DE102012014361A1 - Actuating device for a master cylinder of a motor vehicle - Google Patents

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Heiko Schumann
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Peter-Christoph Daur
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    • B60T8/4077—Systems in which the booster is used as an auxiliary pressure source

Abstract

Eine Betätigungseinrichtung für einen Hauptbremszylinder eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Gehäuse (5) zur Anordnung zwischen dem Hauptbremszylinder (4) und einem Bremspedal (3), durch das ein Druckorgan zur Betätigung eines Betätigungskolben des Hauptbremszylinders (4) verläuft, einen Elektromotor (8), eine Schnecke (9), die durch den Elektromotor (8) angetrieben ist und das Druckorgan kreuzt, und ein in dem Gehäuse (5) angeordnetes Getriebe, das die Schnecke (9) mit dem Betätigungskolben derart koppelt, um eine Drehbewegung der Schnecke (9) in eine Translationsbewegung des Betätigungskolbens zu übersetzen. Hierdurch wird ein im Hinblick auf die Serienfertigung einfacher und kostengünstiger Aufbau erzielt.An actuating device for a master brake cylinder of a motor vehicle comprises a housing (5) for arrangement between the master brake cylinder (4) and a brake pedal (3), through which a pressure member for actuating an actuating piston of the master cylinder (4) extends, an electric motor (8) A worm (9) driven by the electric motor (8) and crossing the pressure member, and a gear disposed in the housing (5) for coupling the worm (9) to the actuating piston so as to provide rotational movement of the worm (9). to translate into a translational movement of the actuating piston. As a result, a simple and inexpensive construction is achieved in terms of mass production.

Figure DE102012014361A1_0001
Figure DE102012014361A1_0001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung für einen Hauptbremszylinder eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to an actuating device for a master brake cylinder of a motor vehicle.

Zum Bremsen von Personenkraftfahrzeuge reicht die Fußkraft des Fahrers zumeist nicht aus, so dass diese üblicherweise mit einem Bremskraftverstärker ausgestattet werden. Bremskraftverstärker arbeiten in der Regel mit einem vom Verbrennungsmotor erzeugten Unterdruck. Dabei wird die Druckdifferenz zwischen dem Motordruck und dem Umgebungsdruck genutzt, um zusätzlich zur Fußkraft des Fahrers eine Verstärkungskraft auf die Kolbenstange des Hauptbremszylinders aufzubringen.For braking passenger vehicles, the driver's foot force is usually not sufficient, so that these are usually equipped with a brake booster. Brake boosters usually work with a negative pressure generated by the engine. In this case, the pressure difference between the engine pressure and the ambient pressure is used to apply in addition to the driver's foot force, an amplifying force on the piston rod of the master cylinder.

Mit zunehmender Fahrzeugmasse werden Bremskraftverstärker mit verhältnismäßig großem Durchmesser benötigt. Übliche Bremskraftverstärker weisen einen Durchmesser von 8 bis 10 Zoll, also bis zu 26 cm auf. Sie sind folglich sehr voluminös und schränken den Platz im Motorraum für andere Bauteile ein.With increasing vehicle mass brake booster with relatively large diameter are needed. Conventional brake booster have a diameter of 8 to 10 inches, ie up to 26 cm. They are therefore very bulky and restrict the space in the engine compartment for other components.

Bei Dieselmotoren, modernen direkteinspritzenden FSI-Motoren oder Valvetronic-Motoren steht jedoch kein ausreichender Unterdruck am Motor mehr zur Verfügung. Deswegen werden bei diesen Motoren elektrische oder vom Verbrennungsmotor angetriebene Unterdruckpumpen eingesetzt. Diese und die notwendige Verschlauchung benötigen jedoch Bauraum, erhöhen das Fahrzeuggewicht und sind im Hinblick auf die Fertigung und Montage aufwändig.In diesel engines, modern direct-injection FSI engines or Valvetronic engines, however, there is no longer sufficient underpressure at the engine. For this reason, electric motors or negative pressure pumps driven by the internal combustion engine are used in these engines. However, these and the necessary tubing require space, increase the vehicle weight and are complex in terms of manufacturing and assembly.

Weiterhin ist bekannt, die Betätigungskraft am Hauptbremszylinder mittels eines Elektromotors zu erzeugen. Derartige Einrichtungen werden bisweilen auch als elektromechanische Bremskraftverstärker bezeichnet, wobei diese nicht nur zur Bereitstellung einer Hilfskraft, sondern in Brake-by-wire-Systemen auch zur alleinigen Bereitstellung der Betätigungskraft eingesetzt werden können.Furthermore, it is known to generate the actuation force on the master cylinder by means of an electric motor. Such devices are sometimes referred to as electromechanical brake booster, which can be used not only to provide an auxiliary power, but also in brake-by-wire systems for the sole provision of the actuating force.

In DE 30 31 643 C2 wird ein elektromechanischer Bremskraftverstärker beschrieben, bei dem eine elektrisch erzeugte Hilfskraft über einen Schneckenantrieb auf eine mit der Kolbenstange des Hauptbremszylinders koppelbare Kupplungshälfte aufgebracht wird. Durch die in dem Bremskraftverstärker benötigte Kupplung ergibt sich ein komplizierter Aufbau.In DE 30 31 643 C2 An electromechanical brake booster is described in which an electrically generated auxiliary power is applied via a worm drive to a couplable with the piston rod of the master cylinder coupling half. Due to the coupling required in the brake booster results in a complicated structure.

Aus DE 100 57 557 A1 ist ein elektromechanischer Bremskraftverstärker bekannt, bei dem zur Erzeugung der Betätigungskraft ein zur Kolbenstange koaxialer Linearantrieb zum Einsatz kommt. Das Konstruktionsprinzip dieses Bremskraftverstärkers beruht darauf, einen translatorisch verschiebbaren Anker vorzusehen, wobei die magnetischen Feldlinien parallel zur Kraftrichtung verlaufen und direkt den Anker gegen den Bremskolben drücken. Alternativ wird die Verwendung eines translatorischen Schrittmotors beschrieben. Es erscheint jedoch zweifelhaft, ob derartige Antriebe imstande sind, die erforderlichen Verstärkungskräfte zu erzeugen.Out DE 100 57 557 A1 An electromechanical brake booster is known in which a coaxial to the piston rod linear drive is used to generate the actuating force. The design principle of this brake booster is based on providing a translationally displaceable armature, wherein the magnetic field lines extend parallel to the direction of force and directly press the armature against the brake piston. Alternatively, the use of a translatory stepper motor will be described. However, it seems doubtful if such drives are capable of producing the requisite boosting forces.

Weiterhin ist aus DE 199 39 950 A1 ein elektromechanischer Bremskraftverstärker bekannt, der zusammen mit dem angeschlossenen Hauptbremszylinder eine Einheit bildet und auf den Einsatz bei einem Hybrid-Fahrzeug mit einer regenerativen Bremsvorrichtung abgestimmt ist.Furthermore, it is off DE 199 39 950 A1 an electromechanical brake booster known, which forms a unit together with the connected master cylinder and is adapted for use in a hybrid vehicle with a regenerative braking device.

