vorgesehen,
der mit einer elektronischen Steuereinheit 132 gekoppelt
ist. Ferner ist mit der elektronischen Steuereinheit 132 ein
weiteres Zwei-Wege-Ventil 134 zum
Zuführen
von Servodruck-Fluid über
die Leitung 76 zu den Servodruckkammern 70 und 72 vorgesehen.
Ein weiteres Zwei-Wege-Ventil 136 ist zur Druckentlastung
der Fluidleitung 76 über die
elektronische Steuereinheit 132 ansteuerbar.
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Das
hydraulische Bremssystem, das über die
Druckleitungen 53 und 55, das aus den Druckkammern 38 und 40 mit
Druckfluid in Folge einer Bremsbetätigung beschickbar ist, umfasst
eine Radschlupfriegeleinrichtung 138, die mit Radbremseinheiten 140, 142, 144 und 146 bremswirksam
zusammenarbeitet. Die beiden Druckleitungen 53 und 55 sind
jeweils mit Drucksensoren 148 und 150 versehen.
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Wie
man sowohl in 1 als auch in 2 erkennt,
ist der Bremskrafterzeuger 10 gemäß der Erfindung verhältnismäßig kompakt
ausgebildet. Dies wird dadurch erreicht, dass die Zylinderbohrungen 14, 16 und 18 in
dem Gehäuse 12 nebeneinanderliegend
angeordnet sind und dass ihre Längsachsen
A, B und C im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
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Im
Normalbetrieb, das heißt
bei ordnungsgemäß funktionierendem
Servordruckkreis, wird das Bremspedal 108 betätigt. Daraufhin
wird das Krafteingangsglied 106 in entsprechender Weise
in das Gehäuse 12 hinein
verlagert. Dies wird mit dem sich verlagernden Permanentmagneten 110 über den
Positionssensor 112 erfasst und an die elektronische Steuereinheit 132 gemeldet.
Die elektronische Steuereinheit 132 steuert dementsprechend
den Servodruckkreis 80 an. Dies bedeutet, dass über das Zwei-Wege-Ventil 134 und
die Fluidleitung 76 Druckfluid in die Servodruckkammern 70 und 72 geleitet wird.
Daraufhin werden die Kolbenanornungen 22 und 24 in
den Zylinderbohrungen 14 und 16 in 2 nach
links verlagert. In der Folge dieser Verlagerung heben sich die
Ventilelemente 44 und 46 von den Querstiften 28 und 30 ab
und schließen.
Daraufhin kommt es zu einem Druckaufbau in den Druckkammern 38 und 42.
Das unter Druck gesetzte Bremsfluid wird über die Fluidleitungen 53 und 55 in üblicher Weise über eine
Radschlupfregeleinrichtung 138 an die Radbremseinheiten 140, 142, 144 und 146 geleitet,
so dass dort eine Bremswirkung entsteht.
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Kehrt
man zurück
zu 2, so ist festzustellen, dass die Verlagerung
des Betätigungskolbens 104 in
Folge der Pedalbetätigung
lediglich auf den Simulatorkolben 26 übertragen wird. Durch das Beschicken
der Servodruckkammern 70 und 72 mit Servodruckfluid
werden, wie vorstehend geschildert, die beiden Kolbenanordnungen 22 und 24 in 2 nach links
verlagert. Der Spalt s wird daher im Wesentlichen aufrecht erhalten.
Am Bremspedal 108 spürt der
Fahrer lediglich die von der Pedalsimulationseinrichtung 52 herrührende simulierte
Pedalgegenkraft. Hierzu ist anzumerken, dass der Servodruck über die Fluidleitung 76 auch
in eine von dem Trennkolben 88 mit dem Gehäuse 12 eingeschlossene
Sicherheitskammer 152 geleitet wird. Aufgrund des relativ
hohen Servodrucks verbleibt der Trennkolben 88 daher trotz der
von der Pedalbetätigung
einwirkenden Kraft in Position am Anschlag 20. Die Simulationsfeder 84 wird
in Folge der Verschiebung des Simulatorkolbens 26 hingegen
komprimiert. Ferner wird in der Simulationskammer 94 enthaltenes
Hydraulikfluid über
die Fluidleitung 96 durch die Drossel 98 in das
Fluidreservoir 54 gedrückt.
