DE102013220934A1

DE102013220934A1 - Vorrichtung zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung

Info

Publication number: DE102013220934A1
Application number: DE201310220934
Authority: DE
Inventors: Peter Marx; Ernst Wilske
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-04-16

Abstract

Eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung umfasst einen Pedalhebel (11) und Mittel (12) zur Kopplung des Pedalhebels (11) mit einem Eingangsglied (6) der Kraftfahrzeugbremseinrichtung. Letztere umfassen ein erstes Element (20), das mit einem ersten Abschnitt (21) über ein erstes Gelenk (eins) mit dem Eingangsglied (6) koppelbar ist, ein zweites Element (30), das mit einem ersten Abschnitt (31) über ein zweites Gelenk (102) mit dem Pedalhebel (11) gekoppelt ist, ein drittes Gelenk (103), über das ein zweiter Abschnitt (22) des ersten Elements (20) und ein zweiter Abschnitt (32) des zweiten Elements (30) miteinander gekoppelt sind, und eine Führungseinrichtung (40), über die das dritte Gelenk (103) auf einer vorgegebenen, in Bezug auf eine Abstützung des Pedalhebels (11) ortsfesten Bahn geführt ist. Hierdurch wird eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung geschaffen, welche einerseits hinreichende hohe Kräfte am Eingangsglied (6) ermöglicht, um bei rein mechanischer Betätigung eine bestimmte Verzögerung des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten, und andererseits gut an den im Fahrzeug zur Verfügung stehenden Fahrerfußraum anpassbar ist und sich durch eine einfache und kompakte Bauweise auszeichnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung, umfassend einen Pedalhebel und Mittel zur Kopplung des Pedalhebels mit einem Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung.
Eine derartige Vorrichtung ist aus DE 10 2007 018 469 A1 bekannt. Bei dieser drückt der Pedalhebel auf ein Gelenk eines Kniehebels, welcher seinerseits mit einem Hauptbremszylinder einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung gekoppelt ist. Dieses mechanische Getriebe weist eine variable Übersetzung auf, so dass mit fortschreitendem Pedalweg zunehmend höhere Kräfte am Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung, das heißt vorliegend am Kolben des Hauptbremszylinders, erzeugt werden können. Weiterhin offenbart DE 10 2007 018 469 A1 einen elektrischen Bremskraftverstärker, welcher wie der Pedalhebel auf das Gelenk des Kniehebels einwirkt.
Die in DE 10 2007 018 469 A1 offenbarte Vorrichtung zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung lässt sich nur schwer in den an einem Kraftfahrzeug zur Verfügung stehenden Bauraum einpassen. Zudem sind die Möglichkeiten, den Verlauf der Übersetzung einzustellen, beschränkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung zu schaffen, welche einerseits hinreichende hohe Kräfte am Eingangsglied ermöglicht, um bei rein mechanischer Betätigung eine bestimmte Verzögerung des Kraftfahrzeugs zu gewährleisten, und andererseits gut an den im Fahrzeug zur Verfügung stehenden Fahrerfußraum anpassbar ist und sich durch eine einfache und kompakte Bauweise auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung umfasst einen Pedalhebel und Mittel zur Kopplung des Pedalhebels mit einem Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittel zur Kopplung des Pedalhebels mit einem Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung im Folgenden umfassen:

– ein erstes Element, das mit einem ersten Abschnitt über ein erstes Gelenk mit dem Eingangsglied gekoppelt ist,
– ein zweites Element, das mit einem ersten Abschnitt über ein zweites Gelenk mit dem Pedalhebel koppelbar ist,
– ein drittes Gelenk, über das ein zweiter Abschnitt des ersten Elements und ein zweiter Abschnitt des zweiten Elements miteinander gekoppelt sind, und
– eine Führungseinrichtung, über die das dritte Gelenk auf einer vorgegebenen, in Bezug auf die Abstützung des Pedalhebels ortsfesten Bahn geführt ist.

