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Die Erfindung betrifft einen Pedalkraftsimulator für eine Fahrzeugbremsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung.
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Pedalkraftsimulatoren, auch als Pedalwegsimulatoren oder Pedalsimulatoren bezeichnet, werden überall dort benötigt, wo die Bremskraft einer Fahrzeugbremsanlage nicht mehr ausschließlich unmittelbar durch die vom Fahrzeugführer an einem Fahrzeugbremspedal aufgebrachte Betätigungskraft erzeugt wird, sondern infolge elektronischer Signalübertragung eine von der Fußkraft des Fahrzeugführers abhängige Ansteuerung der Bremskraft durch eine Fremdkraft, wie beispielsweise einen Elektromotor, einen Kompressor oder dgl. vorgenommen wird (Brake-by-Wire). Mittels des Pedalkraftsimulators wird dem Fahrzeugführer beim Betätigen des Fahrzeugbremspedals eine haptische Rückmeldung in Form eines vorgegebenen Kraft-Weg-Verhaltens vermittelt, welche/s mit dem tatsächlichen Bremsverhalten der Fahrzeugbremsanlage korrespondiert, um dem Fahrzeugführer die Dosierung der Bremskraft zu erleichtern. Insbesondere kann mit dem vorgegebenen Kraft-Weg-Verhalten ein von herkömmlichen hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen gewohntes Bremsgefühl simuliert werden.
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Eine Fahrzeugbremsanlage mit einem Pedalsimulator ist aus der
DE 197 57 996 A1 bekannt. Der Pedalsimulator ist als pneumatisch arbeitende Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet, wobei der Kolben derselben mittels einer Kolbenstange mit einem Fahrzeugbremspedal wirkverbunden ist. Zur Bereitstellung einer nicht-linearen, progressiven Reaktionskraft durch den Pedalsimulator ist am Zylinder eine Drosselöffnung vorgesehen, die in einer ersten Stellung des Kolbens eine Verbindung der Kompressionskammer mit der Außenumgebung bereitstellt, welche nach einem bestimmten Verschiebeweg des Kolbens jedoch unterbrochen wird, so dass bei einem weitergehenden Verschieben das in der Kompressionskammer verbleibende Volumen immer komprimiert wird. Hierdurch wird ein zunächst weiches Ansprechen des Bremspedals ermöglicht, da Luft aus der Kompressionskammer über die Drosselöffnung entweichen kann. Mit zunehmendem Verschiebeweg des Kolbens und dementsprechend zunehmender Bremspedalbetätigung steigt die Reaktionskraft progressiv an, da ein Entweichen von Luft über die Drosselöffnung nicht mehr möglich ist.
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Weitere Fahrzeugbremsanlagen mit Pedalsimulator sind aus der
DE 10 2004 011 622 A1 bekannt, wobei hier im Hinblick auf einen etwaigen Defekt der Fahrzeugbremsanlage ferner eine Rückfallebene mit herkömmlicher Übertragung der Bremskraft vorgesehen ist. Als Pedalsimulatoren werden Kolben-Zylinder-Einheiten mit einer oder mehreren Simulatorfedern und/oder Reibgliedern sowie mit Mitteln zum Sensieren der Lage des Kolbens vorgeschlagen. Ebenso werden hydraulisch wirkende Kolben-Zylinder-Einheiten vorgeschlagen. Vermittels der Simulatorfedern und Reibglieder bzw. des hydraulischen Kolbens ist eine bestimmte „Hysterese” bzw. ein bestimmtes Kraft-Weg-Verhalten darstellbar, welches dem Fahrzeugführer ein gewohntes Bremsgefühl simuliert. Der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit ist mittels einer Kolbenstange mit dem Fahrzeugbremspedal wirkverbunden, wobei besagte Kolbenstange sowohl kolben- als auch pedalseitig schwenkbeweglich bzw. gelenkig am Kolben bzw. Pedal festgelegt ist.