Eine gattungsgemäße Betätigungseinrichtung für einen Hauptbremszylinder eines Kraftfahrzeugs ist aus DE 10 2010 024 734 A1 bekannt. Diese umfasst ein zwischen dem Hauptbremszylinder und einem Bremspedal angeordnetes Gehäuse, in dem ein Druckkörper zur Betätigung eines Betätigungskolbens angeordnet ist. Weiterhin ist in dem Gehäuse ein Elektromotor koaxial zum Druckkörper angeordnet, sowie ein Getriebe, das die Schnecke mit dem Druckkörper derart koppelt, um eine Drehbewegung des Motors in eine Translationsbewegung des Druckkörpers zu übersetzen. Zusätzlich ist ein Pedalsimulator vorgesehen. Die Bremsanlage gemäß DE 10 2010 024 734 A1 kann somit in einem ersten Betriebsmodus betrieben werden, in dem das Bremspedal mit dem Pedalsimulator zusammenwirkt und von dem Hauptbremszylinder entkoppelt ist (brake-by-wire), sowie in einem zweiten Betriebsmodus, in dem das Bremspedal über den Druckkörper den Hauptbremszylinder mit Kraft beaufschlagen kann und der Pedalsimulator deaktiviert ist, wodurch eine mechanische Rückfallebene vorhanden ist.A generic actuator for a master cylinder of a motor vehicle is off DE 10 2010 024 734 A1 known. This comprises a arranged between the master cylinder and a brake pedal housing, in which a pressure body for actuating an actuating piston is arranged. Furthermore, an electric motor is arranged coaxially to the pressure body in the housing, and a gear which couples the screw with the pressure body so as to translate a rotational movement of the motor in a translational movement of the pressure hull. In addition, a pedal simulator is provided. The brake system according to DE 10 2010 024 734 A1 can thus be operated in a first operating mode in which the brake pedal interacts with the pedal simulator and decoupled from the master cylinder (brake-by-wire), as well as in a second operating mode in which the brake pedal via the pressure body can apply force to the master cylinder and the pedal simulator is disabled, thereby providing a mechanical fallback level.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Alternativen zu herkömmlichen Betätigungsvorrichtungen aufzuzeigen.Based on this, the object of the invention is to provide alternatives to conventional actuators.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird eine Betätigungseinrichtung für einen Hauptbremszylinder eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung umfasst ein Gehäuse zur Anordnung zwischen dem Hauptbremszylinder und einem Bremspedal, durch das ein Druckorgan zur Betätigung eines Betätigungskolben des Hauptbremszylinders verläuft, einen Elektromotor, eine Schnecke, die durch den Elektromotor angetrieben ist und das Druckorgan kreuzt, und ein in dem Gehäuse angeordnetes Getriebe, das die Schnecke mit dem Betätigungskolben derart koppelt, um eine Drehbewegung der Schnecke in eine Translationsbewegung des Betätigungskolbens zu übersetzen.To achieve the above object, an actuating device for a master cylinder of a motor vehicle having the features of claim 1 is proposed. The actuator according to the invention comprises a housing for arrangement between the master cylinder and a brake pedal, through which a pressure member for actuating an actuating piston of the master cylinder extends, an electric motor, a worm, which is driven by the electric motor and the pressure member crosses, and arranged in the housing Transmission which couples the worm with the actuating piston so as to translate a rotational movement of the worm in a translational movement of the actuating piston.

Hierdurch wird ein im Hinblick auf die Serienfertigung einfacher und kostengünstiger Aufbau erzielt. As a result, a simple and inexpensive construction is achieved in terms of mass production.

Zudem ist z. B. bei Ausfall des elektrischen Antriebs ein mechanischer Durchgriff, d. h. eine Betätigung des Hauptbremszylinders über das Bremspedal durch den Fahrer mittels des Druckorgans möglich. Ferner ist eine Kombinationsbetrieb möglich, in dem die Kraft am Betätigungskolben sowohl durch die Kraft des Fahrers als auch durch den Elektromotor aufgebracht wird.In addition, z. B. in case of failure of the electric drive, a mechanical penetration, d. H. an actuation of the master cylinder via the brake pedal by the driver by means of the pressure member possible. Further, a combination operation is possible in which the force is applied to the actuating piston both by the force of the driver and by the electric motor.

Weiterhin zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung durch eine raumökonomische Unterbringung am Fahrzeug aus. Durch die platzsparende Anordnung einer Getriebestufe im Gehäuse zwischen Bremspedal und Hauptbremszylinder kann ein kompakter Motor verwendet werden. Da die Drehachse der Schnecke quer zum Druckorgan verläuft, kann der Motor aus dem unmittelbaren Bereich zwischen Bremspedal und Hauptbremszylinder seitlich heraus verlagert werden, wodurch das Gehäuse axial kurz ausgeführt werden kann. Das in das Gehäuse integrierte Getriebe ermöglicht den Einsatz von Elektromotoren mit verhaltnismäßig kleinen Abmessungen. Insgesamt lässt sich ein sehr kompaktes Package aus Elektromotor, Gehäuse mit Getriebe und Steuergerät realisieren.Furthermore, the solution according to the invention is characterized by a space-economical accommodation on the vehicle. Due to the space-saving arrangement of a gear stage in the housing between the brake pedal and master cylinder, a compact engine can be used. Since the axis of rotation of the screw is transverse to the pressure member, the motor can be displaced laterally out of the immediate area between the brake pedal and the master cylinder, whereby the housing can be made axially short. The gearbox integrated in the housing allows the use of electric motors with relatively small dimensions. Overall, a very compact package of electric motor, housing with gearbox and control unit can be realized.

Ferner ist es möglich, die einzelnen Komponenten Elektromotor, Gehäuse und Steuergerät zu modularisieren. Für jedes Modul können unterschiedliche Ausführungsvarianten vorgehalten und je nach bedarf miteinander kombiniert werden, um in der Serie beispielsweise eine Anpassung an unterschiedliche Fahrzeuggewichte und/oder Fahrzeugmotorisierungen vorzunehmen.Furthermore, it is possible to modularize the individual components of the electric motor, housing and control unit. For each module, different embodiments can be kept available and combined with each other as required, for example, to make an adaptation to different vehicle weights and / or vehicle engines in the series.

Für den Elektromotor und den Hauptbremszylinder können unmodifizierte Standaraggregate verwendet werden.For the electric motor and the master cylinder unmodified standard units can be used.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in further claims.

Vorzugsweise ist die Schnecke koaxial zur Drehachse des Elektromotors angeordnet, wodurch der Motoranschluss der Schnecke schlank bleibt. Gegebenenfalls kann die Schnecke auch in die Abtriebswelle des Motors integriert sein.Preferably, the worm is arranged coaxially to the axis of rotation of the electric motor, whereby the motor connection of the worm remains slim. Optionally, the worm may also be integrated in the output shaft of the engine.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das Gehäuse und der Elektromotor auf der Seite des Hauptbremszylinders vor einer Spritzwand eines Kraftfahrzeugs anordenbar. Das Gehäuse liegt in diesem Fall gegen die Spritzwand an und kann gegebenenfalls an dieser befestigt sein. Der Fußraum des Fahrers wird durch die Betätigungseinrichtung nicht beeinträchtigt. Zudem hat sich diese Anordnung im Hinblick auf die Unterbringung aller im Motorraum befindlichen Aggregate und Zusatzeinrichtungen als besonders günstig erwiesen.According to an advantageous embodiment of the invention, the housing and the electric motor on the side of the master cylinder in front of a bulkhead of a motor vehicle can be arranged. The housing is in this case against the bulkhead and may optionally be attached to this. The footwell of the driver is not affected by the actuator. In addition, this arrangement has proven to be particularly favorable with regard to the accommodation of all located in the engine compartment units and ancillary equipment.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Elektromotor an einer Außenseite des Gehäuses angeflanscht. Er muss somit nicht an anderen Strukturen des Fahrzeugs gelagert oder in sonstiger Weise abgestützt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the electric motor is flanged to an outer side of the housing. Thus, it does not have to be stored on other structures of the vehicle or supported in any other way.

Ein Steuergerät für die Ansteuerung des Elektromotors wird vorzugsweise auf der dem Elektromotor gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordnet, wodurch sich eine insgesamt sehr kompakte Anordnung ergibt.A control device for the control of the electric motor is preferably arranged on the side opposite the electric motor side of the housing, resulting in an overall very compact arrangement.

