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Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Kraftfahrzeug mit einer Übertragungseinheit, welche zur Übertragung einer auf ein Bremspedal des Kraftfahrzeugs ausgeübten Bremskraft auf einen Bremszylinder entlang einer vorbestimmten Verschiebungsrichtung relativ zu einem kraftfahrzeugseitigen Bezugssystem verschiebbar ist, wobei die Übertragungseinheit ein erstes, mit dem Bremspedal mechanisch koppelbares Teil und ein zweites, mit dem Bremszylinder mechanisch koppelbares Teil aufweist, welche über ein elastisches Element miteinander gekoppelt sind und entlang der vorbestimmten Verschiebungsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind, und mit einem Bremskraftsensor zur Messung einer die Bremskraft charakterisierenden Relativverschiebung des ersten und des zweiten Teils. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Bremssystem mit einem solchen elektromechanischen Bremskraftverstärker sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Bremssystem.
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Elektromechanische Bremskraftverstärker (eBKV) sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und ermöglichen eine Verringerung einer von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgeübten Bremskraft beziehungsweise Betätigungskraft an einem Bremspedal eines Kraftfahrzeugs, welche zum Erreichen einer gewünschten Bremswirkung benötigt wird. Dazu weisen solche elektromechanischen Bremskraftverstärker üblicherweise eine Übertragungseinheit auf, welche einerseits eine mechanische Kopplung zwischen dem Bremspedal und einem Bremszylinder des Kraftfahrzeugs, beispielsweise dem Hauptbremszylinder des Kraftfahrzeugs, herstellen kann und somit die durch den Fahrer auf das Bremspedal ausgeübte Bremskraft direkt auf den Bremszylinder übertragen kann. Andererseits ist die Übertragungseinheit in der Regel dazu ausgelegt, die von dem Fahrer ausgeübte Betätigungskraft zu erfassen und basierend auf dieser Betätigungskraft eine Fremdkraft beziehungsweise Hilfskraft an der Bremse des Kraftfahrzeugs zu erzeugen. Zur Erfassung der Betätigungskraft des Fahrers weist die Übertragungseinheit üblicherweise ein elastisches Element auf, welches bei entsprechender Bremskraft gestaucht wird. Diese Stauchung wird üblicherweise erfasst, da sie ein direktes Maß für die Bremskraft darstellt, und basierend auf der Stauchung von dem elektromechanischen Bremskraftverstärker die zusätzliche Fremdkraft erzeugt, welche dem Bremszylinder bereitgestellt wird. Ein hydraulisches Bremssystem mit einem solchen Bremskraftverstärker ist beispielsweise aus der
WO 2011/104056 A1 bekannt.
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In der
DE 10 2011 088 950 A1 ist beispielsweise ein Differenzwegsensor mit einer Sensoreinrichtung und einer Felderzeugungskomponente beschrieben, mittels welchen die Stauchung und damit die entsprechende Betätigungskraft erfasst werden kann. Die Sensoreinrichtung des dort gezeigten Differenzwegsensors ist ortsfest am Fahrzeug anordenbar. Nachteilig an einem Aufbau, bei welchem die Felderzeugungskomponente an der Übertragungseinheit angeordnet ist und die Sensoreinrichtung ortsfest in Kraftfahrzeug, beispielsweise an einem Gehäuse des Bremskraftsensors, angeordnet ist, ist, dass es bei einer Abstandsänderung zwischen der Übertragungseinheit und dem Gehäuse, wie sie bei einem Spiel innerhalb der Übertragungseinheit beziehungsweise bei einem Spiel in der Längsführung der Übertragungseinheit auftritt, zu einem unerwünschten Messfehler kommen kann. Außerdem sollte die Sensoreinrichtung in der Lage sein, die Modulation der Felderzeugungskomponente über den gesamten Verfahrweg des Bremszylinders, typischerweise 40 bis 45 Millimeter, mit gleichbleibender Empfindlichkeit messen können. Häufig haben jedoch solche Sensoreinrichtungen an den Enden des Verfahrwegs eine andere Empfindlichkeit als in der Mitte. Somit kann es zu Messfehlern kommen, sodass die Betätigungskraft nicht exakt genug bestimmt werden kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektromechanischen Bremskraftverstärker zu realisieren, mittels welchem die von einem Fahrer auf ein Bremspedal aufgebrachte Bremskraft besonders zuverlässig und genau gemessen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektromechanischen Bremskraftverstärker, ein Bremssystem sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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In einer Ausführungsform eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers für ein Kraftfahrzeug weist dieser insbesondere eine Übertragungseinheit, welche zur Übertragung einer auf ein Bremspedal des Kraftfahrzeugs ausgeübten Bremskraft auf einen Bremszylinder entlang einer vorbestimmten Verschiebungsrichtung relativ zu einem kraftfahrzeugseitigen Bezugssystem verschiebbar ist, auf. Dabei weist die Übertragungseinheit