DE102008038320A1

DE102008038320A1 - Bremsbetätigungseinheit

Info

Publication number: DE102008038320A1
Application number: DE102008038320A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. Böhm; Steffen Linkenbach; Uwe Bach; Wolfgang Ritter; Ronald Bayer; Jens Bacher; Michael Vogt; Holger Von Hayn; Johann Jungbecker
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2009-05-28
Also published as: KR20100103518A; CN101980907A; WO2009068404A3; WO2009068404A2; US20100242469A1

Abstract

Eine Bremsbetätigungseinheit für Kraftfahrzeuge umfasst einen Hauptbremszylinder, eine dem Hauptbremszylinder vorgeschaltete Verstärkerstufe sowie einer Antriebseinheit zum Antrieb der Verstärkerstufe. Um komfortable Bremsungen zu ermöglichen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Übertragung sowohl der Betätigungskraft als auch der Verstärkungskraft auf den Primärkolben (11) des Hauptbremszylinders (1) mittels eines mindestens ein elastisches Element (8) aufweisenden Kraftübertragungsmoduls (9) erfolgt, das im Primärkolben (11) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsbetätigungseinheit, bestehend aus einem mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder, an den Radbremsen eines Kraftfahrzeugs angeschlossen sind, einer dem Hauptbremszylinder vorgeschalteten Verstärkerstufe sowie einer Antriebseinheit zum Antrieb der Verstärkerstufe, die durch einen Elektromotor gebildet ist, wobei zwischen dem Bremspedal und einem Primärkolben des Hauptbremszylinders eine Kolbenstange zur Übertragung einer Betätigungskraft vorgesehen ist, und wobei die Verstärkerstufe in einem Verstärkergehäuse angeordnet ist und ein erstes Untersetzungsgetriebe aufweist, das durch einen Kugelgewindetrieb gebildet ist, dessen Gewindemutter über ein zweites Untersetzungsgetriebe von dem Elektromotor angetrieben wird und dessen Gewindespindel die von der Verstärkerstufe erzeugte Verstärkungskraft auf den Primärkolben überträgt.
Eine derartige Bremsbetätigungseinheit ist beispielsweise aus der DE 199 39 950 A1 bekannt. Der Hauptbremszylinder und die Verstärkerstufe mit ihrem elektromechanischen Antrieb bilden einen Druckgenerator, der einen Bremsdruck erzeugt, der einer Summe einer vom Fahrzeugführer erzeugten Betätigungskraft sowie einer von der Verstärkerstufe erzeugten Verstärkerkraft entspricht. Das Besondere an der vorbekannten Bremsbetätigungseinheit sind u. a. ein Eingangssensor zum Erfassen der durch einen Fahrer erzeugten Betätigungskraft sowie eine Steuereinheit, die in Abhängigkeit von vom Eingangssensor gelieferten Signalen den elektromechanischen Antrieb der Verstärkerstufe ansteuert.
Als nachteilig wird bei der vorbekannten Bremsbetätigungseinheit die Art der Übertragung der Kräfte zwischen einer vom Fahrer betätigten Druckstange sowie einem Ausgangsglied der Verstärkerstufe empfunden, die durch direkten mechanischen Kontakt der genannten Komponenten erfolgt. Aus dem erwähnten mechanischen Anschlag der Kolbenstange sowie der Gewindespindel am Primärkolben des Hauptbremszylinders resultiert, insbesondere bei stärkeren Bremsungen, eine erhebliche Beeinträchtigung des Fahrkomforts.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsbetätigungseinheit der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, mit der, insbesondere bei großen Betätigungskräften bzw. damit zusammen hängenden Bremsvorgängen, ein hohes Maß an Fahrkomfort erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 1 oder 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung. Die einander entsprechenden oder identischen Teile der beiden Ausführungsvarianten sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Zeichnung zeigen:
1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes;
2 einen vereinfachten Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in Ausgangsstellung und
3 die Ausführungsform gemäß 2 in einer Teilbremsstellung.