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Schließlich ist aus der älteren Anmeldung der Anmelderin mit dem
deutschen Aktenzeichen 10 2010 024 734.0 eine Fahrzeugbremsanlage mit Pedalsimulator bekannt, die es ebenfalls in einer Notsituation ermöglicht beispielsweise im Hinblick auf einen Defekt der Fahrzeugbremsanlage, eine vom Fahrzeugführer aufgebrachte Betätigungskraft mechanisch vom Bremspedal an die Radbremsen zu übertragen (Rückfallebene). Insoweit umfasst besagte Fahrzeugbremsanlage ein Bremspedal sowie Radbremsen, eine Kraftübertragungseinrichtung zur mechanischen Kopplung des Bremspedals mit den Radbremsen und einen pneumatisch arbeitenden Pedalsimulator, der eine Kompressionskammer und eine Einrichtung zur Verminderung des Raumvolumens der Kompressionskammer infolge einer Bremspedalbetätigung aufweist. Des Weiteren umfasst die Fahrzeugbremsanlage ein ansteuerbares Ventil, über das die Kompressionskammer mit der Außenumgebung koppelbar und gegen die Außenumgebung absperrbar ist. Die besagte Einrichtung zur Verminderung des Raumvolumens der Kompressionskammer ist durch eine Kolben-Zylinder-Einheit gebildet. Der Kolben kann am Außenumfang eine Ringdichtung aufweisen und wie herkömmlich an der Innenmantelfläche des Zylinders axial verschiebbar geführt und über eine Kolbenstange mit dem Bremspedal wirkverbunden sein. Unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel gemäß
6 der in Rede stehenden Anmeldung Az.: 10 2010 024 734.0 durchdringt die Kolbenstange dabei eine Öffnung in einer Stirnwand des Zylinders der Kolben-Zylinder-Einheit, wobei die Öffnung derart beidseitig der Stirnwand trichterförmig ausgebildet ist, dass dieselbe gewisse Winkelbewegungen der Kolbenstange zulässt. Zur Vermeidung von Biegemomenten ist die Kolbenstange sowohl am Kolben als auch am Fahrzeugbremspedal gelenkig befestigt. Ist besagte Öffnung minimiert, kann sich benachbart zu derselben im Zylinder eine Dämpfungskammer ausbilden, wenn innerhalb der Dämpfungskammer eine oder mehrere Drosselöffnungen vorgesehen werden (vgl. ebenfalls
6 der in Rede stehenden Anmeldung Az.: 10 2010 024 734.0). Der Kolben unterteilt in diesem Fall den Zylinder in eine Kompressionskammer und eine Dämpfungskammer, so dass vorteilhaft auf einen separaten Pedaldämpfer verzichtet werden kann. Aus der Anmeldung Az.: 10 2010 024 734.0 ist es überdies bekannt, den herkömmlichen Kolben mit einer an der Innenmantelfläche des Zylinders befestigten Membran oder Rollmembran zu kombinieren, um das Raumvolumen der Kompressionskammer zu vermindern. Der Kolben dichtet demgemäß nicht unmittelbar an der Innenmantelfläche des Zylinders mittels einer Ringdichtung ab, sondern mittelbar über besagte Membran oder Rollmembran.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen zum Stand der Technik alternativen Pedalkraftsimulator mit einer Kompressions- und einer Dämpfungskammer zu schaffen, der insbesondere bezüglich der Gewährleistung einer störungsfreien Funktion desselben weiter verbessert ist.
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Ausgehend von einem Pedalkraftsimulator für eine Fahrzeugbremsanlage, bei der eine von einer Fußkraft des Fahrzeugführers abhängige Ansteuerung der Bremskraft insbesondere mittels elektro-hydraulischer oder elektro-mechanischer Systeme vorgenommen wird und der Pedalkraftsimulator ein für einen Fahrzeugführer gewohntes Bremsgefühl generiert, wobei der Pedalkraftsimulator eine pneumatisch arbeitende Kolben-Zylinder-Einheit aufweist, deren Kolben den Zylinder in eine Kompressionskammer und eine Dämpfungskammer unterteilt und entgegen der Kompressionsrichtung mittels zumindest eines Federelementes federkraftbelastet sowie über eine Kolbenstange mit einem Fahrzeugbremspedal derart wirkverbunden ist, dass zumindest die Kolbenstange während der Betätigung des Fahrzeugbremspedals eine Winkeländerung relativ zum Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit erfährt, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kolbenstange mittels eines Gleitlagers nach Art eines Radial-Gelenklagers in einer zur Dämpfungskammer benachbart angeordneten Stirnwand des Zylinders axial und winkelveränderlich gleitgelagert ist.