Diese Konfiguration ermöglicht eine flexible Anpassung sowohl im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Bauraum als auch im Hinblick auf den Übersetzungsverlauf. Durch Abstimmung der Hebellängen des ersten und zweiten Elements kann dieser flexibler gestaltet werden, als bei der aus DE 10 2007 018 469 A1 bekannten Bauart.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
Der Punkt der maximalen Fußkraftverstärkung liegt vorzugsweise im Bereich des maximalen Pedalwegs.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Führungseinrichtung ein drittes Element auf, das mit einem ersten Abschnitt über ein viertes Gelenk mit einem Lagerbock gekoppelt ist und das mit einem zweiten Abschnitt mit dem dritten Gelenk gekoppelt ist. Hierdurch kann auf besonders einfache Art und Weise eine Führung des dritten Gelenks auf einer definierten Bahn erzielt werden. Das dritte Element kann beispielsweise als einfache Stange ausgeführt sein.
Es ist jedoch auch möglich, die Führung des dritten Gelenks auf andere Art und Weise zu verwirklichen, nämlich beispielsweise durch Verwendung einer Kurvenscheibe oder Kulisse als Führungseinrichtung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Pedalhebel mit einem ersten Abschnitt über ein fünftes Gelenk mit einem Lagerbock gekoppelt. Ferner weist dieser an einem zweiten Abschnitt eine Einrichtung zur Fußbetätigung auf. Das zweite Gelenk ist dabei zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt des Pedalhebels angeordnet. Eine Verbindungslinie zwischen dem fünften Gelenk und der Fußbetätigungseinrichtung und eine Verbindungslinie zwischen dem zweiten Gelenk und dem dritten Gelenk schließen in Ruhestellung des Gelenks einen spitzen Winkel ein, welcher bei einer Betätigung des Pedalhebels aus dessen Ruhestellung heraus zunimmt. Über diese Veränderung kann die Übersetzung der Kopplungsmittel zwischen dem Pedalhebel und dem Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung beeinflusst werden. Eine weitere Beeinflussung der Übersetzung erfolgt durch Abstimmung der Lage des ersten und dritten Gelenks, unter anderem durch den durch die Führungseinrichtung vorgegebenen Bahnverlauf des dritten Gelenks.
Vorzugsweise nehmen die Verbindungslinien bei maximalem Verschwenken des Pedalhebels aus dessen Ruhestellung heraus eine senkrechtere Stellung zueinander ein, als in der Ruhestellung, wodurch sich mit zunehmendem Pedalweg überproportional höhere Kräfte am Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung verwirklichen lassen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das vierte Gelenk in Einbaulage am Fahrzeug in Vertikalrichtung höher gelegen, als das fünfte Gelenk.
Weiterhin kann das erste Gelenk lediglich in einer Raumrichtung in translatorisch bewegbar, in allem weiteren Raumrichtungen hingegen gefesselt ausgeführt sein. Dies lässt sich beispielsweise durch geeignete Führungsmittel verwirklichen.
Ferner kann an das erste Gelenk eine Druckstange anschließen, welche linear geführt ist und sich zu oder in einen elektrischen Bremskraftverstärker oder zu oder in einen Hauptbremszylinder erstreckt. Hierdurch wird eine einfach modifizierbare Schnittstelle zur Fahrzeugbremseinrichtung geschaffen.
An der Vorrichtung kann ein Übersetzungsverhältnis der Mittel zur Kopplung des Pedalhebels mit einem Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung wie folgt definiert werden, nämlich durch die Änderung des Wegs des zweiten Gelenks zur Änderung des Wegs des ersten Gelenks. Die Mittel zur Kopplung des Pedalhebels mit einem Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung können vorzugsweise derart konfiguriert sein, dass dieses Übersetzungsverhältnis mit zunehmender Betätigung des Pedalhebels aus dessen Ruhestellung heraus zunimmt.
Hierdurch kann zum einen ein gutes Dosieren der Bremskraft bei kleinen Pedalwegen erzielt werden. Andererseits ermöglicht der variable Übersetzungsverlauf zu großen Pedalwegen hin die Darstellung hoher Kräfte am Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung. Dies ist insbesondere bei einem Ausfall des Antriebs der Bremseinrichtung von Vorteil, um es dem Fahrer zu ermöglichen, sein Fahrzeug allein mittels seiner Fußkraft abzubremsen und eine Bremsverzögerung von zumindest 5,8 m/s² zu erreichen.
Das erste und vierte Gelenk definieren eine Geraden. Bei maximalem Pedalweg schließt diese Gerade mit dem Translationsweg des ersten Gelenks vorzugsweise einen Winkel im Bereich von 45 bis 90 Grad ein. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Darstellung hoher Kräfte am Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung bei großen Pedalwegen von Vorteil.