Die in 1 in einem Axialschnitt dargestellte Bremsbetätigungseinheit besteht im Wesentlichen aus einem Hauptbremszylinder 1, vorzugsweise einem Tandemhauptzylinder, einer dem Hauptbremszylinder 1 wirkungsmäßig vorgeschalteten Verstärkerstufe 2 sowie einer Antriebseinheit 3, die dem Antrieb der Verstärkerstufe 2 dient und durch einen Elektromotor 23 gebildet ist. Zur Ansteuerung der erfindungsgemäßen Bremsbetätigungseinheit ist ein nicht gezeigtes Bremspedal vorgesehen, mit dem eine Kolbenstange 4 gekoppelt ist, die in kraftübertragender Verbindung mit einem ersten Kolben bzw. Primärkolben 11 des Hauptbremszylinders 1 steht. Ein zweiter bzw. Sekundärkolben des Hauptbremszylinders ist mit dem Bezugszeichen 26 versehen, wobei die beiden Hauptzylinderkolben 11, 26 näher nicht bezeichnete Druckräume begrenzen, an die Radbremsen eines Kraftfahrzeuges angeschlossen sind. Der Antrieb der Verstärkerstufe 2 erfolgt mittels eines ersten Untersetzungsgetriebes 6, das als ein Kugelgewindetrieb ausgebildet ist, dessen Gewindemutter 16 unter Zwischenschaltung eines zweiten Untersetzungsgetriebes 7 vom Elektromotor 23 angetrieben wird. Die Übertragung des vom Elektromotor 23 erzeugten Drehmomentes auf die Gewindemutter 16 erfolgt mittels eines Antriebsriemens, der das Bezugszeichen 18 trägt und der zusammen mit zwei Riemenscheiben 20, 21 ein zweites Untersetzungsgetriebe 7 bildet. Die erste Riemenscheibe 20 sitzt dabei auf einer Abtriebswelle 24 des Elektromotors 23, während die Riemenscheibe 21 größeren Durchmessers am in der Zeichnung rechten Ende der vorhin genannten Gewindemutter 16 angeordnet ist. Das erste Untersetzungsgetriebe 6 ist dabei vorzugsweise in einem Verstärkergehäuse 5 angeordnet, in dem ein Radiallager 19 vorgesehen ist, in dem die vorhin erwähnte Gewindemutter 16 gelagert ist. Das Ausgangsglied der Verstärkerstufe 2 wird durch die Gewindespindel 15 des Kugelgewindetriebs 6 gebildet.
Wie 1 außerdem zu entnehmen ist, erfolgt die Übertragung der beiden bei der Betätigung der erfindungsgemäßen wirkenden Kräfte, nämlich einer auf das Bremspedal und somit auf die Kolbenstange 4 wirkenden Betätigungs- oder Eingangskraft sowie einer vom Gewindespindel 15 aufgebrachten Verstärkungskraft, auf den Primärkolben 11 mittels eines Kraftübertragungsmoduls 9, das von einer sich ins Innere des Verstärkergehäuses 5 hinein erstreckenden axialen Verlängerung 38 des Primärkolbens 11 aufgenommen wird. Das Kraftübertragungsmodul 9 besteht im Wesentlichen aus einer zylindrischen Druckhülse 10, einem darin gelagerten elastischen Element 8 sowie einem zweiteiligen Führungsring 12, 13, in dem das vordere Ende der Kolbenstange 4 radial geführt wird. Zu diesem Zweck weist die Kolbenstange 4 in ihrem innerhalb des Führungsringes 12 liegenden Bereich einen radialen Führungsbund oder -kragen 17 auf. Das elastische Element 8, das beispielsweise als eine gummielastische Scheibe ausgebildet ist, dient der Addition der von der Kolbenstange 4 übertragenen Betätigungskraft sowie der vom Gewindespindel 15 übertragenen Verstärkungskraft, wobei zwischen dem Ende der Gewindespindel 15 und dem Führungsring 12, 13 eine kraftübertragende Verbindung besteht. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das sich am Primärkolben 11 abstützende Ende der Druckhülse 10 kalottenförmig gestaltet ist.