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Durch diese Maßnahme ist bei Gewährleistung einer Winkeländerung der Kolbenstange relativ zum Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit infolge Betätigung des Fahrzeugbremspedals eine weiter verbesserte axiale Führung der Kolbenstange bewirkt, die wiederum eine störungsfreie axiale Führung des Kolbens innerhalb des Zylinders gewährleistet.
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Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
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Danach kann das als Radial-Gelenklager ausgebildete Gleitlager als über die Lebendauer selbstschmierendes Trockengleitlager ausgebildet sein. Weiterhin kann das Radial-Gelenklager vorteilhaft aus einem Lagerinnenring mit einer konvexen, sphärischen äußeren Mantelfläche und einem Lageraußenring mit einer zum Lagerinnenring korrespondierenden konkaven, sphärischen inneren Mantelfläche bestehen, wobei besagter Lageraußenring integral mit der Stirnwand des Zylinders oder separat zur besagten Stirnwand ausgebildet sein kann, und wobei der Lagerinnenring eine Axialbohrung aufweist, in welcher die Kolbenstange gleitgelagert ist. Weiter kann das besagte Radial-Gelenklager, einen Luftaustausch zwischen der Dämpfungskammer und der Umgebungsluft gestattend, zumindest eine Öffnung ausbilden, die ihrerseits durch zumindest eine die Dämpfungskammer mit der Umgebungsluft verbindende Durchgangsbohrung und/oder durch ein definiertes Lagerspiel „s” zwischen Lagerinnenring und Kolbenstange und/oder zwischen Lagerinnenring und Lageraußenring des Radial-Gelenklagers gebildet sein kann. Durch vorstehende Maßnahmen ist vorteilhaft die Gelenkfunktion des Radial-Gelenklagers mit der Funktion einer Drosselöffnung zur Ausbildung besagter Dämpfungskammer kombiniert. Eine oder mehrere separate Drosselöffnungen in der Zylinderwandung sind demnach entbehrlich. Wie die Erfindung weiter vorsieht, kann der besagten Öffnung ein federkraftbelastetes Verschlusselement zugeordnet sein, um die Dämpfungsfunktion der Dämpfungskammer vorteilhaft zu steuern. Als geeignetes Verschlusselement bietet sich beispielgebend eine Dichtungsscheibe an, die ihrerseits federkraftbelastet die besagte Öffnung verschließt, jedoch mittels eines am Lagerinnenring des Radial-Gelenklagers vorgesehenen Öffnungsmittels in eine Offenstellung überführbar ist, um die Öffnung freizugeben. Insoweit kann das Öffnungsmittel durch einen nicht-symmetrischen Betätigungsvorsprung am Lagerinnenring gebildet sein, der infolge Winkeländerung der Kolbenstange und des Lagerinnenrings mit dem Verschlusselement in Wirkverbindung tritt. Wie die Erfindung noch vorsieht, kann in Abgrenzung zum Stand der Technik, der seinerseits einen Kolben mit einer am Außenumfang angebrachten Ringdichtung favorisiert, der Zylinder gemäß einer ersten Ausgestaltungsvariante an seiner Innenmantelfläche eine Gleitmembran aufweisen, auf welcher der Kolben (ohne herkömmliche Ringdichtung) dichtend geführt ist. Vorteilhaft ist besagte Gleitmembran aus einem Elastomer gebildet. Durch diese Maßnahmen ist in Kombination mit besagtem Radial-Gelenklager zum einen die Funktion des Kolbens, respektive dessen Führung innerhalb des Zylinders und dessen Dichtwirkung zum Zylinder erheblich verbessert, zum anderen ist die Gefahr des Einfrierens der Kolben-Zylinder-Einheit bei Frosttemperaturen infolge sich in der Kompressionskammer anreichernder und gefrierender Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft vermieden, zumindest jedoch maßgeblich gemindert. Demgegenüber kann der Kolben auch zumindest zur Ausbildung der Kompressionskammer mit einer sich an der Innenmantelfläche des Zylinders wenigstens abschnittsweise abstützenden Rollmembran zusammenwirken, wodurch ebenfalls die Gefahr des Einfrierens der Kolben-Zylinder-Einheit vermieden ist. Schließlich kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Dämpfung der Axialbewegung des Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheit konstruktiv so eingestellt ist, dass bei einer Bewegung des Fahrzeugbremspedals im Sinne einer Erhöhung der Abbremsung diese Dämpfung größer ist als bei der Bewegungsrichtung des Fahrzeugbremspedals im Sinne einer Verringerung der Abbremsung.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen äußerst schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Pedalkraftsimulators samt angeschlossenem Fußpedal gemäß einer ersten möglichen Ausgestaltungsvariante.