Für einen einfachen Aufbau können das erste und zweite Element als Stangen ausgebildet sein.
Weiterhin können zu diesem Zweck der Lagerbock für das vierte Gelenk und der Lagerbock für das fünfte Gelenk in ein gemeinsames Bauteil integriert sein, das als Einheit am Fahrzeug verbaubar ist.
Im Hinblick auf eine kompakte Bauweise kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn das vierte Gelenk und das Gelenk des Pedalhebels, d. h. das fünfte Gelenk in Einbaulage am Fahrzeug in Vertikalrichtung höher liegen als das erste Gelenk.
Die vorstehend erläuterte Vorrichtung zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung kann sowohl bei fremdenergiebetätigten Fahrzeugbremseinrichtungen mit Pedalsimulator als auch bei fremdenergieunterstützten Kraftfahrzeugbremseinrichtungen zum Einsatz kommen.
Die Bremskraftverstärkung kann pneumatisch oder elektrisch erzeugt werden.
Nachfolgend wird Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in der
1 eine Fahrzeugbremseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung,
2 einen Längsschnitt durch die Fahrzeugbremseinrichtung gemäß 1,
3 eine schematische Ansicht der Betätigungsvorrichtung,
4 eine schematische Ansicht einer alternativen Führungseinrichtung der Betätigung Vorrichtung,
5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Übersetzung (i) der Betätigung Vorrichtung in Abhängigkeit des Pedalwegs, und in
6 räumliche Ansichten von Komponenten eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers, nämlich (a) einer Verdrehsicherung, (b) eines Schneckenrads, (c) einer Gewindehülse und (d) eines Stößels.
1 zeigt eine Fahrzeugbremseinrichtung 1 mit einem Hauptbremszylinder 2, einem Bremsflüssigkeitsbehälter 3 und einem Bremskraftverstärker 4. Letzterer ist beispielhaft als elektromechanischer Bremskraftverstärker dargestellt und weist dementsprechend einen Elektromotor 5 auf. An gleicher Stelle kann jedoch auch ein pneumatischer Bremskraftverstärker vorgesehen werden.
Weiterhin ist in 1 eine Vorrichtung 10 zur Betätigung der Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1 zu erkennen. Diese Betätigungsvorrichtung 10 umfasst zumindest einen Pedalhebel 11 sowie Mittel 12 zur Kopplung des Pedalhebels 11 mit der Kraftfahrzeugbremseinrichtung 10, insbesondere einem Eingangsglied 6 derselben. Das Eingangsglied 6 kann je nach Ausgestaltung der Kraftfahrzeugbremseinrichtung 10 ein bewegbares Bauteil des Bremskraftverstärkers 4 oder des Hauptbremszylinders 2 sein.
Betätigt der Fahrer den Pedalhebel 11, so wird hierdurch am Hauptbremszylinder 4 ein Bremsdruck erzeugt, der an den Fahrzeugbremsen zur Wirkung gebracht wird. Durch den Bremskraftverstärker 4 wird die vom Fahrer aufgebrachte Fußkraft mittels Fremdenergie verstärkt, so dass dessen Kraft zusammen mit der zusätzlich vom Bremskraftverstärker erzeugten Kraft zum Bremsen eingesetzt wird. Es ist jedoch auch möglich, den Pedalhebel 11 im Normalbetrieb lediglich als Signalgeber zu verwenden und die Bremskraft allein über den Bremskraftverstärker 4 bereitzustellen. Eine mechanische Kopplung zwischen dem Pedalhebel 11 und einem Kolben des Hauptbremszylinders 2 ist in diesem Fall nicht gegeben. Vielmehr ist dann ein Pedalsimulator vorhanden, welcher dem Fahrer die Rückwirkung des Hauptbremszylinders 2 simuliert.