Bevorzugt liegt das Übersetzungsverhältnis von Motorumdrehung zu Translationsweg des Betätigungskolbens im Bereich von 0,2 bis 0,7 Umdrehungen/mm, vorzugsweise von 0,26 bis 0,4 Umdrehungen/mm und weiter bevorzugt von 0,27 bis 0,35 Umdrehungen/mm. Durch die verhältnismäßig hohe Drehzahl kann ein Motor mit relativ geringem Antriebsmoment zum Einsatz kommen. Ein solcher zeichnet sich durch geringe Abmessungen aus.Preferably, the gear ratio of motor revolution to translation travel of the actuating piston is in the range of 0.2 to 0.7 revolutions / mm, preferably 0.26 to 0.4 revolutions / mm, and more preferably 0.27 to 0.35 revolutions / mm , Due to the relatively high speed, a motor with a relatively low drive torque can be used. Such is characterized by small dimensions.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe in dem Gehäuse im Folgenden eine erste Hülse, die an ihrem Außenumfang ein mit der Schnecke kämmendes Schneckenrad aufweist sowie an ihrem Innenumfang ein Gewinde ausbildet, sowie eine zweite Hülse, die an ihrem Außenumfang ein mit dem Gewinde der ersten Hülse kämmendes Gewinde aufweist, mit dem Betätigungskolben zusammenwirkt und in dem Gehäuse gegen Verdrehen gesichert, jedoch axial bewegbar ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht bei einer geringen Anzahl von Achsen ein hinreichendes Übersetzungsverhältnis zwischen Motorumdrehung und Translationsbewegung des Betätigungskolbens. Dadurch bleiben die Anzahl benötigter Bauteile und der Fertigungs- und Montageaufwand gering.According to a further advantageous embodiment of the invention, the transmission in the housing hereinafter comprises a first sleeve which has a worm wheel meshing with the worm at its outer periphery and forms a thread on its inner circumference, and a second sleeve, which at its outer periphery with a Has thread of the first sleeve meshing thread, cooperates with the actuating piston and secured in the housing against rotation, but is axially movable. This configuration allows for a small number of axes a sufficient transmission ratio between engine rotation and translational movement of the actuating piston. As a result, the number of required components and the manufacturing and assembly costs remain low.

Das Gewinde, über das die erste und zweite Hülse miteinander in Eingriff stehen, ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante als Trapezgewinde ausgebildet.The thread over which the first and second sleeves are engaged with each other, is formed in a preferred embodiment as a trapezoidal thread.

Zur Führung der zweiten Hülse im Gehäuse kann diese an ihrem Außenumfang eine oder mehrere Axialnuten aufweisen. Über die Axialnuten kann die zweite Hülse mittels gehäusefesten Vorsprüngen oder Zapfen gegen Verdrehen gesichert werden, wobei gleichzeitig, eine Axialbewegbarkeit gewährleistet wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuse an einer Stirnseite, vorzugsweise an der zum Bremspedal weisenden Seite, durch einen Gehäusedeckel verschlossen. Dabei kann der Gehäusedeckel die in die Axialnut bzw. Axialnuten eingreifenden Vorsprüngen bzw. Zapfen aufweisen.To guide the second sleeve in the housing, this may have on its outer circumference one or more axial grooves. About the axial grooves, the second sleeve can be secured by means of housing-fixed projections or pins against rotation, at the same time, a Axbewegbewegbarkeit is ensured. In an advantageous embodiment, the housing is closed on one end face, preferably on the side facing the brake pedal, by a housing cover. In this case, the housing cover may have the engaging in the axial groove or axial grooves projections or pins.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante umfasst das Getriebe in dem Gehäuse im Folgenden ein Schneckenrad, das mit der Schnecke in Eingriff steht, ein Ritzel, das mit der Schnecke drehfest verbunden ist, und eine Zahnstange, die mit dem Ritzel in Eingriff steht und mit dem Betätigungskolben zusammenwirkt. According to a further advantageous embodiment variant, the transmission in the housing in the following comprises a worm wheel which engages with the worm, a pinion which is non-rotatably connected to the worm, and a rack which engages with the pinion and with the actuating piston interacts.

Die vorstehend erläuterte Betätigungseinrichtung kommt vorzugsweise an einem Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug, zum Einsatz. Dessen Bremsanlage umfasst insbesondere ein Bremspedal und einen mit dem Bremspedal gekoppelten Pedalsimulator sowie weiterhin einen Hauptbremszylinder. Die Betätigungseinrichtung ist dabei räumlich zwischen dem Bremspedal und dem Hauptbremszylinder. Die Bremsanlage weist einen ersten Betriebsmodus, in dem das Bremspedal mit dem Pedalsimulator zusammenwirkt und von dem Hauptbremszylinder entkoppelt ist, sowie einen zweiten Betriebsmodus, in dem das Bremspedal über das Druckorgan den Hauptbremszylinder mit Kraft beaufschlagen kann und der Pedalsimulator deaktiviert ist. Hierdurch wird im Normalbetrieb ein Brake-by-wire-System realisiert, das im Notfall, beispielsweise bei Ausfall des Elektromotors, eine mechanische Rückfallebene aufweist.The actuating device explained above is preferably used on a motor vehicle, in particular a passenger vehicle. Whose brake system comprises in particular a brake pedal and a pedal simulator coupled to the brake pedal and also a master cylinder. The actuator is spatially between the brake pedal and the master cylinder. The brake system has a first mode of operation in which the brake pedal cooperates with the pedal simulator and is decoupled from the master cylinder, and a second mode of operation in which the brake pedal can apply force to the master cylinder via the pressure member and the pedal simulator is deactivated. As a result, a brake-by-wire system is realized in normal operation, which has a mechanical fallback level in an emergency, for example in case of failure of the electric motor.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing. The drawing shows in:

1 eine räumliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung mit angeschlossenem Hauptbremszylinder, 1 a spatial view of an actuator according to the invention with a connected master cylinder,

2 eine Explosionsdarstellung der Anordnung aus 1 zur Veranschaulichung der einzelnen Module, 2 an exploded view of the arrangement 1 to illustrate the individual modules,

3 eine weitere räumliche Ansicht der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung in Einbaulage in Bezug auf eine Spritzwand sowie ein Bremspedal, 3 a further spatial view of the actuating device according to the invention in the installed position with respect to a bulkhead and a brake pedal,

4 eine Längsschnittansicht, 4 a longitudinal sectional view,

5 eine Detailansicht des Getriebes der Betätigungseinrichtung, 5 a detailed view of the transmission of the actuator,

6 eine Explosionsdarstellung der Betätigungseinrichtung, und in 6 an exploded view of the actuator, and in

7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung in Explosionsdarstellung. 7 a further embodiment of an actuator according to the invention in an exploded view.

Das erste Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Bremsanlage 1 für ein Kraftfahrzeug. Diese umfasst eine elektromechanische Betätigungseinrichtung 2, die zwischen einem Bremspedal 3 und einem Hauptbremszylinder 4 angeordnet ist. An den Hauptbremszylinder 4 ist eine nicht näher dargestellte ESP-Hydraulikeinheit bekannter Bauart angeschlossen, um einen Bremsdruck an den Radbremsen des Kraftfahrzeugs radindividuell einzustellen.The first embodiment relates to a brake system 1 for a motor vehicle. This includes an electromechanical actuator 2 between a brake pedal 3 and a master cylinder 4 is arranged. To the master cylinder 4 is an ESP hydraulic unit of known type, not shown, connected to set a wheel pressure on the wheel brakes of the motor vehicle individually.

