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Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker mit einem Antrieb für einen Hauptbremszylinder, der mittels eines Übertragungsmittels mit einem Druckkolben des Hauptbremszylinders gekoppelt ist und eine mittels eines Bremspedals auf den Druckkolben übertragene Bremskraft verstärkt.
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Stand der Technik
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Allgemein weisen fremdkraftunterstützte Bremsanlagen ein Reibmedium, z. B. eine Bremsscheibe oder eine Bremstrommel und einen Radaktuator, wie beispielsweise einen Bremssattel mit einem Radbremszylinder auf. Der Radaktuator ist dabei mit einem Hauptbremszylinder mittels zugehöriger Bremsleitungen verbunden. Der Hauptbremszylinder ist ferner mit einem Bremspedal gekoppelt. Der Bremskraftverstärker ist zwischen dem Bremspedal und dem Hauptbremszylinder angeordnet und nutzt Fremdenergie, beispielsweise in Form von Druckluft, Unterdruck oder elektrischer Energie, um eine vom Fahrer aufgebrachte Bremskraft auf das Bremspedal zu verstärken.
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In herkömmlichen Dieselfahrzeugen sowie bei Fahrzeugen mit Elektromotor, die mittels Benzindirekteinspritzung ohne Drosselklappe die Gemischaufbereitung vollziehen, ist zusätzlich zu einem unterdruckbetriebenen pneumatischen Bremskraftverstärker eine Unterdruckpumpe erforderlich. Des Weiteren ist der benötigte Bauraum für einen pneumatischen Bremskraftverstärker abhängig von der notwendigen Bremskraftverstärkung. Der Durchmesser des pneumatischen Bremskraftverstärkers kann dabei bis zu 30 cm umfassen.
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In der
DE 10 2007 016 136 A1 ist ein elektromechanischer Bremskraftverstärker für ein Fahrzeugbremssystem gezeigt, der einen Elektromotor zur Bremskraftverstärkung und einen daran gekoppelten Hauptbremszylinder aufweist. Der Elektromotor ist mit einer Spindelschraube verbunden. Die Spindelschraube ist über einen Stempel und einen Mitnehmer an den Hauptbremszylinder gekoppelt. Bei der Aktivierung des Elektromotors treibt dieser die Spindelschraube an und verschiebt den Stempel gegen den Hauptbremszylinder, um die über das Bremspedal eingebrachte Bremskraft zu verstärken.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Bremskraftverstärker zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Bremskraftverstärker gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein verbesserter Bremskraftverstärker zur Verfügung gestellt werden kann, indem ein Übertragungsmittel, das einen Antrieb mit einem Hauptbremszylinder koppelt und eine mittels eines Bremspedals auf einen Druckkolben übertragene Bremskraft verstärkt, einen Kniehebeltrieb aufweist, der mit dem Druckkolben in Wirkverbindung steht und eine Verschiebung des Druckkolbens im Hauptbremszylinder bewirkt.
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Dies hat den Vorteil, dass ein Kniehebeltrieb besonders gut geeignet ist, eine rotatorische Bewegung des Antriebs bzw. eines Elektromotors in eine lineare Kraft umzuwandeln, um eine Bremskraft, die durch ein Bremspedal vom Fahrzeugführer in dem Hauptbremszylinder erzeugt wird, zu verstärken.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kniehebeltrieb einen Seilzug, der mit dem Antrieb gekoppelt ist. Auf diese Weise kann einfach das Drehmoment des Antriebs bzw. des Elektromotors übersetzt und der Kniehebeltrieb betätigt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kniehebeltrieb vier Kniehebel, wobei ein erster Kniehebel mit einem zweiten Kniehebel mittels eines ersten Gelenks gelenkig verbunden ist. Ein dritter Kniehebel ist mit einem vierten Kniehebel mittels eines zweiten Gelenks verbunden und der erste Kniehebel ist mittels eines dritten Gelenks mit dem vierten Kniehebel verbunden. Dabei umfasst der Hauptbremszylinder ferner eine Koppeleinrichtung, die mit dem dritten Gelenk des Kniehebeltriebs gekoppelt ist, um so zuverlässig den Druckkolben in den Hauptbremszylinder zu drücken.