In beiden Fällen muss jedoch bei einem Ausfall des Bremskraftverstärkers 4 ein mechanischer Durchgriff gewährleistet werden, welcher es dem Fahrer ermöglicht, das Fahrzeug mit einer gesetzlich vorgeschriebenen Mindestverzögerung abzubremsen. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit diesem Szenario. Während die maximale Fußkraft eines Fahrers beschränkt ist, – üblicherweise werden hierfür 500 N angenommen –, ist eine kontinuierliche Zunahme der Fahrzeugmassen zu beobachten, welche eine Herausforderung für die Gewährleistung der Mindestverzögerung darstellt. Hohe Kräfte am Eingangsglied 6 der Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1 lassen sich prinzipiell durch ein hohes Kraftübersetzungsverhältnis zwischen dem Pedalhebel 11 und dem Eingangsglied 6 verwirklichen. Ein konstantes Kraftübersetzungsverhältnis würde jedoch bedeuten, dass bereits für normale Bremsvorgänge große Pedalwege benötigt würden. Es bietet sich daher an, eine variable Übersetzung vorzusehen, welche erst bei großen Pedalwegen hohe Kräfte am Eingangsglied 6 entfaltet.
Die Veränderung der Pedalkraft/Pedalweg-Charakteristik durch das stufenlose Anpassen der Übersetzung kann zu einem ungewohnten Fussgefühl führen.
Die rein mechanische Bremsung ist lediglich eine Not-Bremsfunktion. Deren Charakteristik wird mit Blick auf die allein vom Fahrer erreichbare Bremskraft abgestimmt werden. Mit der stufenlos an den Pedalwinkel angepassten Übersetzung wird es dem Fahrer möglich, deutlich höhere Bremsdrücke bei erhöhtem Pedalweg zu erreichen.
Die technisch unterstützte Bremsung ist hingegen der Normalfall. Die Regelung des Bremskraftverstärkers 4 wird, sowohl bei der Addition von Bremsleistung als auch im Fall eines getrennten Systems mit Pedalkraftsimulation, immer die gewünschte Pedalkraft zur Pedalstellung bereitstellen.
Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 10 weist Kopplungsmittel 12 zwischen dem Pedalhebel 11 und dem Eingangsglied 6 auf, welche die vorgenannte variable Übersetzung bereitstellen.
Insbesondere umfassen diese Kopplungsmittel 12 ein erstes Element 20, das mit einem ersten Abschnitt 21 über ein erstes Gelenk 101 mit dem Eingangsglied 6 gekoppelt ist, ein zweites Element 30, das mit einem ersten Abschnitt 31 über ein zweites Gelenk 102 mit dem Pedalhebel 11 gekoppelt ist, und ein drittes Gelenk 103, über das ein zweiter Abschnitt 22 des ersten Elements 20 und ein zweiter Abschnitt 32 des zweiten Elements 30 miteinander gekoppelt sind.
Das erste Gelenk 101 ist in einer Raumrichtung translatorisch bewegbar, nämlich in Betätigungsrichtung des Eingangsglieds 6, in allen weiteren Raumrichtungen hingegen gefesselt, d. h. an einer translatorischen Verlagerung gehindert.
Ferner sind die genannten Gelenke 101, 102 und 103 jeweils zumindest um eine zur Zeichnungsebene von 2 senkrechte Achse schwenkbar, d. h. um eine im Wesentlichen horizontale Achse quer zur Betätigungsrichtung des Eingangsglieds 6.
Weiterhin umfassen die Kopplungsmittel 12 eine Führungseinrichtung 40, über die das dritte Gelenk 103 auf einer vorgegebenen, in Bezug auf die Pedalhebelabstützung ortsfesten Bahn r geführt ist. Diese Bahn r ist vorliegend mit einem konstanten Radius dargestellt. Jedoch sind auch andere Bahnverläufe möglich.
Die Führungseinrichtung 40 kann ein drittes Element aufweisen, das an einem ersten Abschnitt 41 über ein viertes Gelenk 104 mit einem Lagerbock 43 gekoppelt ist und das an einem zweiten Abschnitt 42 mit dem dritten Gelenk 103 gekoppelt ist.
Eine Bahn r kann jedoch auch durch eine Führungseinrichtung in Form beispielsweise einer Kurvenscheibe oder einer Kulisse verwirklicht werden, welche das dritte Gelenk 103 abstützt, wie dies in 4 gezeigt ist. Über eine Kurvenscheibe oder Kulisse werden ein fiktives drittes Element und ein fiktives viertes Gelenk erhalten.