Die elektromechanische Betätigungseinrichtung 2 wird in Abhängigkeit einer Betätigung des Bremspedals 3 durch den Fahrer angesteuert, um eine Bremskraft bereitzustellen. Hierzu wird die Stellung des Bremspedals 3 mittels eines Stellungssensors erfasst. Der Stellungssensor kann beispielsweise als Drehwinkelgeber ausgeführt sein. Es ist jedoch auch möglich, die Bremspedalstellung mittels eines linearen Wegsensors zu erfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Betätigungskraft F der Fahrers am Bremspedal 3 mittels eines Kraftsensors ermittelt und zur Ansteuerung der elektromechanischen Betätigungseinrichtung 2 herangezogen werden.The electromechanical actuator 2 becomes dependent on an operation of the brake pedal 3 controlled by the driver to provide a braking force. For this purpose, the position of the brake pedal 3 detected by a position sensor. The position sensor can be designed, for example, as a rotary encoder. However, it is also possible to detect the brake pedal position by means of a linear displacement sensor. Alternatively or additionally, the operating force F of the driver on the brake pedal 3 determined by a force sensor and to control the electromechanical actuator 2 be used.

Die Betätigungseinrichtung 2 umfasst ein Gehäuse 5, das zwischen dem Bremspedal 3 und dem Hauptbremszylinder 4 angeordnet ist. In dem Gehäuse 5 verläuft ein Druckorgan, das gegen einen Betätigungskolben 7 des Hauptbremszylinders 4 drückt. Vorliegend umfasst das Druckorgan eine Druckstange 6 und einen Druckkörper 12. Jedoch ist auch ein anderer Aufbau möglich. Insbesondere können beide Teile in einem Stück gefertigt sein. Weiterhin umfasst die Betätigungseinrichtung 2 einen Elektromotor 8 sowie eine Schnecke 9, die durch den Elektromotor 8 angetrieben ist und das Druckorgan kreuzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel schließt die Schnecke 9 mit der Bewegungsachse des Druckorgans 6 einen Winkel von 90 Grad ein. Jedoch kann die Schnecke 9 auch schräg zur Bewegungsachse des Druckorgans bzw. zur Druckstange 6 angestellt sein, beispielsweise mit einem Winkel im Bereich von 60 bis 120 Grad. Schließlich umfasst die Betätigungseinrichtung 2 ein in dem Gehäuse 2 angeordnetes Getriebe 10, das die Schnecke 9 mit dem Druckorgan derart koppelt, um eine Drehbewegung der Schnecke 9 in eine Translationsbewegung des Druckorgans 6 zu übersetzen. Letzteres bewirkt eine Betätigung des Betätigungskolben 7 des Hauptbremszylinders 4, um um entsprechend der Bremspedalbetätigung einen Bremsdruck für die ESP-Hydraulikeinheit vorzugeben.The actuating device 2 includes a housing 5 that is between the brake pedal 3 and the master cylinder 4 is arranged. In the case 5 runs a pressure element, which is against an actuating piston 7 of the master cylinder 4 suppressed. In the present case, the pressure element comprises a push rod 6 and a pressure body 12 , However, another structure is possible. In particular, both parts can be made in one piece. Furthermore, the actuating device comprises 2 an electric motor 8th as well as a snail 9 by the electric motor 8th is driven and the pressure member crosses. In the illustrated embodiment, the screw closes 9 with the axis of movement of the pressure element 6 an angle of 90 degrees. However, the snail can 9 also obliquely to the axis of movement of the pressure element or to the push rod 6 be employed, for example, with an angle in the range of 60 to 120 degrees. Finally, the actuator comprises 2 one in the housing 2 arranged transmission 10 that the snail 9 coupled to the pressure member so to a rotational movement of the screw 9 in a translational movement of the pressure element 6 to translate. The latter causes actuation of the actuating piston 7 of the master cylinder 4 to set a brake pressure for the ESP hydraulic unit according to the brake pedal operation.

Bei der dargestellten Fahrzeugbremsanlage dient das Bremspedal 3 im Normalbetrieb lediglich als Signalgeber. Die vom Fahrer am Bremspedal 3 aufgebrachte Betätigungskraft wird lediglich dazu genutzt, um über den Stellungssensor 7 und/oder einen gegebenenfalls vorhandenen Kraftsensor ein Ansteuersignal für die Betätigungseinrichtung 2 bereitzustellen. Eine mechanische Kopplung mit dem hydraulischen System der ESP-Hydraulikeinheit ist dabei im Falle einer intakten Betätigungseinrichtung 2 nicht gegeben.In the illustrated vehicle brake system, the brake pedal is used 3 in normal operation only as a signal generator. The driver's brake pedal 3 applied actuation force is only used to over the position sensor 7 and / or an optional force sensor, a drive signal for the actuator 2 provide. A mechanical coupling with the hydraulic system of the ESP hydraulic unit is in the case of an intact actuator 2 not given.

Um dem Fahrer bei einer Bremspedalbetätigung die Dosierung der Bremskraft zu erleichtern, umfasst die Bremsanlage 1 einen Pedalsimulator 11, der mit dem Bremspedal 3 gekoppelt ist. Der Pedalsimulator 11 erzeugt bei einer Bremspedalbetätigung einen der Betätigung entgegengerichteten Widerstand nach einer vorgegebenen Kraft-Weg-Kennlinie. Die Kraft-Weg-Kennlinie ist derart konfiguriert, dass der Fahrer mit zunehmender Betätigungskraft einen größeren Widerstand spürt. Diese haptische Rückmeldung korreliert stark mit der über die Betätigungseinrichtung 2 erzeugten Bremskraft und entspricht im Wesentlichen dem von herkömmlichen hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen bekannten Bremsgefühl. Der Pedalsimulator 11 kann in einer reinen Brake-by-wire Konfiguration zum Einsatz kommen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird gleichwohl über die Druckstange 6 eine mechanische Rückfallebene ermöglicht, die bei einem Ausfall der elektromechanischen Betätigungseinrichtung 2 gestattet, die Kraft des Fahrers an dem Hauptbremszylinder 4 zur Wirkung zu bringen und dadurch einen Bremsdruck zu erzeugen.In order to facilitate the driver in a brake pedal operation, the dosage of the braking force, includes the brake system 1 a pedal simulator 11 with the brake pedal 3 is coupled. The pedal simulator 11 generates at a brake pedal actuation of the operation opposing resistance according to a predetermined force-displacement curve. The force-displacement characteristic curve is configured in such a way that the driver feels greater resistance as the actuating force increases. This haptic feedback correlates strongly with that via the actuator 2 generated braking force and substantially corresponds to the known from conventional hydraulic vehicle brake systems brake feel. The pedal simulator 11 can be used in a pure brake-by-wire configuration. In the illustrated embodiment is nevertheless on the push rod 6 allows a mechanical fallback, in case of failure of the electromechanical actuator 2 allows the driver's power to the master cylinder 4 to bring to action and thereby to generate a brake pressure.

Die zwischen dem Bremspedal 3/Pedalsimulator 11 und dem Hauptbremszylinders 4/Betätigungskolben 7 angeordnete Druckstange 6 ist im normalen Betrieb bei einer Betätigung des in Bremspedals 3 kraftfrei und übt auf das Bremspedal 3 keine Rückwirkung aus. Sie ist an einem mit dem Betätigungskolben 7 des Hauptbremszylinders 4 zusammenwirkenden Druckkörper 12 der Betätigungseinrichtung 2 gehalten, weist jedoch zu dem Bremspedal 3/Pedalsimulator 11 axial einen Spalt 22 auf. Bei einer Bremspedalbetätigung wird der Druckkörper 12 durch den Elektromotor 8 axial verlagert, so dass der Spalt 22 trotz Bewegung der Druckstange 6 bestehen bleibt. Fällt der Elektromotor 8 aus, wird bei einer Bremspedalbetätigung der Spalt 22 überwunden, so dass die Druckstange 6 auf den Betätigungskolben 7 des Hauptbremszylinders 4 druckt und die Kraft des Fahrers unmittelbar auf den Hauptbremszylinder 4 einwirkt.The between the brake pedal 3 / Pedal simulator 11 and the master cylinder 4 / Actuating piston 7 arranged push rod 6 is in normal operation when pressing the brake pedal 3 force-free and applies the brake pedal 3 no reaction. She is at one with the actuating piston 7 of the master cylinder 4 interacting pressure body 12 the actuator 2 held, however, points to the brake pedal 3 / Pedal simulator 11 axially a gap 22 on. When a brake pedal operation, the pressure body 12 through the electric motor 8th axially displaced so that the gap 22 despite movement of the push rod 6 persists. If the electric motor fails 8th off, when a brake pedal operation, the gap 22 overcome, leaving the push rod 6 on the actuating piston 7 of the master cylinder 4 Prints and the driver's power directly on the master cylinder 4 acts.