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist an dem ersten Gelenk eine Umlenkrolle angeordnet oder das erste Gelenk ist mit einem Seilzug verbunden. Der Seilzug ist ausgelegt, bei Betätigung durch den Antrieb einen Abstand zwischen dem ersten Gelenk und einem zweiten Gelenk zu verändern, um so den Druckkolben des Hauptbremszylinders zuverlässig zu verfahren.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Seilzug ein Seil und eine Seiltrommel, wobei die Seiltrommel mit dem Antrieb gekoppelt ist und das Seil an der Seiltrommel befestigt ist. Das Seil ist an dem zweiten Gelenk befestigt und wird über die Umlenkrolle des ersten Gelenks zu der Seiltrommel geführt. Auf diese Weise kann einfach der Kniehebeltrieb mittels des Seilzugs verstellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem ersten und dem zweiten Kniehebel und/oder zwischen dem dritten und dem vierten Kniehebel eine Feder angeordnet, die ausgelegt ist, nach einem Verstellen des zweiten bzw. des vierten Kniehebels den Kniehebeltrieb in eine Ausgangsstellung zurückzuziehen. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Rückstellung des Bremskraftverstärkers gewährleistet.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Bremskraftverstärker einen Spindeltrieb mit einer Spindel und wenigstens einer Spindelmutter, wobei die Spindelmutter an dem ersten und/oder zweiten Gelenk angeordnet ist und wobei die Spindel mittels der Spindelmutter an dem Kniehebeltrieb befestigt ist. Die Spindel ist dabei mit dem Antrieb gekoppelt, um den Hauptbremszylinder über die Kniehebel zu betätigen. Auf diese Weise kann einfach der Hauptbremszylinder betätigt werden, wobei der Druckkolben sowohl in den Hauptbremszylinder hinein- als auch herausgezogen werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 und 2 einen ersten Bremskraftverstärker in einer Ausgangsstellung des ersten Bremskraftverstärkers und in einer Betätigungsstellung, und
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3 einen zweiten Bremskraftverstärker mit einem Spindeltrieb.
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1 und 2 zeigen einen ersten Bremskraftverstärker 1 in einer Ausgangsstellung 41 des ersten Bremskraftverstärkers 1 und in einer Betätigungsstellung 42. Der erste Bremskraftverstärker 1 umfasst einen Antrieb 31 und einen ersten Kniehebeltrieb 34, der mit dem Antrieb 31 gekoppelt ist. Der Antrieb 31 umfasst ein Getriebe 47, das als Schneckengetriebe 47 ausgebildet ist, ein Steuergerät 50, das mit einem Elektromotor 16 verbunden ist, und eine Seiltrommel 32. Der Elektromotor 16 ist mit dem Schneckengetriebe 47 verbunden, auf dessen Abtriebswelle 29 die Seiltrommel 32 sitzt. Auf der Seiltrommel 32 ist ein Seil 30 aufgewickelt, das an einem Ende an der Seiltrommel 32 befestigt ist.
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Der erste Kniehebeltrieb 34 ist zwischen einer Spritzwand 9 eines Kraftfahrzeugs und dessen Hauptbremszylinder 10 angeordnet. Der Hauptbremszylinder 10 umfasst einen Druckkolben 11, an dessen Ende, das dem ersten Kniehebeltrieb 34 zugewandt ist, eine Koppeleinrichtung 38 angeordnet ist. Die Koppeleinrichtung 38 ist sowohl mit dem ersten Kniehebeltrieb 34 als auch mit einem nicht dargestellten Bremspedal verbunden. Die Koppeleinrichtung 38 umfasst ferner einen Sensor 44, der eine Wegedifferenz zwischen dem Verschiebeweg des Bremspedals und dem Verschiebeweg des ersten Kniehebeltriebs 34 erfasst. Der erste Kniehebeltrieb 34 weist vier Kniehebel 20, 21, 22, 23 auf, die rautenförmig zueinander angeordnet sind. Dabei ist ein erster Kniehebel 21 mit einem zweiten Kniehebel 23 mittels eines ersten Gelenks 24 gelenkig verbunden. Ferner ist ein dritter Kniehebel 20 mit einem vierten Kniehebel 22 mittels eines zweiten Gelenks 25 gelenkig verbunden. Zwischen dem dritten Kniehebel 20 und dem vierten Kniehebel 22 ist eine Feder 35 angeordnet, die mit jeweils einem Ende mit dem dritten Kniehebel 20 bzw. dem vierten Kniehebel 22 verbunden ist. Die Feder 35 kann aber auch, wie in 2 gezeigt, zwischen dem ersten Kniehebel 21 und dem zweiten Kniehebel 23 angeordnet sein. Der erste Kniehebeltrieb 34 ist am dritten Gelenk 26 mit einer Spritzwand 9 eines Kraftfahrzeugs verbunden. Am vierten Gelenk 27 kann der erste Kniehebeltrieb 34 sowohl mit der Koppeleinrichtung 38 verbunden sein als auch nur an der Koppeleinrichtung 38 aufliegen.