Wie 3 entnommen werden kann, bilden das erste Gelenk 101, das dritte Gelenk 103 und das vierte Gelenk 104 ein Dreieck, dessen Öffnungswinkel α zwischen dem zweiten und dritten Element 30 und 40 in Abhängigkeit der Betätigung des Pedalhebels 11 variiert. In 3 ist die Ruhestellung des Pedalhebels 11, das heißt diejenige Stellung, welche der Pedalhebel 11 im ungebremsten Zustand des Fahrzeugs und ohne Betätigung durch den Fahrer einnimmt, sowie die zugehörige Stellung der Kopplungsmittel 12 anhand durchgezogener Linien dargestellt. Unterbrochene Linien kennzeichnen gegen den Zustand, welcher während einer Bremsbetätigung durch den Fahrer bei einem Verschwenken des Pedalhebels 11 aus der Ruhestellung heraus eingenommen wird. Wie einem Vergleich der vorgenannten Dreiecke in beiden Zuständen entnommen werden kann, nimmt der Öffnungswinkel α bei einer Betätigung des Pedalhebels 11 zu.
Dabei kann für die Kopplungsmittel 12 eine Stellung existieren, in welcher das erste Gelenk 101, das dritte Gelenk 103 und das vierte Gelenk 104 nahezu auf einer Geraden liegen. Die Stellung exakt auf einer Geraden, d. h. α = 180° stellt einen Totpunkt des Mechanismus dar. Auch wenn die theoretisch stärkste Übersetzungswirkung im Totpunkt auftritt, ist das Erreichen einer solchen Stellung im praktischen Bremsbetrieb nicht wünschenswert, da man dann den Pedalhebel 11 treten könnte, ohne einen Kolbenweg am Hauptbremszylinder 2 zu erzielen. Der Totpunkt darf daher bis zum Ende des Kolbenwegs nicht auftreten. Es muss vielmehr immer eine nennenswerte Wegänderung des Kolbens des Hauptbremszylinders 2 bei einer Wegänderung des Pedalhebels 11 erhalten bleiben.
Es ist jederzeit möglich die Übersetzung so anzulegen, dass das Pedal im Bereich hohen Kolbenwegs durch den Bereich größter Verstärkung (Totpunkt) geht. Dies sorgt jedoch für ein sehr schlecht zu definierendes Pedalweg-Kraft-Verhältnis und ist zu vermeiden. Daher werden folgende maximale Winkel vorgeschlagen:
Der maximale Winkel α beträgt vorzugsweise zumindest 165°.
Der maximale Winkel α beträgt vorzugsweise höchstens 178°.
Die Kopplungsmittel 12 können so angeordnet sein, dass diese Gerade, unabhängig davon ob diese Stellung tatsächlich exakt erreichbar ist oder nicht, bei maximalem Pedalweg mit dem Translationsweg des ersten Gelenks 101 einen Winkel β im Bereich von 45 bis 90 Grad einschließt. Der Translationsweg des ersten Gelenks 101 kann mit der Bewegungsrichtung des Eingangsglieds 6 zusammenfallen.
Über die Festlegung der Lage des ersten, dritten und vierten Gelenks 101, 103, 104, über die wirksamen Hebellängen des ersten und dritten Elements 20 und 40 und/oder die Anordnung vorgenannter Geraden zum Translationsweg des ersten Gelenks 101 oder Eingangsglieds 6 (Winkel β) besteht eine erste Möglichkeit zur Variation der Übersetzung der Kopplungsmittel 12.
Eine weitere Variationsmöglichkeit für die Übersetzung resultiert aus der Anbindung des Pedalhebels 11 mittels des zweiten Elements 30 an das dritte Gelenk 103.
Wie 3 weiter entnommen werden kann, ist der Pedalhebel 11 mit einem ersten Abschnitt 13 über ein fünftes Gelenk 105 mit einem Lagerbock 14 gekoppelt. Der Pedalhebel 11 weist an einem zweiten Abschnitt 15 eine Einrichtung 16 zur Fußbetätigung auf. Das zweite Gelenk 102 ist zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt 13, 15 des Pedalhebels 11 angeordnet.