insbesondere ein erstes, mit dem Bremspedal mechanisch koppelbares Teil und ein zweites, mit dem Bremszylinder mechanisch koppelbares Teil auf, wobei beide Teile über ein elastisches Element miteinander gekoppelt sind und entlang der vorbestimmten Verschiebungsrichtung relativ zueinander verschiebbar sind. Insbesondere umfasst der elektromechanische Bremskraftverstärker einen Bremskraftsensor zur Messung einer die Bremskraft charakterisierenden Relativverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil. Darüber hinaus ist der Bremskraftsensor vorzugsweise ortsfest an der Übertragungseinheit angeordnet und gemeinsam mit der Übertragungseinheit relativ zu dem Bezugssystem verschiebbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers für ein Kraftfahrzeug weist dieser eine Übertragungseinheit auf, welche zur Übertragung einer auf ein Bremspedal des Kraftfahrzeugs ausgeübten Bremskraft auf einen Bremszylinder entlang einer vorbestimmten Verschiebungsrichtung relativ zu einem kraftfahrzeugseitigen Bezugssystem verschiebbar ist, wobei die Übertragungseinheit ein erstes, mit dem Bremspedal mechanisch koppelbares und ein zweites, mit dem Bremszylinder mechanisch koppelbares Teil aufweist. Das erste und das zweite Teil sind über ein elastisches Element miteinander gekoppelt und entlang einer vorbestimmten Verschiebungsrichtung relativ zueinander verschiebbar. Außerdem umfasst der elektromechanische Bremskraftverstärker einen Bremskraftsensor zur Messung einer die Bremskraft charakterisierenden Relativverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil. Darüber hinaus ist der Bremskraftsensor ortsfest an der Übertragungseinheit angeordnet und gemeinsam mit der Übertragungseinheit relativ zu dem Bezugssystem verschiebbar.
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Der elektromechanische Bremskraftverstärker ist insbesondere in einem Bremssystem des Kraftfahrzeugs vorgesehen und dient dazu, einen Fahrer des Kraftfahrzeugs beim Bremsen des Kraftfahrzeugs zu unterstützen. Der elektromechanische Bremskraftverstärker ist dabei dazu ausgelegt, die durch den Fahrer auf das Bremspedal aufgebrachte Bremskraft beziehungsweise Betätigungskraft direkt auf den Bremszylinder zu übertragen und in Abhängigkeit von der durch den Fahrer ausgeübten Bremskraft eine zusätzliche Fremdkraft an dem Bremszylinder zu erzeugen.
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Zur direkten Übertragung der Betätigungskraft auf den Bremszylinder ist dabei die Übertragungseinheit mechanisch mit dem Bremspedal und dem Bremszylinder gekoppelt. Die Übertragungseinheit ist dabei relativ zu dem kraftfahrzeugseitigen Bezugssystem verschiebbar. Das kraftfahrzeugseitige Bezugssystem ist dabei insbesondere ein bezüglich einer Karosserie des Kraftfahrzeugs ortsfestes Bezugssystem. Insbesondere ist der Bremskraftsensor selbst ortsfest in dem Bezugssystem verbaut. Beispielsweise weist der Bremskraftsensor ein ortsfest in dem Kraftfahrzeug verbautes Gehäuse auf, innerhalb welchem die Übertragungseinheit angeordnet ist. Die in dem Bezugssystem verschiebbare Übertragungseinheit ist somit insbesondere auch gegenüber dem Gehäuse verschiebbar gelagert. Insbesondere wird die Übertragungseinheit durch die auf das Bremspedal aufgebrachte Betätigungskraft linear in Richtung des Bremszylinders verschoben.
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Die Übertragungseinheit weist außerdem das erste Teil sowie das zweite Teil auf, welche über das elastische Element, beispielsweise ein Federelement, miteinander gekoppelt sind. Das erste Teil kann beispielsweise über eine erste Druckstange mit dem Bremspedal mechanisch gekoppelt werden. Das zweite Teil kann über eine zweite Druckstange und über eine Feder mit dem Bremszylinder mechanisch gekoppelt werden. Wenn durch den Fahrer keine Bremskraft auf das Bremspedal ausgeübt wird, so befindet sich die Übertragungseinheit in ihrer Ausgangsposition in dem Bezugssystem. Außerdem weisen in diesem Fall das erste und das zweite Teil eine Ruhelage zueinander auf. In dieser Ruhelage ist das elastische Element insbesondere entspannt und ungestaucht. Wenn nun das Bremspedal durch einen Fuß des Fahrers gedrückt und damit betätigt wird, wird durch diese Bremskraft die erste Druckstange verschoben, die ihrerseits auf das erste Teil drückt. Dadurch wird das gesamte System aufweisend die erste Druckstange, die Übertragungseinheit und die zweite Druckstange in Richtung des Bremszylinders verschoben, sodass die zweite Druckstange damit auf den Bremszylinder einwirkt. Gleichzeitig kommt es zu einer Relativverschiebung beziehungsweise Differenzbewegung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil, da das elastische Element durch die aufgebrachte Betätigungskraft gestaucht wird. Somit bewegen sich das erste Teil und das zweite Teil relativ zueinander, wobei sich das erste Teil und das zweite Teil aufeinander zubewegen.