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In 1 ist eine Ausgangsstellung 41 des Bremskraftverstärkers 1 dargestellt. Betätigt der Fahrzeugführer eines Kraftfahrzeugs das Bremspedal, so wird der Druckkolben 11 des Hauptbremszylinders 10 in den Hauptbremszylinder 10 verschoben, um einen Bremsdruck im Bremssystem aufzubauen. Der Sensor 44 erfasst eine Wegedifferenz zwischen der Pedalstange des Bremspedals und des ersten Kniehebeltriebs 34. Der Sensor 44 sendet ein Signal, das mit einer Wegedifferenz zwischen der Pedalstange und der Position des vierten Gelenks 27 korreliert. Liegt eine Wegedifferenz vor, so steuert das Steuergerät 50 auf Grundlage des Signals des Sensors 44 den Elektromotor 16 des Antriebs 31 so an, dass dieser die Seiltrommel 32 verdreht. Durch ein Verdrehen der Seiltrommel 32 zieht die Seiltrommel 32 an dem Seil 30 und betätigt so den ersten Kniehebeltrieb 34, dass das zweite Gelenk 25 und das erste Gelenk 24 sich auf Grundlage der Verkürzung des Seils 30 zwischen den beiden Gelenken 24, 25 aufeinander zubewegen. Durch die rautenförmige Anordnung der Kniehebel 20, 21, 22, 23 wird durch ein Verkürzen des Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Gelenk 24, 25 der Abstand zwischen dem dritten Gelenk 26 und dem vierten Gelenk 27 vergrößert. Bei der Vergrößerung des Abstands des dritten Gelenks 26 zum vierten Gelenk 27 betätigt das vierte Gelenk 27 über die Koppeleinrichtung 38 den Druckkolben 11 des Hauptbremszylinders 10. Je nach Betätigungszustand des Bremspedals wird der Kniehebeltrieb 34 so weit verfahren, bis der erste Kniehebeltrieb 34 die Wegedifferenz zwischen dem ersten Kniehebeltrieb 34 und der Pedalstange des Bremspedals an der Koppeleinrichtung 38 ausgeglichen hat. Eine Betätigungsposition 42 des Kniehebeltriebs 34 ist zusätzlich zu der Ausgangsstellung 41 in 2 gezeigt. Durch das Verfahren des ersten Kniehebeltriebs 34 und das Betätigen des Druckkolbens 11 verstärkt der erste Kniehebeltrieb 34 mit dem Antrieb 31 die Bremskraft für das Bremssystem des Kraftfahrzeugs.
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Der Antrieb 31 des ersten Bremskraftverstärkers 1 kann sowohl, wie in 1 gezeigt, als Schneckengetriebe 47 ausgebildet sein, oder, wie in 2 gezeigt, ein Stirnradgetriebe 33 umfassen. Es sind jedoch auch andere Getriebearten zur Betätigung der Seiltrommel 32 denkbar. Die Seiltrommel 32 ist bevorzugterweise in ihrem Durchmesser und der Länge so auszulegen, dass das aufzurollende Seil bei Betätigung des Kniehebeltriebs 34 sich parallel zu der Verschiebung des ersten Gelenks 24 und des zweiten Gelenks 25 in Richtung der Abtriebswelle 29 auf der Seiltrommel 32 aufwickelt. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass das Seil 30 sich nicht im ersten Kniehebeltrieb 34 verheddert. Ebenso ist günstig, den Elektromotor 16 des Bremskraftverstärkers 1 im Fahrgastraum hinter der Spritzwand 9 des Kraftfahrzeugs anzuordnen, um so den Elektromotor 16 vor Umwelteinflüssen im Motorraum zu schützen. Das Getriebe 31, 33 kann gekapselt ausgeführt sein, wobei es sowohl im Fahrgastraum als auch im Motorraum angeordnet werden kann. Der erste Kniehebeltrieb 34 ist jedoch im Gegensatz zum Elektromotor 16 im Motorraum an der Spritzwand 9 des Fahrzeugs am dritten Gelenk 26 befestigt.