Die sich daraus ergebenden Widerstände sind am Pedal 108 als
Gegenkraft spürbar.
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Bei
Freigabe des Bremspedals 108 bewegt sich der Betätigungskolben 104 bedingt
durch die Federvorspannung der Rückstellfeder 84 in
seine in 2 gezeigte Ausgangsstellung
zurück.
Diese Rückwärtsbewegung
wird erneut über
den Positionssensor 112 und den sich bewegenden Permanentmagneten 110 erfasst
und an die elektronische Steuereinheit 132 gemeldet. Diese
reduziert entsprechend den Servordruck, um auch die Bremswirkung an
den Radbremseinheiten 140 bis 146 zu reduzieren.
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In
einer Notbetriebssituation, in der der Servordruckkreis 80 nicht
ordnungsgemäß funktioniert, beispielsweise
weil die Pumpe 120 oder deren Ansteuerung ausgefallen ist,
können
die Kolbenanordnungen 22 und 24 mangels Servodrucks
nicht über den
Servodruckkreis verschoben werden. Um das Fahrzeug dennoch abbremsen
zu können,
können die
Kolbenanordnungen 22 und 24 nach Durchlaufen des
Lüftspiels
s mechanisch über
den Betätigungskolben 104 verlagert
werden. Aufgrund der Tatsache, dass eine Servodruckunterstützung unterbleibt, bleibt
auch die Sicherheitskammer 152 druckfrei, so dass sich
der Trennkolben 88 entgegen der verhältnismäßig geringen Rückstellkraft
der Rückstellfeder 90 in 2 nach
links verlagern kann. Bei einer Pedalbetätigung wird demnach der Simulatorkolben 26 in 2 nach
links bewegt, wobei die verhältnismäßig steife
Simulationsfeder 84 weitgehend unkomprimiert bleibt. Hingegen
gibt der Trennkolben 88 in 2 nach links
nach. Eine Verlagerung des Simulatorkolbens 26 erfolgt
daher zunächst
widerstandsfrei bis das Lüftspiel
s geschlossen ist. Dann legt sich die Stirnfläche 116 an die dieser
zugewandten Stirnflächen
der Kolbenstößel 56 und 58 an.
In Folge einer weiteren Verlagerung werden die Kolbenanordnungen 22 und 24 in 2 unmittelbar
mechanisch durch die Pedalbetätigung
nach links verlagert, woraufhin sich eine mechanisch erzeugte Bremswirkung ergibt.
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Erfindungsgemäß lässt sich
der servodruckunterstützte
Normalbremsbetrieb und die Betätigung der
Kolbenanordnungen 22 und 24 über das Bremspedal in gleicher
Weise vollziehen, wie beim Stand der Technik, nur eben durch einen
erheblich kompakter gestalteten Bremskrafterzeuger, bei dem die
Zylinderbohrungen 14, 16, 18 nebeneinander
in einer Ebene liegend mit parallelen Bohrungslängsachsen A, B und C angeordnet
sind.
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Im
Folgenden soll auf die zweite Ausführungsform gemäß 3 und 4 eingegangen werden.
Zur Erleichterung der Beschreibung und zur Vermeidung von Wiederholungen
werden für
gleichwirkende Komponenten dieselben Bezugszeichen wie bei der Beschreibung
der ersten Ausführungsform
gemäß 1 und 2 verwendet,
jedoch mit dem kleinen Buchstaben „a" nachgestellt.
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Die
Ausführungsform
gemäß 3 des Bremskrafterzeugers 10a unterscheidet
sich von dem Bremskrafterzeuger 10 gemäß 2 lediglich darin,
dass die Pedalsimulationseinrichtung ohne Trennkolben 88 ausgeführt ist.
Vielmehr ist die Rückstellfeder 84a länger ausgeführt und
stützt
sich am Grund der in 3 nicht abgestuften Zylinderbohrung 18a ab.