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2 ein erfindungsgemäß ausgebildeter Pedalkraftsimulator gemäß einer zweiten möglichen Ausgestaltungsvariante in einer ersten Betriebsstellung.
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3 der Pedalkraftsimulator nach 2 in einer zweiten Betriebsstellung, und
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4 ein erfindungsgemäß ausgebildeter Pedalkraftsimulator gemäß einer dritten möglichen Ausgestaltungsvariante.
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1 zeigt den erfindungsrelevanten Bestandteil einer an sich bekannten und einleitend bereits beschriebenen Fahrzeugbremsanlage, nämlich einen Pedalkraftsimulator 1 der seinerseits beim Betätigen eines an sich bekannten Fahrzeugbremspedals 2 ein für den Fahrzeugführer gewohntes Bremsgefühl mit einem bestimmten Kraft-Weg-Verhalten, welches vorzugsweise an ein Kraft-Weg-Verhalten einer herkömmlichen hydraulischen Fahrzeugbremsanlage angelehnt ist generiert. Das Fahrzeugbremspedal 2 ist vorliegend als hängendes Fahrzeugbremspedal 2 mit einarmigem Pedalhebel ausgebildet.
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Der Pedalkraftsimulator 1 weist eine als pneumatisch arbeitende, insbesondere mit Luft arbeitende Kolben-Zylinder-Einheit 3 auf, welche an einem nicht näher dargestellten tragenden Bauteil des Fahrzeugs befestigt ist und deren Kolben 4 den Zylinder 5 in eine Kompressionskammer 6 und eine Dämpfungskammer 7 unterteilt. Die Kompressionskammer 6 weist ein an sich bekanntes insbesondere elektrisch ansteuerbares Ventil 8 auf, um in Abhängig vom jeweiligen Betriebszustand der Kolben-Zylinder-Einheit 3 ein Be- oder Entlüften der Kompressionskammer 6 zu gestatten. Durch eine Öffnung 9 in der zur Dämpfungskammer 7 benachbart angeordneten Stirnwand 10 des Zylinder 5 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 hindurch ist der Kolben 4 über eine Kolbenstange 11 mit dem Fahrzeugbremspedal 2 derart wirkverbunden, dass die Kolbenstange 11 während der Betätigung des Fahrzeugbremspedals 2 um einen Winkel „α” eine Winkeländerung relativ zum Zylinder 5 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 erfährt. Vorliegend ist die Kolbenstange 11 einenends mit dem Kolben 4 starr und anderenends mit dem Fahrzeugbremspedal 2 gelenkig verbunden.