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Diese Relativverschiebung beziehungsweise Relativbewegung der beiden Teile zueinander, welche insbesondere einem Federweg des elastischen Elementes entspricht, kann von dem Bremskraftsensor erfasst werden, welcher ortsfest und insbesondere vollständig an der Übertragungseinheit angeordnet ist. Durch die ortsfeste Anordnung des Bremskraftsensors an der Übertragungseinheit wird der Bremskraftsensor bei einer ausgeübten Betätigungskraft gemeinsam mit der Übertragungseinheit relativ zu dem Bezugssystem verschoben. Diese Absolutverschiebung des Bremskraftsensors, also die Verschiebung des Bremskraftsensors in dem Bezugssystem, wird von dem Bremskraftsensor nicht erfasst. Von dem Bremskraftsensor wird nur die Differenzbewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil erfasst, welche nur von der auf das Bremspedal ausgeübten Betätigungskraft abhängig ist. Insbesondere wird dabei die Relativverschiebung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil berührungslos von dem Bremskraftsensor erfasst.
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Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Betätigungskraft besonders genau und zuverlässig erfasst werden kann und beispielsweise von einer Auswerteeinrichtung des Bremskraftverstärkers in ein Stellsignal für ein Stellglied, beispielsweise einen Aktuator, zum Bereitstellen der Fremdkraft für den Bremszylinder umgewandelt werden kann. Es muss also nicht die Absolutverschiebung bei der Bestimmung der Betätigungskraft berücksichtigt werden. Außerdem kann durch die Anordnung des Bremskraftsensors an der Übertragungseinheit diese Übertragungseinheit, auch bei eingeschränktem Bauraum, besonders flexibel angeordnet werden.
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Besonders bevorzugt weist der elektromechanische Bremskraftverstärker ein mit dem Bremskraftsensor verbundenes, flexibles elektrisches Verbindungselement zur Energieübertragung und/oder Signalübertragung zwischen dem Bremskraftsensor und einer in dem Bezugssystem ortsfest angeordneten Einrichtung auf. Die ortsfest in dem Bezugssystem angeordnete Einrichtung ist beispielsweise dazu ausgelegt, Energie zur Versorgung des Bremskraftsensors bereitzustellen und/oder die von dem Bremskraftsensor erfasste Relativverschiebung der beiden Teile zueinander zu empfangen. Die Einrichtung kann beispielsweise basierend auf der Relativverschiebung das Signal für den Aktuator zur Erzeugung der Fremdkraft bereitstellen. Die Einrichtung kann beispielsweise eine Steuereinrichtung des Bremskraftverstärkers sein und ortsfest mit dem Bremskraftverstärker in dem Kraftfahrzeug angeordnet sein. Die Einrichtung kann aber auch ein fahrzeugseitiges, Bremskraftverstärker externes Steuergerät sein.
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Da sich die Übertragungseinheit und der Bremskraftsensor relativ zu dem ortsfesten Bezugssystem und damit auch relativ zu der Einrichtung bewegen, wird das flexible elektrische Verbindungselement bereitgestellt. Das flexible Verbindungselement umfasst dabei insbesondere einen Teil, welcher ortsfest an der Übertragungseinheit, insbesondere an dem Bremskraftsensor, angeordnet ist, und einen weiteren Teil, welcher ortsfest an der Einrichtung angeordnet ist. Unter dem flexiblen elektrischen Verbindungselement ist dabei ein elektrisches Verbindungselement zu verstehen, dessen Funktionsweise durch die Bewegung der Übertragungseinheit bezüglich des ortsfesten Bezugssystems nicht beeinträchtigt wird. Dadurch kann gewährleistet werden, dass Energie und/oder Signale trotz einer Bewegung zwischen der Übertragungseinheit und der Einrichtung zuverlässig übertragen beziehungsweise ausgetauscht werden können.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Bremskraftsensor zur Erfassung der Relativverschiebung eine Felderzeugungskomponente zur Erzeugung eines magnetischen und/oder elektrischen Feldes und eine Felderfassungskomponente zur Erfassung zumindest einer eine Position der Felderzeugungskomponente beschreibende Größe des magnetischen und/oder elektrischen Feldes auf. Insbesondere ist die Felderzeugungskomponente dabei als ein Dauermagnet zur Erzeugung eines magnetischen Feldes ausgebildet, welcher an einem der beiden Teile der Übertragungseinheit ortsfest angeordnet ist, und die Felderfassungskomponente als ein Magnetfeldsensor zur Erfassung zumindest einer Kenngröße des magnetischen Feldes ausgebildet, welcher an dem jeweils anderen Teil der Übertragungseinheit ortsfest angeordnet ist. Dabei ist die Felderzeugungskomponente, beispielsweise der Dauermagnet, welcher ein sogenanntes Target beziehungsweise Zielobjekt darstellt, vorzugsweise an dem ersten Teil angeordnet und die Felderfassungskomponente, beispielsweise der Magnetfeldsensor, welcher einen Positionssensor darstellt, an dem zweiten Teil angeordnet. Somit sind das Target und der Positionssensor relativ zueinander verschiebbar, wobei der Positionssensor dazu ausgelegt ist, die Position des Targets zu erfassen.