Um ein stets sicheres Reduzieren des Bremsdrucks auf Null zu ermöglichen, ist die elektromechanische Betätigungseinrichtung 2 bzw. deren Getriebe 10 selbsthemmungsfrei ausgebildet. Andernfalls würde bei einem Stromausfall im Bremsbetrieb die elektromechanische Betätigungseinrichtung 2 in der Position beim Stromausfall verharren und weiterhin Bremsdruck aufbauen. Dementsprechend ist das Getriebe 10 so ausgelegt, dass bereits durch den hydraulischen Gegendruck und/oder eine Pedalrückholfeder eine ausreichende Rückstellkraft aufgebaut wird, welche die elektromechanische Betätigungseinrichtung 2 in die Nulllage zurückfährt. Es kann jedoch auch eine zusätzliche Rückholfeder an der Betätigungseinrichtung 2 vorgesehen sein.In order to always allow a safe reduction of the brake pressure to zero, is the electromechanical actuator 2 or their gearbox 10 Self-locking trained. Otherwise, in the event of a power failure during braking operation, the electromechanical actuating device would 2 remain in position during power failure and continue to build up brake pressure. Accordingly, the transmission 10 designed so that already by the hydraulic back pressure and / or a pedal return spring sufficient restoring force is built up, which is the electromechanical actuator 2 moves back to zero position. However, it may also be an additional return spring on the actuator 2 be provided.

Der Elektromotor 8 kann ein büstenloser Gleichstrommotor, ein Drehstrommotor, ein Asynchronmotor, ein Schrittmotor oder ein konventioneller Gleichstrommotor sein. Dessen Ansteuerung erfolgt über ein Steuergerät 13, das als Eingangsgröße den Pedalweg am Bremspedal 3, die Pedalkraft, die Betätigungsgeschwindigkeit, die Fahrzeuggeschwindigkeit oder den Beladungszustand oder eine Kombination aus diesen Größen auswertet.The electric motor 8th may be a brushless DC motor, a three-phase motor, an asynchronous motor, a stepper motor or a conventional DC motor. Its control is via a control unit 13 , which as input the pedal travel on the brake pedal 3 which evaluates pedal force, actuation speed, vehicle speed or load state, or a combination of these quantities.

Die 1 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsvariante der Betätigungseinrichtung 2, die, wie insbesondere 1 entnommen werden kann, einen besonders kompakten Aufbau besitzt und aus mehreren Modulen zusammengefügt ist. 2 zeigt neben dem Hauptbremszylinder 4 das Gehäuse 5 als erstes Modul, den seitlich am Gehäuse 5 angeschlossenen Elektromotor 8 als zweites Modul und das ebenfalls seitlich am Gehäuse 5 angeschlossene Steuergerät 13 als drittes Modul. Das Steuergerät 13 ist dabei auf der dem Elektromotor 8 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 5 angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umgreift dieses das Gehäuse 5 L-förmig. Jedoch sind auch andere Gestaltungen möglich. Die Schnecke 9 kann entweder Bestandteil des Motormoduls oder des Gehäusemoduls sein oder aber ein eigenes, viertes Modul bilden. Sie ist vorzugsweise koaxial zur Drehachse A des Elektromotors 8 angeordnet. Durch diesen modulartigen Aufbau lässt sich in der Serie eine einfache Anpassung an unterschiedliche Fahrzeugkonfigurationen vornehmen, indem für die jeweiligen Module verschiedene Varianten bereitgestellt werden. Zudem können in den einzelnen Modulen Änderungen vorgenommen werden, ohne dass sich dies unmittelbar auf die weiteren Module auswirkt.The 1 to 6 show a first embodiment of the actuator 2 that, in particular 1 can be removed, has a particularly compact structure and is composed of several modules. 2 shows next to the master cylinder 4 the housing 5 as the first module, the side of the housing 5 connected electric motor 8th as a second module and also on the side of the housing 5 connected control unit 13 as the third module. The control unit 13 is on the electric motor 8th opposite side of the housing 5 arranged. In the illustrated embodiment, this surrounds the housing 5 L-shaped. However, other designs are possible. The snail 9 can either be part of the motor module or the housing module or form its own, fourth module. It is preferably coaxial with the axis of rotation A of the electric motor 8th arranged. This module-like structure makes it easy to adapt to different vehicle configurations in the series by providing different variants for the respective modules. In addition, changes can be made in the individual modules without this directly affecting the other modules.

3 zeigt die Anordnung der Betätigungseinrichtung 2 am Fahrzeug, wobei von letzterem lediglich die Spritzwand 14 dargestellt ist. Gehäuse 5 und Elektromotor 8 der Betätigungseinrichtung 2 sind auf der Seite des Hauptbremszylinders 4 vor der Spritzwand 14 angeordnet. Dabei stützt sich das Gehäuse 5 gegen die Spritzwand 14 ab und ist vorzugsweise an dieser befestigt. Das Gehäuse 5 dient dabei gleichzeitig als Halterung für den Elektromotor 8 und das Steuergerät 13, welche beide am Außenumfang des Gehäuses 5 festgelegt sind. Für die mechanische Rückfallebene ist in der Spritzwand 14 eine Öffnung 15 vorgesehen, welche die Betätigung der Druckstange 6 durch das Bremspedal 3 ermöglicht. Der Pedalsimulator 11 ist vorliegend in Bezug auf die Spritzwand 14 auf der Seite des Bremspedals 3 angeordnet, insbesondere zwischen der Druckstange 6 und dem Bremspedal 3. Er kann jedoch auch an anderer Stelle untergebracht sein. 3 shows the arrangement of the actuator 2 on the vehicle, of the latter only the bulkhead 14 is shown. casing 5 and electric motor 8th the actuator 2 are on the side of the master cylinder 4 in front of the bulkhead 14 arranged. In this case, the housing is supported 5 against the bulkhead 14 from and is preferably attached to this. The housing 5 serves at the same time as a holder for the electric motor 8th and the controller 13 which are both on the outer circumference of the housing 5 are fixed. For the mechanical fallback level is in the bulkhead 14 an opening 15 provided which the actuation of the push rod 6 through the brake pedal 3 allows. The pedal simulator 11 is present in relation to the bulkhead 14 on the side of the brake pedal 3 arranged, in particular between the push rod 6 and the brake pedal 3 , However, it can also be located elsewhere.

Der Aufbau des in dem Gehäuse 5 angeordneten Getriebes 10 ist in den 4 bis 6 gut erkennbar. Das Getriebe 10 umfasst eine erste Hülse 16, die drehbar im Gehäuse 5 gelagert, axial jedoch festgelegt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierzu ein einziges Wälzlager 17 vorgesehen, das zwischen dem Außenumfang der ersten Hülse 16 und einer Innenumfangsfläche des Gehäuses 5 angeordnet ist. Die erste Hülse 16 weist an ihrem Außenumfang ferner ein Schneckenrad 18 auf, das mit der Schnecke 9 in Eingriff steht und dementsprechend von dieser angetrieben wird. The construction of the housing 5 arranged transmission 10 is in the 4 to 6 good to see. The gear 10 includes a first sleeve 16 , which rotate in the housing 5 stored, but axially fixed. In the illustrated embodiment, this is a single roller bearing 17 provided, between the outer periphery of the first sleeve 16 and an inner peripheral surface of the housing 5 is arranged. The first sleeve 16 also has a worm wheel on its outer periphery 18 on, with the snail 9 is engaged and accordingly driven by this.