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Wie der 1 weiter zu entnehmen ist, ist am Kolben 4 eine weitere Kolbenstange 12 angeschlossen, die ihrerseits eine zur Öffnung 9 axial gegenüberliegende stirnseitige Öffnung 13 im Zylinder 5 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 durchdringt und es im Hinblick auf einen Defekt der Fahrzeugbremsanlage ermöglicht, eine vom Fahrzeugführer aufgebrachte Betätigungskraft mechanisch vom Fahrzeugbremspedal 2 über die Kolbenstange 11, den Kolben 4 und die weitere Kolbenstange 12 an einen Hauptbremszylinder einer herkömmlichen hydraulisch arbeitenden Bremskraftübertragungseinrichtung oder an eine andere an sich bekannte Bremskraftübertragungseinrichtung, beispielsweise eine mechanische Bremskraftübertragungseinrichtung und weiter an die Radbremsen zu übertragen (nicht näher dargestellte und nicht zum unmittelbaren Erfindungsgegenstand gehörige Rückfallebene).
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Um die Gasdichtheit der Kompressionskammer 6 zu gewährleisten, weist die Öffnung 13 eine von der Kolbenstange 12 axial durchdrungene Radialdichtung 14 auf, welche ihrerseits vorzugsweise aus einem geeigneten Elastomer gebildet ist. Der Kolben 4 ist des Weiteren entgegen der Kompressionsrichtung 15 mittels zumindest eines außerhalb der Kolben-Zylinder-Einheit 3 angeordneten Federelements 16, vorliegend in Form einer Schraubendruckfeders federkraftbelastet ausgebildet. Das Federelement 16 fungiert dabei zunächst als an sich bekannte Rückstellfeder und stützt sich einenends an der Kolbenstange 11 und anderenends am Zylinder 5 ab.
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Um eine störungsfreie axiale Führung der Kolbenstange 11 samt Kolben 4 bei Gewährleistung der besagten Winkeländerung der Kolbenstange 11 relativ zum Zylinder 5 um den Winkel „α” sicherzustellen, der etwa ±3° beträgt, ist die den Kolben 4 mit dem Fahrzeugbremspedal 2 verbindende Kolbenstange 11 mittels eines Gleitlagers nach Art eines Radial-Gelenklagers 17 in der benachbart zur Dämpfungskammer 7 angeordneten Stirnwand 10 des Zylinders 5 axial und winkelveränderlich gleitgelagert. Das Radial-Gelenklager 17 besteht vorliegend aus einem Lagerinnenring 18 mit einer konvexen sphärischen äußeren Mantelfläche und einem Lageraußenring 19 mit einer zum Lagerinnenring 18 korrespondierenden konkaven, sphärischen inneren Mantelfläche. Der Lagerinnenring 18 verfügt über eine Axialbohrung 20 in welcher die Kolbenstange 11 gleitgelagert ist. Der Lagerinnenring 18 kann dabei im Hinblick auf ein Trockengleitlager aus einem selbstschmierenden Material bestehen beispielsweise aus einem Rotguss um über die Lebensdauer des Pedalkraftsimulators 1 eine gute axiale Beweglichkeit der Kolbenstange 11 ohne nachteilige „Stick-Slip-Effekte” zu gewährleisten. Vorliegend ist besagter Lageraußenring 19 integral mit der Stirnwand 10 des Zylinders 5 ausgebildet. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese konkret gewählte Ausgestaltung sondern erfasst auch einen Lageraußenring 19 der seinerseits separat zur besagten Stirnwand 10 ausgebildet und an derselben als Anbauteil befestigbar ist (nicht näher dargestellt). Zur besseren Montage des Radial-Gelenklagers 17 kann beispielsweise der Lagerinnenring 18 geteilt ausgebildet sein.
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Zur Realisierung der an sich bekannten Dämpfungsfunktion der Dämpfungskammer 7 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 kann der Zylinder 5 in seiner Wandung eine oder mehrere Drosselöffnungen aufweisen, die einen Luftaustausch zwischen der Dämpfungskammer 7 und der Umgebungsluft gestatten (nicht näher dargestellt). Demgegenüber ist vorliegend eine die Dämpfungskammer 7 mit der Umgebungsluft verbindende Durchgangsbohrung 21 im Lagerinnenring 18 vorgesehen, die überdies mittels eines federkraftbelasteten Verschlusselementes 22 verschlossen, jedoch bei Bedarf, insbesondere im Kompressionsfall zu öffnen ist.