Eine Verbindungslinie zwischen dem fünften Gelenk 105, d. h. dem Schwenklager des Pedalhebels 11, und der Fußbetätigungseinrichtung 16 und eine Verbindungslinie zwischen dem zweiten Gelenk 102 und dem dritten Gelenk 103 schließen in Ruhestellung des Pedalhebels 11 einen spitzen Winkel γ ein, welcher bei einer Betätigung des Pedalhebels 11 aus dessen Ruhestellung heraus zunimmt. Die Verbindungslinien nehmen bei maximalem Verschwenken des Pedalhebels 11 aus dessen Ruhestellung heraus eine senkrechtere Stellung zueinander ein, als in der Ruhestellung. Der Betrag der Differenz aus dem spitzen Winkel γ und dessen Ergänzungswinkel nimmt bei zunehmendem Pedalweg s_Fuß ab.
Das vierte Gelenk 104 sowie das fünfte Gelenk 105 können in Einbaulage am Fahrzeug eng nebeneinander angeordnet sein. Beide liegen vorzugsweise in Vertikalrichtung höher als das erste Gelenk 101. Dies begünstigt eine kompakte Bauweise sowie eine Integration der entsprechenden Lagerböcke 43 und 14 in ein gemeinsames Bauteil. Letzteres kann als vormontierbare Einheit ausgeführt sein, die nach erfolgter Vormontage insgesamt am Fahrzeug verbaut wird.
Wie 2 zeigt, kann das vierte Gelenk 104 in Vertikalrichtung höher gelegen sein, als das fünfte Gelenk 105. Eine umgekehrte Anordnung gemäß 3 ist ebenfalls möglich.
Die vorstehend erläuterte Konfiguration der Kopplungsmittel 12 ermöglicht zum einen eine flexible und platzsparende Einpassung in den Fußraum und zum anderen eine gute Abstimmung der variablen Übersetzung im Hinblick auf die Dosierbarkeit der Bremskraft sowie eine hohe Betätigungskraft am Eingangsglied 6 bei großem oder maximalem Pedalweg s_Fuß.
4 zeigt einen progressiv ansteigenden Verlauf des Übersetzungsverhältnisses i in Abhängigkeit des Pedalwegs s_Fuß. Das Übersetzungsverhältnis i der Kopplungsmittel 12 ist dabei definiert durch die Änderung des Wegs s₂ des zweiten Gelenks 102 zur Änderung des Wegs s₁ des ersten Gelenks 101. Der Pedalweg s_Fuß ist aufgrund der Hebelverhältnisse am Pedalhebel 11 proportional zum Weg s₂ des zweiten Gelenks 102. Das Übersetzungsverhältnis i bei maximalem Pedalweg s_Fuß kann auf mehr als das Doppelte in Ruhestellung ansteigen.
Der Verlauf des Übersetzungsverhältnisses i kann ferner so eingestellt sein, dass durch eine gleiche mittlere Übersetzung gleiche Gesamtwege für s₁ und s₂ realisiert werden.
Die vorstehend erläuterten Kopplungsmittel 12 lassen sich sehr einfach und kostengünstig durch ein Gestängeetriebe verwirklichen. Hierzu sind vorzugsweise zumindest das erste und zweite Element 20 und 30 als Stangen ausgebildet, welche vorzugsweise an ihren Enden mit den Gelenken 101, 102 und 103 verbunden sind. Auch das dritte Element 40 kann als einfache Stange ausgeführt werden. Jedoch sind, wie bereits oben im Zusammenhang mit der Führungseinrichtung angedeutet 40, auch andere Strukturen zur Verbindung der Gelenke 101, 102, 103 und 104 einsetzbar.
Wie eingangs beschrieben, kann zwischen der Betätigungsvorrichtung 10 und dem Hauptbremszylinder 21 ein elektromechanischer Bremskraftverstärker 4 angeordnet werden. Dieser beinhaltet eine Hülse 60, in der ein Stößel 61 in Längsrichtung der Hülse 60 bewegbar angeordnet ist.
Der Stößel 61 stellt im vorliegenden Ausführungsbeispiel gleichzeitig das Eingangsglied 6 der Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1 dar. Ein erster Endabschnitt 62 des Stößels 61 ist dabei gegen den Kolben oder ein Kolbenbetätigungsglied des Hauptbremszylinders 4 gedrängt. Ein dem ersten Endabschnitt 62 gegenüberliegender Endabschnitt 63 des Stößels 61 wird durch eine Druckstange 50 betätigt, die an das erste Gelenk 101 der Kopplungsmittel 12 anschließt. Es ist jedoch auch möglich, das erste Gelenk 101 unmittelbar an dem Stößel 61 abzustützen.