In der ersten Hülse 16 ist eine zweite Hülse 19 angeordnet, die mit der ersten Hülse 16 in Gewindeeingriff steht und das oben erläuterte Druckstück 12 bildet. Die erste Hülse 16 weist dementsprechend an ihrem Innenumfang ein Gewinde 20 auf. Gleichermaßen ist die zweite Hülse 19 an ihrem Außenumfang mit einem Außengewinde 21 versehen. Vorzugsweise kommt hierbei ein Trapezgewinde zum Einsatz. Dieses weist eine selbsthemmungsfreie Steigung auf.In the first sleeve 16 is a second sleeve 19 arranged with the first sleeve 16 in threaded engagement and the above-mentioned pressure piece 12 forms. The first sleeve 16 has accordingly on its inner circumference a thread 20 on. Likewise, the second sleeve 19 on its outer circumference with an external thread 21 Mistake. Preferably, a trapezoidal thread is used here. This has a self-locking slope.

Im Unterschied zu der ersten Hülse 16 ist die zweite Hülse 19 im Gehäuse 5 gegen Verdrehen gesichert, jedoch axial bewegbar. Wird die erste Hülse 16 in Drehung versetzt, so verschiebt sich die zweite Hülse 19 je nach Drehrichtung der ersten Hülse 16 axial in Richtung auf den Hauptbremszylinder 4 zu oder von diesem weg. Dabei drückt die zweite Hülse 19 auf einen kalottenförmig ausgebildeten Bund 6a der Druckstange 6, welche ihrerseits gegen den Betätigungskolben 7 des Hauptbremszylinders 4 drückt, um Bremsdruck zu erzeugen. Eine auf der Seite des Hauptbremszylinders 4 am Bund 6a abgestützte Feder 40 hält die Druckstange 6 in Anlage gegen die zweite Hülse 19. Vorzugsweise wird der Elektromotor 8 so angesteuert, dass die zweite Hülse 19 zumindest überwiegend oder stets in Kontakt mit dem Betätigungskolben 7 bleibt, um ein schnelles Ansprechen der Bremsanlage zu gewährleisten.Unlike the first sleeve 16 is the second sleeve 19 in the case 5 secured against rotation, but axially movable. Will the first sleeve 16 set in rotation, so shifts the second sleeve 19 depending on the direction of rotation of the first sleeve 16 axially in the direction of the master cylinder 4 to or from this way. The second sleeve pushes 19 on a dome-shaped collar 6a the push rod 6 , which in turn against the actuating piston 7 of the master cylinder 4 pushes to generate brake pressure. One on the side of the master cylinder 4 at the federal government 6a supported spring 40 Hold the push rod 6 in abutment against the second sleeve 19 , Preferably, the electric motor 8th so driven that the second sleeve 19 at least predominantly or always in contact with the actuating piston 7 remains to ensure a quick response of the brake system.

Die Druckstange 6 erstreckt sich in beide Hülsen 16 und 19. Sie ist durch die Feder 40 in Anlage an der zweiten Hülse 19 gehalten und wird somit bei einer Betätigung der Bremsanlage im Normalbetrieb mit der zweiten Hülse 19 mitgenommen. Hierdurch bleibt die Druckstange 6 im Normalbetrieb vom Bremspedal 3 entkoppelt. 5 zeigt einen entsprechenden axialen Spalt 22 zu einer Druckstange 23 des Pedalsimulators 11. Die Hülsen 16 und 19 sind vorzugsweise koaxial um die Druckstange 6 angeordnet.The push rod 6 extends into both sleeves 16 and 19 , She is by the spring 40 in contact with the second sleeve 19 held and is thus upon actuation of the brake system in normal operation with the second sleeve 19 taken. This leaves the push rod 6 in normal operation from the brake pedal 3 decoupled. 5 shows a corresponding axial gap 22 to a push rod 23 of the pedal simulator 11 , The pods 16 and 19 are preferably coaxial about the push rod 6 arranged.

Die Rückseite des Betätigungskolben 7 ist hohl ausgeführt und bildet eine Kalotte 25 aus, gegen die ein gerundeter Endabschnitt 26 der Druckstange 6 anliegt.The back of the actuating piston 7 is hollow and forms a dome 25 off, against which a rounded end section 26 the push rod 6 is applied.

Das dem Hauptbremszylinder 4 gegenüberliegende Ende des Gehäuses 5 ist durch einen Gehäusedeckel 27 verschlossen. Der Gehäusedeckel 27 ist drehfest am Gehäuse 5 angeordnet und sichert das Wälzlager 17 axial. An dem Gehäusedeckel 27 sind mehrere Zapfen 28 vorgesehen, welche in am Außenumfang der zweiten Hülse 19 befindliche Axialnuten 29 eingreifen und somit die zweite Hülse 19 an einem Verdrehen gegenüber dem Gehäuse 5 hindern.The master cylinder 4 opposite end of the housing 5 is through a housing cover 27 locked. The housing cover 27 is non-rotatable on the housing 5 arranges and secures the rolling bearing 17 axially. On the housing cover 27 are several cones 28 provided, which in on the outer circumference of the second sleeve 19 located axial grooves 29 engage and thus the second sleeve 19 at a twisting relative to the housing 5 prevent.

Anstelle von Axialnuten 29 am Außenumfang können Axialbohrungen an der zweiten Hülse 19 vorgesehen sein, in die die Zapfen 28 eingreifen. In diesem Fall kann zwischen den Hülsen 16 und 19 anstelle der Trapezgewinde ein Kugelgewindetrieb vorgesehen werden, der sich durch geringe Reibung auszeichnet, wodurch das benötigte Antriebsmoment des Motors vermindert wird. Die Lösung mit Trapezgewinde zeichnet sich gegenüber derjenigen mit Kugelkgewindetrieb durch einen deutlich reduzierten Aufwand aus und ist daher erheblich kostengünstiger.Instead of axial grooves 29 on the outer circumference can axial bores on the second sleeve 19 be provided, in which the pins 28 intervention. In this case, between the pods 16 and 19 instead of the trapezoidal thread a ball screw can be provided, which is characterized by low friction, whereby the required drive torque of the motor is reduced. The solution with trapezoidal thread is characterized by a significantly reduced effort compared to those with Kugelkgewindetrieb and is therefore much cheaper.

7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem modifizierten Gehäuse 5' und Getriebe 10'. Der Elektromotor 8' sowie das Steuergerät 13' können wie oben beschrieben ausgeführt sein. Es ist jedoch möglich, das Steuergerät 13' auch unmittelbar am Elektromotor 8' anzubringen. Das Gehäuse 5' ist entsprechend den 1 bis 3 wiederum zwischen dem in 7 nicht näher dargestellten Hauptbremszylinder 4 und der Spritzwand 14 angeordnet. 7 shows a second embodiment with a modified housing 5 ' and gear 10 ' , The electric motor 8th' as well as the control unit 13 ' can be carried out as described above. It is possible, however, the controller 13 ' also directly on the electric motor 8th' to install. The housing 5 ' is according to the 1 to 3 turn between the in 7 Master cylinder, not shown in detail 4 and the splashboard 14 arranged.