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Gemäß 1 ist besagtes Verschlusselement 22 durch eine von außen mittels des Federelementes 16 axial gegen die Durchgangsbohrung 21 gedrückte Dichtscheibe gebildet. Wird das Fahrzeugbremspedal 2 betätigt und wird der Kolben 4 im Sinne einer Kompression axial bewegt, ist eine Winkeländerung der Kolbenstange 11 samt des die Kolbenstange 11 axial führenden Lagerinnenrings 18 um besagten Winkel „α” zu verzeichnen. Der Lagerinnenring 18 reicht dann abschnittsweise über die Außenfläche der Stirnwand 10 hinaus, wodurch der Lagerinnenring 18 mit dem Verschlusselement 22 in Wirkverbindung tritt und dasselbe in eine Offenstellung überführt die ihrerseits den Eintritt von Luft in die sich vergrößernde Dämpfungskammer 7 gestattet. Wird im Anschluss daran das Fahrzeugbremspedal 2 freigegeben und dasselbe samt Kolben 4, Kolbenstange 11 und Radial-Gelenklager 17 respektive Lagerinnenring 18 desselben infolge Federkraft in die Ausgangsstellung zurückgeführt erfolgt dies gedämpft, indem das Verschlusselement 22 bzw. die Dichtscheibe sich wieder allmählich gegen die Durchgangsbohrung 21 dichtend anschmiegt.
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Statt besagter Durchgangsbohrung 21 oder in Kombination mit derselben kann zur Gewährleistung des Luftaustausches auch ein definiertes Lagerspiel „s” zwischen dem Lagerinnenring 18 und der von demselben axial geführten Kolbenstange 11 und/oder zwischen dem Lagerinnenring 18 und dem Lageraußenring 19 des Radial-Gelenklagers 17 vorgesehen sein (nicht näher dargestellt).
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Wie der 1 noch zu entnehmen ist, weist der Zylinder 5 an seiner Innenmantelfläche eine Gleitmembran 23 aus einem Elastomer auf, auf welcher der Kolben 4 dichtend geführt ist. Zum einen kann durch diese Maßnahme auf eine herkömmliche Ringdichtung am Außenumfang des Kolbens 4 verzichtet werden, zum anderen ist bei sicherer axialer Führung des Kolbens 4 innerhalb des Zylinders 5 ein hoher Dichtungsgrad infolge teilweisem radialen Eindringens des Kolbens 4 in die Materialstärke der Gleitmembran 23 und demzufolge zusätzlicher Ausbildung einer Labyrinthdichtung zu verzeichnen. Geringfügige Winkeländerungen des Kolbens 4, welche mit den Winkeländerungen „α” der Kolbenstange 11 korrespondieren, wirken sich nicht nachteilig auf den erforderlichen dichtenden Verbund zwischen Kolben 4 und Zylinder 5 aus. Ferner ist durch diese Maßnahme verhindert, zumindest jedoch erheblich erschwert, dass die Kolben-Zylinder-Einheit 3 bei Frosttemperaturen einfriert, wenn mit Feuchtigkeit angereicherte Luft zu verzeichnen ist und besagte Feuchtigkeit sich an der Innenmantelfläche des Zylinders 5 und/oder am Kolben 4 niederschlägt und gefriert.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß den 2 und 3 unterscheidet sich zum Ausführungsbeispiel nach 1 zum einen dadurch, dass der Kolben 4 nur eine einzige Kolbenstange 11 aufweist, welche den Kolben 4 mit dem Fahrzeugbremspedal 2 verbindet. Diese Ausführungsform ist beispielsweise geeignet für Bremssysteme vom Typ „Brake-by-Wire”, bei denen keine direkte Übertragung der Bremskraft vom Fahrzeugbremspedal 2 über den Pedalkraftsimulator auf eine vorgesehene Rückfallebene der oben beschriebenen Art favorisiert wird oder bei denen eine rein elektronische Signalübertragung der Bremskraft vom Fahrzeugbremspedal 2 auf die Radbremsen vorgesehen ist (nicht näher dargestellt). Zum anderen ist hier innerhalb der Dämpfungskammer 7 ein weiteres Federelement 24 in Form einer Schraubendruckfeder vorgesehen, welches sich einenends am Kolben 4 und anderenends an einem ebenfalls innerhalb der Dämpfungskammer 7 angeordneten Verschlusselement 22 in Form einer Dichtscheibe axial abstützt. Auch hier dichtet besagte Dichtscheibe federbelastet eine Durchgangsbohrung 21 des Lagerinnenrings 18 eines Radial-Gelenklagers 17 ab. Das als Rückstellfeder fungierende Federelement 16 wirkt demzufolge entgegen der Kompressionsrichtung 15 und entgegen der vom Federelement 24 aufgebrachten Federkraft. Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass in diesem Fall die Federkraft der Rückstellfeder (Federelement 16) größer der Federkraft des Federelements 24 gewählt ist, um die gewünschte Rückstellung zu gewährleisten.