Um eine einwandfreie Kraftübertragung vom Gewindespindel 15 auf den Führungsring 12, 13 zu gewährleisten ist die Gewindespindel 15 mit einer topf- oder glockenförmigen Verdrehsicherungshülse 14 versehen, deren Rand größeren Durchmessers mehrere Gleitsteine 27 bildet, die in radialen Nuten 28 einer koaxial zur Verdrehsicherungshülse 14 angeordneten Gleitführungshülse 22 verschiebbar geführt werden. Die Ausbildung der vorhin genannten Komponenten, d. h. der Riemenscheibe 21 des zweiten Untersetzungsgetriebes, des Kugelgewindetriebes 6, der Verdrehsicherungshülse 14, der Gleitführungshülse 22 sowie des Radiallagers 19 ist dabei vorzugsweise derart getroffen, dass sie eine vorgefertigte, selbständig handhabbare Baugruppe bilden. Die Gleitführungshülse 22 trägt dabei einen Abstützring 29, an dem sich eine koaxial zur erwähnten Baugruppe angeordnete Druck- oder Rückstellfeder 25 abstützt, die dem Zurückstellen der Gewindespindel 15 in ihre Ausgangs- oder Ruhelage dient. Durch diese Maßnahmen wird ein vollständiger Abbau des bei der Betätigung im Hauptbremszylinder 1 eingesteuerten Druckes erreicht.
Schließlich ist der Darstellung gemäß 1 zu entnehmen, dass die Kolbenstange 4 an ihrem dem nicht gezeigten Bremspedal zugewandten Ende in einem Führungsgehäuse 30 radial geführt bzw. gelagert wird, das am vorhin erwähnten Verstärkergehäuse 5 angebracht ist. Das Führungsgehäuse 30 ist mehrteilig ausgeführt und weist im Wesentlichen eine unbewegliche zylindrische Führung 31 sowie eine bewegliche Führungshülse 32 auf, die in der Führung 31 verschiebbar geführt ist. Mit der Führungshülse 32 ist ein zylindrisches Führungsteil 33 verbunden, das in einer Außenführungshülse 34 geführt wird. Mit der Führungshülse 32 ist ein darin angeordnetes Lagerteil 35 fest verbunden, in dem die Kolbenstange 4 mittels eines Kugelkopfes 36 gelagert ist. Am Führungsteil 33 stützt sich eine die Führung 31 sowie die Führungshülse 32 radial umgreifende Kolbenstangenrückholfeder 37 ab, die die Kolbenstange 4 in ihre Ausgangslage bringt.
Für einen einwandfreien Betrieb der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Bremsbetätigungseinheit sind mehrere Sensoren erforderlich, die in 1 nicht dargestellt sind. Diese Sensoren sowie ihre Wirkungsweise sind in der folgenden Beschreibung der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit 2 und 3 erläutert.
Der Betätigung der in 2 und 3 gezeigten zweiten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dient ein Bremspedal 52, mit dem die Kolbenstange 4 mittels einer Kraftübertragungsstange 39 verbunden ist. Der Betätigungsweg „a" (s. 3) der Kolbenstange 4 wird indirekt durch einen Drehwinkelsensor 40 erfasst, mit dem die (Betätigungs-)Drehbewegung des Bremspedals 38 sensiert wird. Mit einem zweiten Sensor bzw. Wegsensor 41, der im Verstärkergehäuse 5 angeordnet sein kann, wird der Weg der Gewindespindel 15 ermittelt, wobei die in 1 dargestellte Ausgangslage der Gewindespindel 15 durch eine elektrische Kontaktanordnung 42 überwacht wird, die als Öffner ausgebildet ist. Die Lage des nicht gezeigten Rotors des Elektromotors 23 wird durch einen Rotorlagensensor erfasst, der in 2 und 3 mit dem Bezugszeichen 43 bezeichnet ist. Zur Überwachung des im Hauptbremszylinder 1 bei der Betätigung des Bremspedals 52 eingesteuerten hydraulischen Druckes ist ein Drucksensor 44 vorgesehen, der an einen lediglich schematisch angedeuteten ersten Bremskreis 45 angeschlossen ist, der mit dem im Zusammenhang mit 1 erwähnten ersten oder Primärdruckraum des Hauptbremszylinders 1 in Verbindung steht. Die Ausgangssignale der genannten Sensoren werden über entsprechende Signalleitungen einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit 46 zugeführt, die gemäß einem darin abgelegten Algorithmus Ansteuerungssignale für den Elektromotor 23 erzeugt.