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Der Magnetfeldsensor kann beispielsweise als ein magnetoresistiver Sensor (MR-Sensor) ausgebildet sein, welcher als die Kenngröße eine Richtung des magnetischen Feldes misst, wenn der Dauermagnet an dem MR-Sensor vorbeigeführt wird. Der Magnetfeldsensor kann auch ein linearer Hallsensor sein, welcher als die Kenngröße eine Stärke einer Magnetfeldkomponente misst, oder ein Hallsensor sein, welcher als die Kenngröße die Richtung des magnetischen Feldes misst. Aus diesen Kenngrößen beziehungsweise Feldgrößen kann dann die Position des Targets bestimmt werden und daraus die Relativbewegung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil bestimmt werden. Es sind aber auch andere Messprinzipien gleichermaßen möglich, wie zum Beispiel eine induktive, optische oder kapazitive Positionsmessung. Bei diesen Messprinzipien kann die Felderzeugung und Feldmessung in der Felderfassungskomponente zusammengefasst sein. Das Target ist dann insbesondere ein passives Element, welches positionsabhängig eine Kopplung zwischen der Felderzeugung und der Feldmessung bewirkt.
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Bevorzugt sind die an einem Teil angeordnete Felderzeugungskomponente und die an dem anderen Teil angeordnete Felderfassungskomponente senkrecht zu der Verschiebungsrichtung beabstandet zueinander angeordnet. Wenn keine Betätigungskraft auf das Bremspedal ausgeübt wird und somit das erste Teil und das zweite Teil die Ruhelage zueinander aufweisen, sind die Felderzeugungskomponenten und die Felderfassungskomponenten senkrecht zu der Verschiebungsrichtung beabstandet und fluchtend zueinander angeordnet. Wenn beispielsweise die Verschiebungsrichtung horizontal orientiert ist, so sind die Felderzeugungskomponente und die Felderfassungskomponente in der Ruhelage des ersten und des zweiten Teils vertikal übereinander und einander überlappend angeordnet. Bei Vorliegen einer Betätigungskraft werden die beiden Teile und damit die Felderzeugungskomponente und die Felderfassungskomponente entlang der Verschiebungsrichtung relativ zueinander verschoben. Dies bedeutet, dass die Felderzeugungskomponente und die Felderfassungskomponente nicht mehr fluchtend zueinander angeordnet sind. Dieser Positionswechsel der Felderzeugungskomponente zu der Felderfassungskomponente kann durch die Felderfassungskomponente erfasst werden und damit die Relativverschiebung quantitativ erfasst werden.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist an dem zweiten Teil der Übertragungseinheit ein Halteelement zum Halten der Felderzeugungskomponente oder der Felderfassungskomponente angeordnet, wobei sich das Halteelement entlang der Verschiebungsrichtung derart erstreckt, dass die an dem Halteelement angeordnete Felderzeugungskomponente oder Felderfassungskomponente in einem unverschobenen Zustand der beiden Teile zueinander senkrecht zu der Verschiebungsrichtung und fluchtend zu der jeweils anderen, an dem ersten Teil angeordneten Felderzeugungskomponente oder der Felderfassungskomponente angeordnet ist. Das Halteelement kann sich beispielsweise ausgehend von dem zweiten Teil in Richtung des ersten Teils erstrecken und damit auch in der Ruhelage der beiden Teile zueinander bereichsweise mit dem ersten Teil überlappen. Durch das Halteelement wird somit in der Ruhelage eine der Komponenten zur Felderfassung oder Felderzeugung beabstandet zu und senkrecht über der jeweils anderen, an dem ersten Teil befestigten Komponente zur Felderfassung oder Felderzeugung angeordnet. Durch das Halteelement können somit die beiden Teile besonders flexibel und platzsparend, beispielsweise innerhalb des Gehäuses des Bremskraftsensors, angeordnet werden.
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Besonders bevorzugt ist das flexible elektrische Verbindungselement als ein Flachbandkabel und/oder eine flexible Leiterplatte und/oder ein Rundkabel ausgebildet, welches an einem Ende mit der Einrichtung verbunden ist und an dem anderen Ende mit dem Bremskraftsensor verbunden ist und welches entlang der Verschiebungsrichtung der Übertragungseinheit reversibel längenveränderlich ausgebildet ist. Die Energieübertragung und/oder Signalübertragung zwischen der ortsfest bezüglich des Bezugssystems angeordneten Einrichtung und dem bezüglich des Bezugssystems verschiebbaren Bremskraftsensors erfolgt hier also drahtgebunden beziehungsweise leitungsgebunden. Das dabei als Flachbandkabel und/oder flexible Leiterplatte und/oder Rundkabel ausgebildete, flexible elektrische Verbindungselement ist insbesondere zerstörungsfrei biegbar. Somit kann das flexible elektrische Verbindungselement entlang der Verschiebungsrichtung längenveränderlich ausgebildet werden und somit eine zuverlässige Energie- und/oder Signalübertragung gewährleisten. Das elektrische Verbindungselement kann beispielsweise an dem einen Ende über eine Steckverbindung mit dem Bremskraftsensor, insbesondere der Felderfassungskomponente, verbunden werden und an dem anderen Ende über eine weitere Steckverbindung mit der Einrichtung verbunden werden.