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Gesetzt den Fall, der Kolben 4 samt der Kolbenstange 11 und dem hier nicht näher dargestelltem Fahrzeugbremspedal 2 befinden sich in einer Ausgangstellung (keine Pedalbetätigung), so ist beispielgebend gemäß 2 die Kolbenstange 11 samt Lagerinnenring 18 des Radial-Gelenklagers 17 um einen bestimmten Winkel „α” von beispielsweise 3° zu einer Referenzlängsachse 25 des Zylinders 5 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 geschwenkt angeordnet. Das Verschlusselement 22 in Form der Dichtscheibe schmiegt sich federbelastet dichtend an die Durchgangsbohrung 21 des Lagerinnenrings 18 des Radial-Gelenklagers 17 an. Wird gemäß 3 nunmehr das Fahrzeugbremspedal 2 betätigt und der Kolben 4 in Kompressionsrichtung 15 bewegt, nähert sich die Kolbenstange 11 respektive deren Längsachse besagter Referenzlängsachse 25 an, bis sie gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit der Referenzlängsachse 25 deckungsgleich ist. Der Drehpunkt befindet sich im Zentrum des Radial-Gelenklagers 17. Der Lagerinnenring 18 verfügt hierbei über ein Öffnungsmittel 26 zum Überführen des Verschlusselementes 22 in eine Offenstellung, welches vorliegend als nicht-symmetrischer Betätigungsvorsprung ausgebildet ist und infolge der beschriebenen Winkeländerung der Kolbenstange 11 und des Lagerinnenrings 18 mit dem Verschlusselement 22 respektive der Dichtscheibe in Wirkverbindung tritt und dieselbe in besagte Offenstellung überführt. Außenluft kann durch die Durchgangsbohrung 21 hindurch in die Dämpfungskammer 7 eindringen. Wird im Anschluss daran das Fahrzeugbremspedal 2 freigegeben und dasselbe samt Kolben 4 infolge Federkraft in die geschwenkte Ausgangsstellung zurückgeführt, erfolgt dies gedämpft, indem der Betätigungsvorsprung des Lagerinnenrings 18 zurückweicht und das Verschlusselement 22 respektive die Dichtscheibe sich wieder allmählich gegen die Durchgangsbohrung 21 dichtend anschmiegt.