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3 zeigt einen zweiten Bremskraftverstärker 2. Der zweite Bremskraftverstärker 2 weist einen zweiten Kniehebeltrieb 341 auf, der ähnlich zu dem ersten Kniehebeltrieb 34, wie in 1 und 2 gezeigt, ausgebildet ist. Der zweite Kniehebeltrieb 341 weist jedoch zur Betätigung des zweiten Kniehebeltriebs 341 einen Spindeltrieb 40 auf. Der Spindeltrieb 40 ersetzt dabei den in 1 und 2 gezeigten Seiltrieb. Der Spindeltrieb 40 umfasst eine Spindel 39 sowie eine Spindelmutter 37, die jeweils an dem ersten Gelenk 24 und an dem zweiten Gelenk 25 angeordnet ist. Die Spindelmutter 37 greift in die Spindel 39 ein. Die Spindel 39 weist an einem Ende rechtsseitig zum Antrieb der Spindel 39 ein erstes Zahnrad 46 auf. Das erste Zahnrad 46 ist mit einem zweiten Zahnrad 47 mittels eines Zahnriemens 45 eines Zahnriementriebs 51 gekoppelt. Das zweite Zahnrad 47 ist auf der Abtriebswelle 29 des Antriebs 31 angeordnet. Der Antrieb 31 umfasst zur Übersetzung der Drehzahl des Elektromotors 16 ein Planetengetriebe 43, das ein Abtriebsdrehmoment auf die Abtriebswelle 29 und somit auf das zweite Zahnrad 47 überträgt und übersetzt.
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Wird die Spindel 39 über den Zahnriementrieb 51 verdreht, so werden die Spindelmuttern 37, die an den beiden Gelenken 24, 25 angeordnet sind, aufeinander zubewegt. Dadurch wird die Breite des zweiten Kniehebeltriebs 341 reduziert, währenddessen sich die Länge des zweiten Kniehebeltriebs 341 vergrößert. Durch die Vergrößerung der Länge betätigt der zweite Kniehebeltrieb 341 am vierten Gelenk 27 die Koppeleinrichtung 38 am Druckkolben 11.
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In 3 ist wie in 2 sowohl eine Ausgangsposition 41 des zweiten Kniehebeltriebs 341 als auch eine Betätigungsposition 42, die gestrichelt dargestellt ist, aufgezeigt. Dabei ist in der Betätigungsposition 42 der Spindeltrieb 40 parallel zu dem Spindeltrieb 40 in der Ausgangsposition 41 in Richtung des Hauptbremszylinders verschoben. Wird der Spindeltrieb durch den Antrieb 31 betätigt, so verschiebt sich eine Spindelachse der Spindel 39 in Richtung des Hauptbremszylinders 10. Um jedoch den Antrieb 31 fest an dem Fahrzeug befestigen zu können, um insbesondere die bewegten Massen des zweiten Kniehebeltriebs 341 gering zu halten, weist der Zahnriementrieb 51 eine Spannvorrichtung 48 auf, die zuverlässig dafür sorgt, dass der Zahnriemen 45 gespannt über die beiden Zahnräder 46, 47 läuft, sodass der Zahnriemen 45 zuverlässig auf den beiden Zahnrädern 46, 47 aufliegt.
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Die Koppeleinrichtung 38 kann mit dem vierten Gelenk 27 verbunden sein oder das vierte Gelenk 27 kann an der Koppeleinrichtung 38 aufliegen. Ist die Koppeleinrichtung 38 mit dem vierten Gelenk 27 verbunden, so kann der zweite Kniehebeltrieb 341 nicht nur den Druckkolben 11 in den Hauptbremszylinder 10 hineindrücken, sondern ebenso wieder herausziehen. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugen mit Hybridantrieb oder mit Elektroantrieb von Vorteil, um auf diese Weise ein zuverlässiges Lösen der Bremsen und eine zuverlässige Rückführung des Druckkolbens 11 zu gewährleisten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007016136 A1 [0004]