Das in dem Gehäuse 5' angeordnete Getriebe 10' umfasst ein Schneckenrad 30', das mit der Schnecke 9' des Elektromotors 8' in Eingriff steht. Die Drehachse der Schnecke 9' ist dabei vorzugsweise koaxial zur Drehachse des Elektromotors 8' angeordnet und über zwei Lager 36' und 37' im Gehäuse 5' drehbar gelagert.That in the case 5 ' arranged gear 10 ' includes a worm wheel 30 ' that with the snail 9 ' of the electric motor 8th' engaged. The axis of rotation of the screw 9 ' is preferably coaxial with the axis of rotation of the electric motor 8th' arranged and over two bearings 36 ' and 37 ' in the case 5 ' rotatably mounted.

Das Schneckenrad 30' ist mit einem Ritzel 31' drehfest verbunden oder an dem Ritzel 31' integral ausgebildet. Das Ritzel 31' ist über zwei Lager 32' und 33' drehbar in dem Gehäuse 5' gelagert. Die Drehachse des Ritzels 31' verläuft im wesentlichen quer zur Drehachse der Schnecke 9'. Weiterhin ist als Getriebeausgangsglied eine Zahnstange 34' in dem Gehäuse 5' angeordnet, die mit einer Verzahnung 35' an dem Ritzel 31' kämmt. Die Zahnstange 34' bildet das oben erläuterte Druckstück 12, welches bei einer Betätigung des Bremspedals 3 gegen den Betätigungskolben 7 des Hauptbremszylinders 4 drückt. Die Zahnstange 34' verläuft im Wesentlichen quer zur Drehachse des Ritzels 31' sowie weiterhin im wesentlichen quer zur Drehachse der Schnecke 9'. Unter ”im wesentlichen quer” wird vorliegend ein Kreuzungswinkel von vorzugsweise 90 Grad verstanden, wobei im weiteren Sinn auch Abweichungen von +/–20° mit eingeschlossen werden sollen.The worm wheel 30 ' is with a pinion 31 ' rotatably connected or on the pinion 31 ' integrally formed. The pinion 31 ' is about two camps 32 ' and 33 ' rotatably in the housing 5 ' stored. The axis of rotation of the pinion 31 ' runs essentially transversely to the axis of rotation of the screw 9 ' , Furthermore, as a gear output member is a rack 34 ' in the case 5 ' arranged with a toothing 35 ' on the pinion 31 ' combs. The rack 34 ' forms the above-mentioned pressure piece 12 , which upon actuation of the brake pedal 3 against the actuating piston 7 of the master cylinder 4 suppressed. The rack 34 ' runs essentially transversely to the axis of rotation of the pinion 31 ' and continue substantially transversely to the axis of rotation of the screw 9 ' , By "essentially transversely" is meant here a crossing angle of preferably 90 degrees, in the broader sense also deviations of +/- 20 ° should be included.

Die Schnittstelle zwischen der Zahnstange 34' und dem Betätigungskolben 7 sowie die Anbindung einer bremspedalseitigen Druckstange 6' ist wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 5 ausgestaltet. Mit dem Bezugszeichen 38' ist ein Gehäusedeckel bezeichnet, der eine Durchtrittsöffnung 39' für die Anbindung des Pedalsimulators 11 ausbildet.The interface between the rack 34 ' and the actuating piston 7 and the connection of a brake pedal side push rod 6 ' is as in the first embodiment according to 5 designed. With the reference number 38 ' is a housing cover referred to, which has a passage opening 39 ' for the connection of the pedal simulator 11 formed.

Durch die Anordnung eines Getriebes im Gehäuse 5 bzw. 5' zwischen dem Bremspedal 3 und dem Hauptbremszylinder 4 sowie die diesbezüglich seitliche Anordnung des Elektromotors 8 wird eine besonders kompakte Bauweise erzielt.By the arrangement of a transmission in the housing 5 respectively. 5 ' between the brake pedal 3 and the master cylinder 4 and the related lateral arrangement of the electric motor 8th a particularly compact design is achieved.

Dabei kann ein Übersetzungsverhältnis von Motorumdrehung zu Translationsweg des Betätigungskolbens im Bereich von 0,2 bis 0,7 Umdrehungen/mm, vorzugsweise von 0,26 bis 0,4 Umdrehungen/mm und weiter bevorzugt von 0,27 bis 0,35 Umdrehungen/mm erzielt werden. Somit kann ein verhältnismäßig kleiner Motor verwendet werden.In this case, a gear ratio of motor rotation to translation of the actuating piston in the range of 0.2 to 0.7 revolutions / mm, preferably from 0.26 to 0.4 revolutions / mm and more preferably from 0.27 to 0.35 revolutions / mm be achieved. Thus, a relatively small engine can be used.

Bei Ausfall der Elektrik ist eine Betätigung des Hauptbremszylinders über das Bremspedal durch den Fahrer mittels des Druckorgans möglich.In case of failure of the electrical actuation of the master cylinder via the brake pedal by the driver by means of the pressure member is possible.

Zudem wird ein im Hinblick auf die Serienfertigung einfacher und kostengünstiger Aufbau erzielt.In addition, a simpler and less expensive construction is achieved in terms of mass production.

Insbesondere können herkömmliche Hauptbremszylinder und herkömmliche Elektromotoren verwendet werden.In particular, conventional master cylinder and conventional electric motors can be used.

Durch Modularisierung des Aufbaus der elektromechanischen Betätigungseinrichtung ist eine einfache Anpassung an unterschiedliche Fahrzeugkonfigurationen möglich.By modularizing the structure of the electromechanical actuator a simple adaptation to different vehicle configurations is possible.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiterer Ausführungsvarianten näher erläutert. Insbesondere können Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele und -varianten auch dann miteinander kombiniert werden, wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist.The invention has been explained in more detail above with reference to embodiments and further variants. In particular, features of different embodiments and variants can also be combined with one another, if this is not expressly described, as long as this is technically possible.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele und -varianten beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The invention is not limited to the illustrated embodiments and variants, but includes all embodiments defined by the claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Bremsanlagebraking system
22
Betätigungseinrichtungactuator
33
Bremspedalbrake pedal
44
HauptbremszylinderMaster Cylinder
55
Gehäusecasing
66
Druckstangepushrod
77
Betätigungskolbenactuating piston
88th
Elektromotorelectric motor
99
Schneckeslug
1010
Getriebetransmission
1111
Pedalsimulatorpedal simulator
1212
Druckkörperpressure vessels
1313
Steuergerätcontrol unit
1414
Spritzwandbulkhead
1515
Öffnungopening
1616
erste Hülsefirst sleeve
1717
Wälzlagerroller bearing
1818
Schneckenradworm
1919
zweite Hülsesecond sleeve
2020
Gewindethread
2121
Gewindethread
2222
Spaltgap
2323
Druckstange des PedalsimulatorsPush rod of the pedal simulator
2424
Ausnehmungrecess
2525
Kalottedome
2626
gerundeter Endabschnittrounded end section
2727
Gehäusedeckelhousing cover
2828
Zapfenspigot
2929
Axialnutaxial groove
30'30 '
Schneckenradworm
31'31 '
Ritzelpinion
32'32 '
Lagercamp
33'33 '
Lagercamp
34'34 '
Zahnstangerack
35'35 '
Verzahnunggearing
36'36 '
Lagercamp
37'37 '
Lagercamp
38'38 '
Gehäusedeckelhousing cover
39'39 '
Öffnungopening
4040
Federfeather

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3031643 C2 [0006] DE 3031643 C2 [0006]
  • DE 10057557 A1 [0007] DE 10057557 A1 [0007]
  • DE 19939950 A1 [0008] DE 19939950 A1 [0008]
  • DE 102010024734 A1 [0009, 0009] DE 102010024734 A1 [0009, 0009]

Claims (10)