Für den Fall, dass der Pedalhebel 11 lediglich als Signalgeber fungiert, ist zwischen dem zweiten Endabschnitt 63 und der Druckstange 50 bzw. dem Gelenk 101 ein Luftspalt vorhanden, der bei einer Betätigung des Pedalhebels 11 durch den Fahrer 11 durch eine entsprechende Ansteuerung des Bremskraftverstärkers 4 aufrechterhalten wird. Dieser Luftspalt ist bei einem mechanischen Durchgriff überwindbar, so dass das Fahrzeug auch bei einem Ausfall des Elektromotors 5 abgebremst werden kann.
Der Elektromotor 5 des Bremskraftverstärkers 4 treibt ein Schneckenrad 64 an, das über ein Gewinde oder einen Kugelgewindetrieb mit dem Außenumfang der Hülse 60 in Gewindeeingriff steht.
Das Schneckenrad 64 kann beispielsweise koaxial zu der Hülse 60 angeordnet sein. Es ist durch geeignete Mittel an einer axialen Verlagerung gehindert.
Eine Verdrehsicherung 65 verhindert, dass die Hülse 60 bei einem Antrieb durch das Schneckenrad 64 mitdreht. Hierzu kann die Hülse 60 einen polygonalen Querschnitt aufweisen, welcher in seiner Form einer feststehenden Durchtrittsöffnung 66 der Verdrehsicherung 65 entspricht.
Aufgrund des Gewindeeingriffs zwischen dem Schneckenrad 64 und einer am Außenumfang der Hülse 60 vorgesehenen Verzahnung wird die Hülse 60 bei einer Drehung des Schneckenrads 64 axial verlagert. Dabei nimmt die Gewindehülse 60 den Stößel 61 mit. Zwischen der Gewindehülse 60 und dem Stößel 61 ist hierzu eine Mitnehmereinrichtung vorgesehen. Vorliegend ist hierfür beispielhaft an der Gewindehülse 60 eine Innenkalotte 66 ausgebildet, gegen die sich eine Verdickung 67 des Stößels 61 abstützt.
Sowohl die Schnittstelle zwischen dem Bremskraftverstärker 4 und dem Hauptbremszylinder 2 als auch die Schnittstelle zwischen dem Bremskraftverstärker 4 und der Betätigungsvorrichtung 10 sind so ausgestaltet, dass diese die Anbindung anderer Module ermöglichen. Beispielsweise kann dem Bremskraftverstärker 4 alternativ eine herkömmliche Betätigungsvorrichtung ohne die vorstehend erläuterten Kopplungsmittel 12 vorgeschaltet werden. In diesem Fall wirkt eine an den Pedalhebel angeschlossene Druckstange unmittelbar auf den Stößel 61 ein. Anstelle des elektromechnischen Bremskraftverstärkers kann auch ein pneumatischer Bremskraftverstärker oder ein Bremskraftverstärker mit anderer Fremdenergiequelle eingebaut werden.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie weiterer Abwandlungen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Insbesondere können im Kontext des Ausführungsbeispiels erläuterte Einzelmerkmale auch dann miteinander kombiniert werden, wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeugbremseinrichtung
2: Hauptbremszylinder
3: Bremsflüssigkeitsbehälter
4: Bremskraftverstärker
5: Elektromotor
6: Eingangsglied
10: Betätigungsvorrichtung
11: Pedalhebel
12: Kopplungsmittel
13: erster Abschnitt des Pedalhebels
14: Lagerbock des Pedalhebels
15: zweiter Abschnitt des Pedalhebels
16: Fußbetätigungseinrichtung
20: erstes Element
21: erster Abschnitt ersten Elements
22: zweiter Abschnitt des ersten Elements
30: zweites Element
31: erster Abschnitt des zweiten Elements
32: zweiter Abschnitt des zweiten Elements
40: Führungseinrichtung
41: erster Abschnitt
42: zweiter Abschnitt
43: Lagerbock
50: Druckstange
60: Hülse
61: Stößel
62: erster Endabschnitt des Stößels
63: zweiter Endabschnitt des Stößels
64: Schneckenrad
65: Verdrehsicherung
66: Durchtrittsöffnung
101: erstes Gelenk
102: zweites Gelenk
103: drittes Gelenk
104: viertes Gelenk
105: fünftes Gelenk
i: Übersetzungsverhältnis
s₁: Translationsweg des Gelenks 101
s₂: Weg des Gelenks 102
s_Fuß: Pedalweg
α: Öffnungswinkel zwischen den Elementen 30 und 40
β: Winkel zwischen der Geraden durch 101, 103, 104 und der Bewegungsrichtung des Eingangsglieds 6
γ: Winkel zwischen der Verbindungslinie von fünftem Gelenk 105 und Fußbetätigungseinrichtung 16 und der Verbindungslinie von zweiten Gelenk 102 und drittem Gelenk 103