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Insbesondere ist das entlang der Verschiebungsrichtung der Übertragungseinheit reversibel längenveränderliche Verbindungselement U-förmig beziehungsweise bogenförmig gebogen, sodass ein erster Bereich und ein daran angrenzender zweiter Bereich des Verbindungselementes einen sich entlang der Verschiebungsrichtung erstreckenden Überlappungsbereich ausbilden, wobei durch die Verschiebung der Übertragungseinheit entlang der Verschiebungsrichtung eine Ausdehnung des Überlappungsbereiches entlang der Verschiebungsrichtung veränderbar ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass ausgehend von der Übertragungseinheit, beispielsweise ausgehend von dem an dem zweiten Teil angeordneten Positionssensor, das eine Ende des Verbindungselementes unter Ausbildung einer Lasche umgebogen ist. Eine Erstreckung beziehungsweise Ausdehnung der Lasche entlang der Verschiebungsrichtung definiert dabei den Überlappungsbereich. Wenn nun die Übertragungseinheit und der Bremskraftsensor relativ zu dem ortsfesten Bezugssystem und der Einrichtung verschoben werden, so ändert sich die Ausdehnung des Überlappungsbereiches entlang der Verschiebungsrichtung. Insbesondere vergrößert sich der Überlappungsbereich, je weiter die Übertragungseinheit entlang der Verschiebungsrichtung in Richtung des Bremszylinders verschoben wird. Anders ausgedrückt vergrößert sich die Lasche, wenn die Übertragungseinheit durch Drücken des Bremspedals in Richtung des Bremszylinders verschoben wird, und verkleinert sich wieder, wenn das Bremspedal losgelassen wird, und damit die Übertragungseinheit wieder in ihre Ausgangsposition in dem Bezugssystem zurückkehrt. Durch das Bereitstellen und Verbiegen des flexiblen, leitungsgebundenen Verbindungselementes kann somit auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine zuverlässige und durch die Bewegung der Übertragungseinheit in ihrer Funktionsweise nicht beeinträchtigte Energie- und/oder Signalübertragung bereitgestellt werden.
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Auch kann vorgesehen sein, dass das elektrische Verbindungselement zur drahtlosen Energieübertragung und/oder Signalübertragung ausgebildet ist, wobei an der Einrichtung ein erstes Sende- und/oder Empfangselement und an dem Bremskraftsensor ein zweites Sende- und/oder Empfangselement angeordnet ist. Die Energieübertragung und/oder Signalübertragung zwischen der Einrichtung und dem Bremskraftsensor wird hier beispielsweise über Funk durchgeführt. Dazu ist jeweils ein Sende- und/oder Empfangselement an der Einrichtung und dem Bremskraftsensor angeordnet, welche miteinander kommunizieren können. Diese Ausgestaltung der Energie- und/oder Signalübertragung ist besonders einfach und zuverlässig gestaltet, da die Funktionsweise des zur drahtlosen Übertragung ausgebildeten Verbindungselementes unabhängig von der Position der Übertragungseinheit in dem Bezugssystem und damit von der Lage des ersten Sende- und/oder Empfangselements zu dem zweiten Sende- und/oder Empfangselement ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erste Teil der Übertragungseinheit als ein Bolzen ausgebildet und das zweite Teil der Übertragungseinheit als eine Aufnahmeeinrichtung für den Bolzen ausgebildet, in welche der Bolzen zumindest bereichsweise einschiebbar ist. Die Aufnahmeeinrichtung ist beispielsweise hohlzylinderförmig und einseitig offen ausgebildet, sodass der beispielsweise zylinderförmige Bolzen über die offene Seite in einen Aufnahmeraum der Aufnahmeeinrichtung eingeschoben werden kann. Dabei kann ein senkrecht zur Verschiebungsrichtung orientierter Frontbereich der Aufnahmeeinrichtung mechanisch mit dem Bremszylinder gekoppelt werden. Eine sich entlang der Verschiebungsrichtung erstreckende Seitenwand begrenzt den Aufnahmeraum senkrecht zur Verschiebungsrichtung. Die Ausdehnung des Aufnahmeraums senkrecht zur Verschiebungsrichtung entspricht dabei zumindest einem Durchmesser des Bolzens senkrecht zur Verschiebungsrichtung. Dabei ist der Bolzen durch die auf das Bremspedal ausgeübte Bremskraft zumindest bereichsweise in den Aufnahmeraum in Richtung der dem Aufnahmeraum zugewandten Seite des Frontbereiches einschiebbar, sodass die Seitenwand des Aufnahmeraums zumindest bereichsweise mit einer Seitenwand des Bolzens überlappt. Durch das Einschieben des Bolzens in die Aufnahmeeinrichtung wird der Bolzen entlang der Verschiebungsrichtung in vorteilhafter Weise geführt. Dabei kann der Bolzen bereits in der Ruhelage des ersten Teils in Form von dem Bolzen und des zweiten Teils in Form von der Aufnahmeeinrichtung bereichsweise in der Aufnahmeeinrichtung angeordnet sein und somit senkrecht zur Verschiebungsrichtung durch die Aufnahmeeinrichtung in einer vorbestimmten Position gehalten werden. Die Felderzeugungskomponente oder die Felderfassungskomponente des Bremskraftsensors kann dabei an einer der Seitenwand der Aufnahmeeinrichtung zugewandten Seitenwand des Bolzens angeordnet sein. An der Seitenwand der Aufnahmeeinrichtung kann, beispielsweise über das Halteelement, die jeweils andere Komponente des Bremskraftsensors befestigt sein.