2 und 3 ist weiter zu entnehmen, dass die von der Gewindespindel 15 aufgebrachte Verstärkungskraft auf eine im Verstärkergehäuse 5 verschiebbar geführte Kraftübertragungshülse 47 erfolgt. Im Inneren der Kraftübertragungshülse 47 ist eine Übersetzerkammer 50 ausgebildet, die mit einem geeigneten Kraftübertragungsmedium 49 gefüllt ist. Als das Kraftübertragungsmedium 49 kann eine pastöse druckfeste Masse Verwendung finden, die nicht zur Spaltextrusion neigt. Alternativ können mehrere Kugeln geringen Durchmessers eingesetzt werden. Die Übersetzerkammer 50 wird einerseits von einem Kopfflansch einer Druckstange 51 und andererseits von der Stirnfläche eines in der Kraftübertragungshülse 47 geführten Reaktionskolbens 48 begrenzt. Während die Druckstange 51 sich am Primärkolben 11 des Hauptbremszylinders 1 abstützt, stützt sich am Reaktionskolben 48 die vorhin erwähnte Kolbenstange 4 ab, wodurch eine Übertragung der am Bremspedal 38 eingeleiteten Betätigungskraft auf das Kraftübertragungsmedium 49 erfolgt. Der Reaktionskolben 48, der bei der Betätigung konstruktionsbedingt eine aus der Verstärkungskraft resultierende Reaktionskraft auf die Kolbenstange 4 und somit auf das Bremspedal 52 überträgt, ermöglicht einen Relativweg „c" der Druckstange 51 gegenüber der Kraftübertragungshülse 47, der durch die Breite einer zu diesem Zweck in der Kraftübertragungshülse 47 vorgesehenen Radialnut 53 definiert ist. Mit dem Bezugszeichen „b" wird der von der Gewindespindel 15 bei der Betätigung (3) zurück gelegte Weg bezeichnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19939950 A1 [0002]

Claims

Bremsbetätigungseinheit, bestehend aus einem mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder, an den Radbremsen eines Kraftfahrzeugs angeschlossen sind, einer dem Hauptbremszylinder vorgeschalteten Verstärkerstufe sowie einer Antriebseinheit zum Antrieb der Verstärkerstufe, die durch einen Elektromotor gebildet ist, wobei zwischen dem Bremspedal und einem Primärkolben des Hauptbremszylinders eine Kolbenstange zur Übertragung einer Betätigungskraft vorgesehen ist, und wobei die Verstärkerstufe in einem Verstärkergehäuse angeordnet ist und ein erstes Untersetzungsgetriebe aufweist, das durch einen Kugelgewindetrieb gebildet ist, dessen Gewindemutter über ein zweites Untersetzungsgetriebe von dem Elektromotor angetrieben wird und dessen Gewindespindel die von der Verstärkerstufe erzeugte Verstärkungskraft auf den Primärkolben überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung sowohl der Betätigungskraft als auch der Verstärkungskraft auf den Primärkolben (11) mittels eines mindestens ein elastisches Element (8) aufweisenden Kraftübertragungsmoduls (9) erfolgt, das im Primärkolben (11) angeordnet ist.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsmodul (9) eine Druckhülse (10) aufweist, die sowohl das elastische Element (8) als auch mindestens einen die Kolbenstange (4) führenden Führungsring (12, 13) aufnimmt.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (4) in ihrem innerhalb des Führungsringes (12, 13) liegenden Bereich mit einem radialen Führungsbund (17) versehen ist.
Bremsbetätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Patentansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (15) mit einer Verdrehsicherungshülse (14) versehen ist, die mit einem Gleitführungshülse (22) zusammenwirkt.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitführungshülse (22)) ein Anschlagelement für die Verdrehsicherungshülse (14) bildet.
Bremsbetätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (8) durch eine gummielastische Scheibe gebildet ist.
Bremsbetätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindemutter (16) des Kugelgewindetriebs (6) einen Lagerinnenring eines Radiallagers (19) bildet, der eine erste Riemenscheibe (21) trägt, das einen Bestandteil des zweiten Untersetzungsgetriebes (7) bildet.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Untersetzungsgetriebe (7) durch die Riemenscheibe (21), eine vom Elektromotor (23) angetriebene zweite Riemenscheibe (20) kleineren Durchmessers sowie einen dazwischen gespannten Antriebsriemen (18) gebildet ist.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Riemenscheibe (21), das Radiallager (19), der Kugelgewindetrieb (6 bzw. 15, 16), die Verdrehsicherungshülse (14) sowie die Gleitführungshülse (22) eine vorgefertigte, selbständig handhabbare Baugruppe bilden, die in ein Verstärkergehäuse (5) einbaubar ist.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass im Verstärkergehäuse (5) koaxial zur Baugruppe (21, 19, 6, 14, 22) eine Rückstellfeder (25) vorgesehen ist, die dem Zurückstellen der Gewindespindel (15) in seine Ausgangslage dient.
Bremsbetätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass am Verstärkergehäuse (5) ein Führungsgehäuse (30) angebracht ist, das der radialen Führung der Kolbenstange (4) dient.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass im Führungsgehäuse (30) eine unbewegliche, zylindrische Führung (31) vorgesehen ist, in der eine Innenführungshülse (32) geführt wird, in der die Kolbenstange (4) mittels eines Kugelkopfes (36) gelagert ist.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelkopf (36) in einem Lagerteil (35) gelagert ist, das in der Innenführungshülse (32) angeordnet und mit dieser fest verbunden ist.
Bremsbetätigungseinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass im Führungsgehäuse (30) eine Kolbenstangenrückholfeder (37) angeordnet ist, die sowohl die Führung (31) als auch die Innenführungshülse (32) radial umgreift.
Bremsbetätigungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung sowohl der Betätigungskraft als auch der Verstärkungskraft auf den Primärkolben (11) mittels einer Kraftübertragungshülse (47) erfolgt, die im Verstärkergehäuse (5) verschiebbar gelagert ist, an der sich die Gewindespindel (15) abstützt, in der ein sich an der Kolbenstange (4) abstützende Übersetzungskolben (48) geführt wird, der eine mit einem Kraftübertragungsmedium (49) gefüllte Übersetzerkammer (50) begrenzt, die andererseits von einer Druckstange (51) begrenzt ist, die sich am Primärkolben (11) des Hauptbremszylinders (1) abstützt.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsmedium (49) durch eine pastöse druckfeste Masse gebildet ist, die nicht zur Spaltextrusion neigt.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungsmedium (49) durch mehrere kleine Kugeln gebildet ist.
Bremsbetätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (40) zum Erfassen des Betätigungsweges der Kolbenstange (4) vorgesehen ist.
Bremsbetätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (41, 42) zum Erfassen der Bewegung der Gewindespindel (15) vorgesehen ist.
Bremsbetätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (43) zum Erfassen der Rotorlage des Elektromotors (23) vorgesehen ist.
Bremsbetätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (44) zum Erfassen des im Hauptbremszylinder (1) eingesteuerten hydraulischen Druckes vorgesehen ist.
Bremsbetätigungseinheit nach einem der Ansprüche 18 bis 21 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (40) als ein Drehwinkelsensor zum Erfassen des Betätigungsweges des Bremspedals ausgebildet ist.
Bremsbetätigungseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 22 dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuer- und Regeleinheit (46) vorgesehen ist, der Ausgangssignale mindestens einer der Sensoreinrichtungen zugeführt werden und die Ansteuersignale für den Elektromotor (23) erzeugt.