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Allerdings
unterscheidet sich die Einbindung des Bremskrafterzeugers 10a in
die Bremsanlage erheblich von der Ausführungsform gemäß 1.
Anders als bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1, bei
dem über
die beiden Fluidleitungen 53 und 55 alle vier
Radbremseinheiten 140 bin 146 mit Hydraulikfluid
beschickt werden und bei der eine separate Druckquelle für den Servodruckkreis 80 vorgesehen
ist, werden über
die Fluidleitungen 53a und 55a bei der Ausführungsform
gemäß 4 nur
die beiden den Vorderrädern
zugeordneten Radbremseinheiten 140a und 142a unmittelbar
mit Hydralikfluid beschickt, welches aus dem Fluidreservoir 54a entnehmbar
ist.
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Die
Servokammern 70a und 72a werden von Hydraulikpumpen 160a und 162a sowie über ein
zwischengeschaltetes elektromagnetisches Steuerventil 164a beschickt.
Ferner ist über
die Fluidleitung 96a, die in die Simulationskammer 194a mündet, eine
Gegenkrafterzeugungseinrichtung 166a vorgesehen, die ebenfalls über eine
Drossel 98a mit der Simulationskammer 94a kommuniziert.
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Man
erkennt in 4, dass Hydraulikfluid von den
Pumpen 160a und 162a über das elektromagnetische
Steuerventil 164a in die Fluidleitung 168a geleitet
werden kann. Von dieser Fluidleitung 168a lassen sich durch
Ansteuern der Steuerventile 170a und 172a die
beiden den Hinterrädern
zugeordnete Radbremseinheiten 144a und 146a mit
Hydraulikfluid beschicken. Ferner lässt sich durch Öffnen der
Steuerventile 174a und 176a sowie 178a und 180a Servofluid
in die Servodruckleitungen 74a und 76a einleiten
beziehungsweise von diesen ableiten. Die beiden Steuerventile 182a und 186a dienen
zur Druckentlastung der beiden Radbremseinheiten 144a und 146a.
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Ein
Steuerventil 188a dient zur Druckentlastung der Simulationskammer 94a.
Ein Steuerventil 190a dient dazu, eine Verbindung zwischen
den Radbremseinheiten 144a und 146a zu dem Reservoir 54a bereitzustellen.
Ein Steuerventil 192a dient dazu die Gegenkraft der Gegenkrafterzeugungseinrichtung 166a mit
dem Fluidreservoir 54a zu verbinden und für eine Druckentlastung
zu sorgen.
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Im
gesamten System sind eine Mehrzahl von Drucksensoren 194a, 196a, 198a und 200a vorgesehen,
die jeweils zur Drucküberwachung
dienen und eine Steuerung des Bremssystems nach Maßgabe der
erfassten Druckwerte ermöglichen.
Der Drucksensor 194a dient zur Steuerung einer Beschickung des
Druckspeichers 126a. Der Drucksensor 196a dient
zur Erfassung des Drucks in der Simulatorkammer 94a. Der
Drucksensor 198a dient zur Erfassung des Drucks zur Beschickung
der Radbremseinheiten 144a und 146a, der gleichsam
als Servodruck genutzt wird. Der Drucksensor 200a dient
zur Steuerung des Ventils 190a zwecks einer Entlastung
der Radbremseinheiten 144a und 146a.
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Die
Funktionsweise des Bremskrafterzeugers 10a gemäß 4 entspricht
im Wesentlichen der Funktionsweise des Bremskrafterzeugers 10 gemäß 2.
In einer Notbetriebssituation wird jedoch die Simulationskammer 94a über das
Ventil 180a mit dem Fluidreservoir 54a verbunden,
so dass eine Druckentlastung stattfinden kann. Es muss dann nur noch
der Widerstand der Simulationsfeder 84a überwunden
werden.
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Im
Folgenden wird die dritte Ausführungsform
mit Bezug auf 5 und 6 erläutert. Wiederum
sollen nur die Unterschiede zu den vorangehenden Ausführungsformen
beschrieben werden, wobei für
gleichwirkende Komponenten dieselben Bezugszeichen, jedoch mit dem
Kleinbuchstaben „b" nachgestellt, verwendet
werden.