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Das elastische Element, beispielsweise die Feder, ist dabei zumindest bereichsweise in dem Aufnahmeraum angeordnet. Die Feder kann beispielsweise an der dem Aufnahmeraum zugwandten Seite des Frontbereiches befestigt sein. Insbesondere ist das elastische Element in der Ruhelage vollständig innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet und wird durch Drücken des Bremspedals innerhalb des Aufnahmeraumes gestaucht. Durch das Einschieben des Bolzens in den Aufnahmeraum weist die Übertragungseinheit einen besonders geringen Platzbedarf auf, sodass der Bremskraftverstärker besonders platzsparend ausgebildet werden kann.
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Vorzugsweise weist der elektromechanische Bremskraftverstärker ein ortsfest in dem Bezugssystem angeordnetes Gehäuse auf, wobei die Übertragungseinheit und der Bremskraftsensor innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und relativ zum Gehäuse verschiebbar gelagert sind. Das Gehäuse kann dabei an eine dem Bremszylinder zugewandte Rückseite und eine dem Bremspedal zugewandte Vorderseite aufweisen. In der Vorderseite und der Rückseite können dabei jeweilige Öffnungen vorgesehen sein, durch welche die jeweilige Druckstange geführt werden kann. Durch die in der Öffnung angeordneten Druckstangen können das erste Teil und das Bremspedal sowie das zweite Teil und der Bremszylinder mechanisch miteinander gekoppelt werden. Die Einrichtung, welche über das flexible elektrische Verbindungselement mit dem Bremskraftsensor verbunden ist, kann beispielsweise ortsfest an dem Gehäuse des Bremskraftsensors angeordnet sein. Insbesondere ist die Einrichtung außerhalb eines Innenraums des Gehäuses, in welchem die Übertragungseinheit angeordnet ist, angeordnet, sodass das elektrische Verbindungselement aus dem Gehäuse des Bremskraftverstärkers herausgeführt wird.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug aufweisend ein Bremspedal, zumindest einen Bremszylinder und einen erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremskraftverstärker. Dabei ist das Bremspedal über eine erste Druckstange mit dem ersten Teil der Übertragungseinheit und das zweite Teil der Übertragungseinheit über eine zweite Druckstange mit dem zumindest einen Bremszylinder mechanisch gekoppelt.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Bremssystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Personenkraftwagen ausgebildet.
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Die mit Bezug auf den erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremskraftverstärker vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Bremssystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
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Mit Angaben „ortsfestes Bezugssystem“, „außen“, „innen“, „horizontal“, „vertikal“, „über“, etc. sind bei einem in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs sitzenden Beobachter gegebene Positionen und Orientierungen angegeben.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
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2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers in einer Seitenschnittansicht in einer unbetätigten Stellung eines Bremspedals;
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3 eine schematische Darstellung des Bremskraftverstärkers gemäß 2 in einer betätigten Stellung des Bremspedals;
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4 eine schematische Darstellung von Komponenten eines Bremskraftsensors in der unbetätigten Stellung des Bremspedals;
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5 eine schematische Darstellung der Komponenten des Bremskraftsensors in einer betätigten Stellung des Bremspedals;
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6, 7, 8 schematische Darstellungen von Ausführungsformen des Bremskraftverstärkers in verschiedenen Perspektiven.
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In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Bremssystem 2, welches hier lediglich ausschnittsweise gezeigt ist. Mittels des Bremssystems 2 kann zumindest ein Rad 3 des Kraftfahrzeugs 1 bei Betätigung eines Bremspedals 4 durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 abgebremst werden. Das Bremssystem 2 weist dabei einen Bremszylinder 5 auf, welcher bei Betätigung des Bremspedals 4 auf eine Bremsscheibe 6 des Rads 3 wirkt und das Rad 3 somit abbremst. Das Bremssystem 2 weist außerdem einen elektromechanischen Bremskraftverstärker 7 auf, welcher über eine erste Druckstange 8 mechanisch mit dem Bremspedal 4 gekoppelt ist und über eine zweite, hier nicht gezeigte Druckstange mechanisch mit dem Bremszylinder 5 gekoppelt ist. Bei Betätigung des Bremspedals 4, also bei Aufbringen einer Bremskraft beziehungsweise Betätigungskraft auf das Bremspedal 4, wird die Betätigungskraft über die mechanische Kopplung zwischen dem Bremspedal 4 und dem Bremskraftverstärker 7 sowie zwischen dem Bremskraftverstärker 7 und dem Bremszylinder 5 von dem Bremspedal 4 direkt auf den Bremszylinder 5 übertragen. Zusätzlich kann von dem Bremskraftverstärker 7 in Abhängigkeit von der von dem Fahrer auf das Bremspedal 4 aufgebrachten Bremskraft eine Fremdkraft zur Unterstützung des Fahrers beim Bremsen erzeugt werden.