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007018469 A1 [0002, 0002, 0003, 0006]

Claims

Vorrichtung zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung, umfassend: einen Pedalhebel (11), und Mittel (12) zur Kopplung des Pedalhebels (11) mit einem Eingangsglied (6) der Kraftfahrzeugbremseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (12) zur Kopplung des Pedalhebels mit einem Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung umfassen: ein erstes Element (20), das mit einem ersten Abschnitt (21) über ein erstes Gelenk (101) mit dem Eingangsglied (6) koppelbar ist, ein zweites Element (30), das mit einem ersten Abschnitt (31) über ein zweites Gelenk (102) mit dem Pedalhebel (11) gekoppelt ist, ein drittes Gelenk (103), über das ein zweiter Abschnitt (22) des ersten Elements (20) und ein zweiter Abschnitt (32) des zweiten Elements (30) miteinander gekoppelt sind, und eine Führungseinrichtung (40), über die das dritte Gelenk (103) auf einer vorgegebenen, in Bezug auf eine Abstützung des Pedalhebels (11) ortsfesten Bahn geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (40) ein drittes Element aufweist, das mit einem ersten Abschnitt (41) über ein viertes Gelenk (104) mit einem Lagerbock (43) gekoppelt ist und das mit einem zweiten Abschnitt (42) mit dem dritten Gelenk (103) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (40') eine Kurvenscheibe oder Kulisse ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalhebel (11) mit einem ersten Abschnitt (13) über ein fünftes Gelenk (105) mit einem Lagerbock (14) gekoppelt ist und an einem zweiten Abschnitt (15) eine Einrichtung zur Fußbetätigung (16) aufweist, das zweite Gelenk (102) zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt (13, 15) des Pedalhebels (11) angeordnet ist, und eine Verbindungslinie zwischen dem fünften Gelenk (105) und der Fußbetätigungseinrichtung (16) und eine Verbindungslinie zwischen dem zweiten Gelenk (102) und dem dritten Gelenk (103) in Ruhestellung des Pedalhebels (11) einen spitzen Winkel (γ) einschließen, welcher bei einer Betätigung des Pedalhebels (11) aus dessen Ruhestellung heraus zunimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinien bei maximalem Verschwenken des Pedalhebels (11) aus dessen Ruhestellung heraus eine senkrechtere Stellung zueinander einnehmen, als in der Ruhestellung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übersetzungsverhältnis (i) der Mittel (12) zur Kopplung des Pedalhebel (11) mit einem Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung definiert durch die Änderung des Wegs (s₂) des zweiten Gelenks (102) zur Änderung des Wegs (s₁) des ersten Gelenks (101) und die Mittel (12) zur Kopplung des Pedalhebel mit einem Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung derart konfiguriert sind, dass dieses Übersetzungsverhältnis (i) mit zunehmender Betätigung des Pedalhebels (11) aus dessen Ruhestellung heraus zunimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und vierte Gelenk (101, 103, 104) eine Geraden definieren und bei maximalem Pedalweg des Pedalhebels (11) diese Gerade mit dem Translationsweg des ersten Gelenks einen Winkel im Bereich von 45 bis 90 Grad einschließt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an das erste Gelenk (101) eine Druckstange anschließt (50), welche linear geführt ist und sich zu oder in einen elektrischen Bremskraftverstärker (4) oder zu oder in einen Hauptbremszylinder (4) erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerbock (43) für das vierte Gelenk (104) und der Lagerbock (14) für das fünfte Gelenk (105) des Pedalhebels (11) in ein gemeinsames Bauteil integriert sind, das als Einheit am Fahrzeug verbaubar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Gelenk (104) und das fünfte Gelenk (105) des Pedalhebels (11) in Einbaulage am Fahrzeug in Vertikalrichtung höher liegen als das erste Gelenk (101).