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Der
Bremskrafterzeuger 10b gemäß 5 und 6 unterscheidet
sich von dem Bremskrafterzeuger 10a gemäß 3 dadurch,
dass die Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung 52b in
der Mitte zwischen den beiden Zylinderbohrungen 14b und 16b angeordnet
ist, welche die Kolbenanordnungen 22b und 24b aufnehmen.
Die beiden Kolbenstößel 56b und 58b sind
wiederum im Abstand s von der mit diesen in Kontakt tretenden Stirnfläche des
Betätigungskolbens 104b angeordnet,
wohingegen der Kolbenstößel 102b des
Simulatorkolbens 26b an dem Betätigungskolben 104b anliegt.
Die Stirnflächen,
die mit den Kolbenstößeln 22b, 24b und 102b zusammenwirken,
sind in korrespondierenden Öffnungen
in dem Betätigungskolben 104b vorgesehen.
Die drei Bohrungslängsachsen
A, B und C sind zueinander parallel und liegen in einer Ebene. Das
Gehäuse 12b ist
zweiteilig ausgebildet und weist an seinem in 5 rechten
Bereich einen Gehäusedeckel 202b auf.
In diesem Gehäusedeckel 202b ist
eine zentrale Öffnung
vorgesehen, in der der Betätigungskolben 104b über seinen
Kolbenschaft 204b entlang der Längsachse C verlagerbar geführt ist.
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Die
Rückstellfedern 32b und 34b der
Kolbenanordnungen 22b und 24b sind nicht in den
Druckkammern 38b angebracht, sondern in dem druckneutralen
Bereich davor. Sie stützen
sich an einer Durchmesserstufe um Gehäuse 12b ab. Zur dichtenden Führung der
Kolbenstößel 56b und 58b sind
Führungsbuchsen 206b und 208b in
dem Gehäuse 12b angebracht.
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Die
Besonderheit des Bremskrafterzeugers 10b gemäß 5 liegt
darin, dass die Bremskräfte über das
Krafteingangsglied koaxial in den Betätigungskolben 104b eingeleitet
werden und dass diese dann auch koaxial auf den Simulatorkolben 26b übertragen
werden. Dadurch können
Querkräfte
und Kippmomente unterbunden werden.
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Die
Einbindung des Bremskrafterzeugers 10b gemäß 5 in
die Kraftfahrzeugbremsanlage erfolgt in gleicher Weise, wie mit
Bezug auf 4 für das zweite Ausführungsbeispiel
und den dortigen Bremskrafterzeuger 10a beschrieben.
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7 und 8 zeigen
eine vierte Ausführungsform
der Erfindung. Wiederum werden für gleichwirkende
Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet, wie bei der Beschreibung
der ersten drei Ausführungsbeispiele,
jedoch mit dem Kleinbuchstaben „c" nachgestellt.
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In 7 erkennt
man, dass die sich durch die drei Kolbenstößel 56c, 58c und 102c in
Längsrichtung
erstreckenden Längsachsen
A, B und C zwar zueinander parallel verlaufen, sich im Gegensatz
zu den ersten drei Ausführungsbeispielen
jedoch nicht in einer Ebene befinden. Vielmehr sind die Kolbenstößel 56c, 58c und 102c in
dem Gehäuse 12c des
Bremskrafterzeugers 10c so angeordnet, dass sie, wie in 8 gezeigt,
mit ihren auf den Längsachsen
A, B, C liegenden Mittelpunkten auf einer virtuellen Kreislinie 210c liegen
und ein punktiert dargestelltes gleichseitiges Dreieck aufspannen.
Dadurch kann die gesamte Anordnung kompakter ausgestaltet werden.
Insbesondere kann die mit den Kolbenstößeln 56c, 58c und 102c in
den verschiedenen Betriebssituationen in Kontakt tretende Stirnfläche des
Betätigungskolbens
(in 7 und 8 nicht gezeigt) mit dem kleinstmöglichen
Durchmesser ausgebildet werden.
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7 zeigt
einen äußerst kompakt
ausgestalteten Bremskrafterzeuger 10c, dessen Funktionsweise
den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen entspricht.