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In 2 ist eine Ausführungsform eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers 7 in einer Seitenschnittansicht schematisch gezeigt, wobei das Bremspedal 4 hier nicht betätigt ist und somit keine Bremskraft auf das Bremspedal 4 wirkt. In 6 ist eine weitere Darstellung des Bremskraftverstärkers 7 in einer Seitenschnittansicht gezeigt. 7 zeigt eine Frontansicht des Bremskraftverstärkers 7 in einer perspektivischen Darstellung und 8 eine Rückansicht des Bremskraftverstärkers 7 in einer perspektivischen Darstellung. Der Bremskraftverstärker 7 weist hier ein beispielsweise hohlzylinderförmiges Gehäuse 9 auf, welches ortsfest in dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet ist und damit ortsfest in einem kraftfahrzeugseitigen Bezugssystem angeordnet ist. Der Bremskraftverstärker 7 weist eine Übertragungseinheit 10 auf, welche innerhalb des ortsfesten Gehäuses 9 angeordnet ist. Die Übertragungseinheit 10 ist beweglich bezüglich des Bezugssystems gelagert, also innerhalb des Gehäuses 9 verschiebbar. Die Übertragungseinheit 10 weist dabei ein erstes Teil 11 auf, welches im vorliegenden Fall durch einen Bolzen 12 gebildet ist und ein zweites Teil 13 auf, welches im vorliegenden Fall durch eine Aufnahmeeinrichtung 14 gebildet ist. Das erste Teil 11 ist über die erste Druckstange 8 mit dem Bremspedal 4 mechanisch gekoppelt. Das zweite Teil 13 ist über eine zweite Druckstange 15 mit dem hier nicht gezeigten Bremszylinder 5 mechanisch gekoppelt. Dazu kann sich in einer, dem Bremszylinder 5 zugewandten Rückseite des Gehäuses 9 eine Öffnung befinden, durch welche die Druckstange 15 durchgeführt wird.
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Das erste und das zweite Teil 11, 13 sind über ein elastisches Element 16, beispielsweise eine Feder, miteinander gekoppelt und somit relativ zueinander bewegbar. Insbesondere ist der Bolzen 12 bei Betätigung des Bremspedals 4 in einen Aufnahmeraum 17 der Aufnahmeeinrichtung 14 einschiebbar. Dies ist anhand des in 3 gezeigten elektromechanischen Bremskraftverstärkers 7 visualisiert. Dabei ist gezeigt, dass sich sowohl die gesamte Übertragungseinheit 10 bei Aufbringen einer Bremskraft B auf das Bremspedal 4 in Richtung einer Verschiebungsrichtung V bewegt, als auch der Bolzen 12 in den Aufnahmeraum 17 eingeschoben wird. Durch die Bremskraft B wird nämlich das elastische Element 16, welches in dem Aufnahmeraum 17 der Aufnahmeeinrichtung 14 angeordnet ist, gestaucht. Eine Relativverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Teil 11, 13, welche ein direktes Maß für die Bremskraft B ist, wird von einem Bremskraftsensor 18 erfasst. Basierend auf der von dem Bremskraftsensor 18 erfassten Bremskraft B kann dann von dem Bremskraftverstärker 7, beispielsweise mittels eines hier nicht gezeigten Aktuators, die Fremdkraft beziehungsweise Hilfskraft zum Abbremsen des Rades 3 erzeugt werden. Der Bremskraftsensor 18 ist dabei an der Übertragungseinheit 10 angeordnet und gemeinsam mit der Übertragungseinheit 10 relativ zu dem Bezugssystem verschiebbar. Der Bremskraftsensor 18 erfasst somit insbesondere nur die Relativverschiebung der beiden Teile 11, 13 zueinander. Insbesondere erfasst der Bremskraftsensor 18 keine Verschiebung der Übertragungseinheit 10 zu dem Bezugssystem.