Betätigungseinrichtung für einen Hauptbremszylinder (4) eines Kraftfahrzeugs, umfassend: ein Gehäuse (5, 5') zur Anordnung zwischen dem Hauptbremszylinder (4) und einem Bremspedal (3), durch das ein Druckorgan (6, 6', 12, 19, 34') zur Betätigung eines Betätigungskolben (7) des Hauptbremszylinders (4) verläuft, einen Elektromotor (8, 8'), eine Schnecke (9, 9'), die durch den Elektromotor (8, 8') angetrieben ist und das Druckorgan kreuzt, und ein in dem Gehäuse (5, 5') angeordnetes Getriebe (10, 10'), das die Schnecke (9, 9') mit dem Betätigungskolben (7) derart koppelt, um eine Drehbewegung der Schnecke (9, 9') in eine Translationsbewegung des Betätigungskolbens (7) zu übersetzen.Actuation device for a master cylinder ( 4 ) of a motor vehicle, comprising: a housing ( 5 . 5 ' ) for the arrangement between the master cylinder ( 4 ) and a brake pedal ( 3 ), through which a pressure element ( 6 . 6 ' . 12 . 19 . 34 ' ) for actuating an actuating piston ( 7 ) of the master cylinder ( 4 ), an electric motor ( 8th . 8th' ), a snail ( 9 . 9 ' ), by the electric motor ( 8th . 8th' ) is driven and the pressure member crosses, and a in the housing ( 5 . 5 ' ) arranged transmission ( 10 . 10 ' ), which the snail ( 9 . 9 ' ) with the actuating piston ( 7 ) coupled to a rotational movement of the screw ( 9 . 9 ' ) in a translational movement of the actuating piston ( 7 ) to translate. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (8, 8') eine Drehachse aufweist und die Schnecke (9, 9') koaxial zu dieser Drehachse angeordnet ist.Actuating device according to claim 1, characterized in that the electric motor ( 8th . 8th' ) has an axis of rotation and the screw ( 9 . 9 ' ) is arranged coaxially to this axis of rotation. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5, 5') und der Elektromotor (8, 8') auf der Seite des Hauptbremszylinders (4) vor einer Spritzwand (14) eines Kraftfahrzeugs anordenbar sind, wobei das Gehäuse (5, 5') gegen die Spritzwand (14) anliegt.Actuating device according to claim 1 or 2, characterized in that the housing ( 5 . 5 ' ) and the electric motor ( 8th . 8th' ) on the side of the master cylinder ( 4 ) in front of a bulkhead ( 14 ) of a motor vehicle can be arranged, wherein the housing ( 5 . 5 ' ) against the bulkhead ( 14 ) is present. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (8, 8') an einer Außenseite des Gehäuses (5, 5') angeflanscht ist und/oder das ein Steuergerät (13, 13') auf der dem Elektromotor (8, 8') gegenüberliegenden Seite des Gehäuses (5, 5') angeordnet ist.Actuating device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electric motor ( 8th . 8th' ) on an outside of the housing ( 5 . 5 ' ) is flanged and / or a control unit ( 13 . 13 ' ) on the electric motor ( 8th . 8th' ) opposite side of the housing ( 5 . 5 ' ) is arranged. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis von Motorumdrehung zu Translationsweg des Betätigungskolbens (7) im Breich von 0,2 bis 0,7 Umdrehungen/mm liegt.Actuating device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the transmission ratio of motor rotation to translation of the actuating piston ( 7 ) is in the range of 0.2 to 0.7 revolutions / mm. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10) in dem Gehäuse (5) im Folgenden umfasst: eine erste Hülse (16), die an ihrem Außenumfang ein mit der Schnecke (9) kämmendes Schneckenrad (18) aufweist sowie an ihrem Innenumfang ein Gewinde (20) ausbildet, und eine zweite Hülse (19), die an ihrem Außenumfang ein mit dem Gewinde (20) der ersten Hülse (16) kämmendes Gewinde (21) aufweist, mit dem Betätigungskolben (7) zusammenwirkt und in dem Gehäuse (5) gegen Verdrehen gesichert, jedoch axial bewegbar ist.Actuating device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transmission ( 10 ) in the housing ( 5 ) in the following comprises: a first sleeve ( 16 ), which at its outer periphery one with the snail ( 9 ) meshing worm wheel ( 18 ) and on its inner circumference a thread ( 20 ), and a second sleeve ( 19 ), which at its outer circumference with the thread ( 20 ) of the first sleeve ( 16 ) meshing thread ( 21 ), with the actuating piston ( 7 ) and in the housing ( 5 ) secured against rotation, but is axially movable. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (20, 21), über das die erste und zweite Hülse (16, 19) miteinander in Eingriff stehen, als Trapezgewinde ausgebildet ist.Actuating device according to claim 6, characterized in that the thread ( 20 . 21 ) over which the first and second sleeves ( 16 . 19 ) are engaged with each other, is formed as a trapezoidal thread. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hülse (19) an ihrem Außenumfang eine oder mehrere Axialnuten (29) aufweist, das Gehäuse (5) an einer Stirnseite, die zum Bremspedal weist, durch einen Gehäusedeckel (27) verschlossen ist und der Gehäusedeckel (27) in die Axialnut bzw. Axialnuten (29) eingreifende Zapfen (28) aufweist.Actuating device according to claim 6 or 7, characterized in that the second sleeve ( 19 ) on its outer circumference one or more axial grooves ( 29 ), the housing ( 5 ) on a front side, facing the brake pedal, by a housing cover ( 27 ) is closed and the housing cover ( 27 ) in the axial groove or axial grooves ( 29 ) engaging pins ( 28 ) having. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10') in dem Gehäuse (5') im Folgenden umfasst: ein Schneckenrad (30'), das mit der Schnecke (9') in Eingriff steht, ein Ritzel (30'), das mit dem Schneckenrad (30') drehfest verbunden ist oder ein solches ausbildet, und eine Zahnstange (34'), die mit dem Ritzel (31') in Eingriff steht und mit dem Betätigungskolben (7) zusammenwirkt.Actuating device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the transmission ( 10 ' ) in the housing ( 5 ' ) in the following comprises: a worm wheel ( 30 ' ), with the snail ( 9 ' ), a pinion ( 30 ' ), which with the worm wheel ( 30 ' ) is rotatably connected or forms such, and a rack ( 34 ' ), with the pinion ( 31 ' ) and with the actuating piston ( 7 ) cooperates. Kraftfahrzeug, umfassend eine Bremsanlage (1) mit einem Bremspedal (3), einem Hauptbremszylinder (4), einer Betätigungseinrichtung (2, 2') nach einem der vorgenannten Ansprüche, die zwischen dem Bremspedal (3) und dem Hauptbremszylinder (4) angeordnet ist, sowie einem Pedalsimulator (11), der mit dem Bremspedal (3) gekoppelt ist, wobei die Bremsanlage einen ersten Betriebsmodus aufweist, in dem das Bremspedal (3) mit dem Pedalsimulator (11) zusammenwirkt und von dem Hauptbremszylinder (4) entkoppelt ist, sowie einen zweiten Betriebsmodus, in dem das Bremspedal (3) über das Druckorgan (6, 6', 12, 19, 34') den Hauptbremszylinder (4) mit Kraft beaufschlagen kann.Motor vehicle comprising a brake system ( 1 ) with a brake pedal ( 3 ), a master cylinder ( 4 ), an actuating device ( 2 . 2 ' ) according to one of the preceding claims, between the brake pedal ( 3 ) and the master cylinder ( 4 ), and a pedal simulator ( 11 ), with the brake pedal ( 3 ), wherein the brake system has a first operating mode in which the brake pedal ( 3 ) with the pedal simulator ( 11 ) and of the master cylinder ( 4 ) and a second operating mode in which the brake pedal ( 3 ) via the pressure element ( 6 . 6 ' . 12 . 19 . 34 ' ) the master cylinder ( 4 ) can apply force.
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