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Bevorzugt wird die Dämpfung des Kolbens 4 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 konstruktiv so eingestellt, dass bei der Bewegungsrichtung des Fahrzeugbremspedals 2 im Sinne einer Erhöhung der Abbremsung diese Dämpfung größer ist als bei der Bewegungsrichtung des Fahrzeugbremspedals 2 im Sinne einer Verringerung der Abbremsung. Diese Maßnahme resultiert aus folgender Erkenntnis: Baut man in die Rückwärtsbewegung des Kolbens 4 der Kolben-Zylinder-Einheit 3 auch eine Dämpfung ein, kommt das Fahrzeugbremspedal 2 langsam zurück. Der Fahrerfuß könnte schon vom Fahrzeugbremspedal 2 abheben, obwohl es noch nicht ganz zurückgekommen ist. Dieser Zustand würde ein Nachbremsen der Bremsanlage bewirken, was unbedingt zu unterbinden ist. Sollte eventuell ferner noch unerwünschte Reibung im System zu verzeichnen sein, könnte es schlimmstenfalls passieren, dass das Fahrzeugbremspedal 2 nach dem Ende der Fußbetätigung gar nicht mehr zurückkommt und das Fahrzeug ungewollt bremst. Die Dämpfung insbesondere bezüglich der Rückwärtsbewegung des Kolbens 4 infolge Freigabe des Fahrzeugbremspedals 2 ist demgemäß so einzustellen, dass in jedem Fall in einer vorgegebenen Zeiteinheit der Kolben 4 seine Ausgangsstellung (ungebremster Zustand) erreicht.
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Das Ausführungsbeispiel nach 3 unterscheidet sich zu den vorstehenden dadurch, dass der Kolben 4 sowohl zur Ausbildung der Kompressionskammer 6 als auch zur Ausbildung der Dämpfungskammer 7 mit je einer sich an der Innenmantelfläche des Zylinders abstützenden Rollmembran 27, 28 zusammenwirkt. Denkbar ist es auch und demgemäß durch die Erfindung ebenfalls mit erfasst, lediglich eine Rollmembran 27 zur Ausbildung der volumenveränderlichen Kompressionskammer 6 vorzusehen (nicht näher dargestellt). Auch durch diese Maßnahmen ist verhindert, zumindest jedoch erheblich erschwert, dass die Kolben-Zylinder-Einheit 3 bei Frosttemperaturen einfriert, wenn mit Feuchtigkeit angereicherte Luft zu verzeichnen ist und besagte Feuchtigkeit sich an der Innenmantelfläche des Zylinders 5 bzw. nunmehr der Rollmembran 27, 28 und/oder am Kolben 4 niederschlägt und gefriert. Des Weiteren ist hier auf eine Durchgangsbohrung 21 im Lagerinnenring 18 des Radial-Gelenklagers 17 sowie auf ein Verschlusselement 22 verzichtet. Der erforderliche Luftaustausch zur Gewährleistung der Dämpfungsfunktion der Dämpfungskammer 7 ist äußerst einfach durch ein oben bereits erwähntes definiertes Lagerspiel „s” zwischen Lagerinnenring 18 und Lageraußenring 19 bewirkt. Überdies ist hier zwischen der Kolbenstange 11 und dem Federelement 16 respektive der als Schraubendruckfeder ausgebildeten Rücksteltfeder ein ggf. axial auf der Kolbenstange 11 verschiebbares hülsenförmiges Abstandselement 29 vorgesehen, welches seinerseits ein nachteiliges Ausknicken der Schraubendruckfeder verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pedalkraftsimulator
- 2
- Fahrzeugbremspedal
- 3
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 4
- Kolben
- 5
- Zylinder
- 6
- Kompressionskammer
- 7
- Dämpfungskammer
- 8
- Ventil
- 9
- Öffnung
- 10
- Stirnwand
- 11
- Kolbenstange
- 12
- Kolbenstange
- 13
- Öffnung
- 14'
- Radialdichtung
- 15
- Kompressionsrichtung
- 16
- Federelement
- 17
- Radial-Gelenklager
- 18
- Lagerinnenring
- 19
- Lageraußenring
- 20
- Axialbohrung
- 21
- Durchgangsbohrung
- 22
- Verschlusselement
- 23
- Gleitmembran
- 24
- Federelement
- 25
- Referenzlängsachse
- 26
- Öffnungsmittel
- 27
- Rollmembran
- 28
- Rollmembran
- 29
- Abstandselement
- „α”
- Winkeländerung
- „s”
- Lagerspiel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19757996 A1 [0003]
- DE 102004011622 A1 [0004]
- DE 102010024734 [0005]