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Der Bremskraftsensor 18 weist im vorliegenden Fall eine Felderzeugungskomponente 19 zur Erzeugung eines magnetischen und/oder elektrischen Feldes auf, welche an dem Bolzen 12 angeordnet ist, und eine Felderfassungskomponente 20 zum Erfassen zumindest einer Kenngröße des magnetischen und/oder elektrischen Feldes auf, welche an der Aufnahmeeinrichtung 14 angeordnet ist. Alternativ kann die Felderfassungskomponente 20 an dem Bolzen 12 angeordnet sein und die Felderzeugungskomponente 19 an der Aufnahmeeinrichtung 14. Die Felderzeugungskomponente 19 kann beispielsweise als ein Dauermagnet ausgebildet sein, welcher ein Magnetfeld erzeugt. Die Felderfassungskomponente 20 kann beispielsweise als ein Magnetfeldsensor ausgebildet sein, welcher eine Richtung und/oder eine Stärke des magnetischen Feldes erfassen kann. In einem ausgelenkten Zustand, also bei Vorliegen keiner Betätigungskraft B, befinden sich das erste Teil 11 und das zweite Teil 13 in einer Ruhelage, in welcher die Felderzeugungskomponente 19 und die Felderfassungskomponente senkrecht zur Verschiebungsrichtung V beabstandet und fluchtend zueinander angeordnet sind. Für die fluchtende Anordnung der Felderfassungskomponente 20 zu der Felderzeugungskomponente 19 weist die Aufnahmeeinrichtung 14 hier ein Halteelement 29 auf, welches sich parallel zur Verschiebungsrichtung V erstreckt. Das Halteelement 29 erstreckt sich dabei so weit, dass die an einem Ende des Halteelementes 29 angeordnete Felderfassungskomponente 20 senkrecht über der Felderzeugungskomponente 19 beziehungsweise überlappend mit der Felderzeugungskomponente 19 angeordnet ist.
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Die überlappende Anordnung der Felderzeugungskomponente 19 und der Felderfassungskomponente 20 in einem unbetätigten Zustand des Bremspedals 4 ist außerdem beispielhaft in 4 gezeigt. Im betätigten Zustand des Bremspedals 4 verschieben sich das erste und das zweite Teil 11, 13 relativ zueinander. Damit verschieben sich auch die Felderzeugungskomponente 19 und die Felderfassungskomponente 20 relativ zueinander. Diese in 5 gezeigte Relativverschiebung 21 zwischen der Felderzeugungskomponente 19 und der Felderfassungskomponente 20 entspricht der Relativverschiebung der beiden Teile 11, 13 zueinander und kann von dem Bremskraftsensor 18 erfasst werden. Der Wert der Relativverschiebung 21 kann als ein Signal an eine hier nicht gezeigte ortsfeste Einrichtung übermittelt beziehungsweise übertragen werden. Diese Relativverschiebung 21 als Maß für die Bremskraft B kann dann in das Stellsignal zum Erzeugen der Hilfskraft umgewandelt werden. Gleichzeitig kann die ortsfest Einrichtung, welche beispielsweise durch ein fahrzeugseitiges Steuergerät ausgebildet sein kann oder eine Steuereinrichtung des Bremskraftverstärkers 7 sein kann, Energie zur Versorgung des Bremskraftsensors 18 an diesen übermitteln.
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Zur Energie- und oder Signalübertragung zwischen dem Bremskraftsensor 18 und der Einrichtung weist der Bremskraftverstärker 7 ein flexibles elektrisches Verbindungselement 22 auf, welches im vorliegenden Fall als ein Flachbandkabel 23 ausgebildet ist. Das Verbindungselement 22 kann aber auch als eine flexible Leiterplatte oder ein Rundkabel ausgebildet sein. Auch kann das Verbindungselement 22 zur drahtlosen Energie- und/oder Signalübertragung ausgebildet sein. Das Flachbandkabel 23 ist hier unter Ausbildung einer Lasche U-förmig gebogen, sodass ein erster Bereich 24 und ein zweiter Bereich 25 des Verbindungselementes 22 einen sich entlang der Verschiebungsrichtung V erstreckenden Überlappungsbereich 26 ausbilden. An einem Ende, beispielsweise an dem an den ersten Bereich 24 angrenzenden Ende, kann das Flachbandkabel 23, beispielsweise über einen Steckverbinder, mit der Felderfassungskomponente 20 des Bremskraftsensors 18 verbunden sein. Das andere, hier nicht gezeigte Ende des Flachbandkabels 23 kann ebenfalls über einen Steckverbinder mit der Einrichtung verbunden sein.
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Im unbetätigten Zustand des Bremspedals 4 weist der Überlappungsbereich 26 entlang der Verschiebungsrichtung V eine erste Ausdehnung 27 auf (siehe 2). Im betätigten Zustand des Bremspedals 4 weist der Überlappungsbereich 26 eine im Vergleich zur ersten Ausdehnung 27 größere zweite Ausdehnung 28 auf (siehe 3). Durch diese Ausdehnungsveränderung des Überlappungsbereiches 26 entlang der Verschiebungsrichtung V ist das Verbindungselement 22 entlang der Verschiebungsrichtung V reversibel längenveränderlich ausgebildet. Damit ist das Verbindungselement 22 gemeinsam mit der Übertragungseinheit 10 in dem Bezugssystem verschiebbar, ohne dass das Verbindungselement 22 durch die Verschiebung bei der Signal- und/oder Energieübertragung beeinträchtigt wird. Somit kann eine zuverlässige Signal- und/oder Energieübertragung zwischen der Felderfassungskomponente 20 und der Einrichtung auch dann gewährleistet werden, wenn die gesamte Übertragungseinheit 10 durch die Bremskraft B in Verschiebungsrichtung V relativ zu dem Bezugssystem und damit relativ zu der mit dem Verbindungselement 22 verbundenen Einrichtung verschoben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/104056 A1 [0002]
- DE 102011088950 A1 [0003]
