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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung eines Bremsassistenzsystems, das durch das Bremspedal gesteuert wird, und/oder ein Fahrassistenzsystem, um die Bremskreise mit Bremsflüssigkeit unter Druck zu versorgen.
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Derartige Bremssysteme gibt es in zahlreichen Ausführungsformen.
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Aufgabe der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die Herstellung einer Betätigungsvorrichtung durch einen Elektromotor eines Bremsassistenzsystems zu vereinfachen und dessen Effizienz für die direkte Bremswirkung, die von dem Fahrer auf das Bremspedal ausgeübt wird, zu erhöhen, und die bei Ausfall der Assistenz durch den Elektromotor direkt den Primärkolben betätigt.
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Darstellung und der Erfindung
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Zu diesem Zweck betrifft die vorliegende Erfindung eine Betätigungsvorrichtung eines Bremsassistenzsystems vom oben definierten Typ, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein Kugelrollspindelgetriebe aufweist, um die Drehbewegung des Elektromotors durch eine Translationsbewegung auf den Primärkolben zu übertragen, wobei die Mutter in Translation gegenüber dem Hauptzylinder blockiert ist und durch den Motor in Drehung versetzt wird, wobei die Schraube mit dem Primärkolben fest verbunden ist, wobei der Primärkolben einen Nocken aufweist, der in einer Nockenbahn in Eingriff ist, die in der Bohrung erstellt ist, und den Primärkolben und die Schraube in eine Drehbewegung versetzt, wobei diese Bewegung mit der Drehbewegung der Mutter kombiniert wird, um die Translationsbewegung der Schraube und des Primärkolbens zu erzeugen.
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Die Betätigungsvorrichtung nach der Erfindung weist den Vorteil auf, die Bewegung zu untersetzen oder zu übersetzen, die von dem Elektromotor an die Schraube und somit an den Primärkolben 12 in Abhängigkeit von der Druckanstiegskurve, die mit dem Hauptzylinder erzeugt werden soll, übertragen wird.
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Nach einer vorteilhaften Eigenschaft ist die Nockenbahn eine schraubenförmige Bahn, die eine Gewindesteigung aufweist, die sich von jener des Gewindes der Kugelrollspindel unterscheidet.
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Diese Bahn kann sehr örtlich eine Struktur einer schraubenförmigen Bahn aufweisen und so kann in dem Fall einer Nockenbahn von im Allgemeinen schraubenförmiger Form die Gewindesteigung kontinuierlich oder diskontinuierlich entlang der Nockenbahn variiert werden und jedes Segment wird einem Segment einer schraubenförmigen Bahn gleichgesetzt werden können.
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Wenn die schraubenförmige (örtlich schraubenförmige) Bahn von der gleichen Richtung wie jene des Gewindes des Kugelrollspindelgetriebe ist, werden die zwei Bewegungen zu der Translationsbewegung der Schraube hinzugefügt, die durch die alleinige Drehung der Mutter gesteuert wird, da sich die Translationsbewegung der Schraube durch das Verschieben des Nockens in der Nockenbahn ausdrückt, wodurch auf diese Weise eine Schwenkbewegung des Kolbens 12 und der Schraube 31 bewirkt wird, die sich somit in der Mutter 32 vorwärtsbewegen, wenn die zwei Richtungen identisch sind, und die sich rückwärtsbewegen, wenn die zwei Richtungen entgegengesetzt sind.
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Nach einer vorteilhaften Eigenschaft besteht die Nockenbahn aus einem Anfangsteil, der dem Beginn der Bewegung des Primärkolbens auf einer geraden Bahn entspricht, die parallel zu der Achse der Bohrung ist, die sich auf einer Bahn vom mindestens teilweise schraubenförmigen Typ fortsetzt und dann die Drehbewegung des Kolbens und jene der fest verbundenen Schraube in Translation und in Drehung des Kolbens bewirkt.
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Im Fall einer Nockenbahn, die aus mehreren Elementen, die vorzugsweise nach einer Rotationssymmetrie um die Achse der Bohrung verteilt sind und identische Formen aufweisen, zusammengesetzt ist, ist der Nocken ebenfalls aus mehreren entsprechenden Elementen, die in den Elementen der Nockenbahn in Eingriff sind, derart zusammengesetzt, um die Reaktionskräfte, die von dem Kolben auf die Nocken und die Nockenbahnen aufgebracht werden, zu teilen.
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Insgesamt bietet die Übertragungsvorrichtung nach der Erfindung den Vorteil einer sehr großen Flexibilität in der Funktionsweise und einer relativ einfachen Herstellung. Die Flexibilität in der Funktionsweise ermöglicht ein Anpassen an die Parameter des Bremssystems (die Bremskreise) und an jene des elektrischen Antriebsmotors.
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Da das Bremspedal direkt auf die Schraube drücken kann und somit den Primärkolben direkt schieben kann, ohne den Auswirkungen des Übersetzens oder des Untersetzens des Kugelrollspindelgetriebes ausgesetzt zu sein, bewahrt das Bremssystem schließlich all seine Notbetriebsmöglichkeiten bei Ausfall des Teils der Assistenz des Bremssystems und insbesondere des Elektromotors, der die Assistenz gewährleistet.
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Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von einem Beispiel einer Betätigungsvorrichtung eines Bremssystems näher beschrieben, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, in der: die einzige Figur ein Gesamtschema in Blöcken eines Betätigungssystems eines Bremssystems mit Servokolben nach der Erfindung ist.
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Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung
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Die 1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung eines Bremssystems 1 nach der Erfindung, das aus einem Hauptzylinder 10 zusammengesetzt ist, der die Bremskreise C1, C2 mit Bremsflüssigkeit unter Druck versorgt, indem er durch einen Elektromotor 20, der durch eine Steuereinheit 40 gesteuert wird, nach der Bremsanforderung des Fahrers (Bremspedal 42) oder des Fahrassistenzsystems 45, das beispielsweise ein ESP-System ist, aktiviert wird. Der Fahrer setzt seine Bremsanforderung durch sein Betätigen des Bremspedals 42 um. Dieses Betätigen wird durch einen Sensor 41 erfasst, der ein Bremssignal SC an die Steuereinheit 40 überträgt, die mit dem Assistenzsystem 45 verbunden ist, um den Elektromotor 20 zu steuern.
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Der Hauptzylinder 10 ist nur schematisch durch die Bohrung 11 seines Zylinders, der den Kolben (Primärkolben) 12 aufnimmt, dargestellt; in dem Fall eines Tandemhauptzylinders ist der Sekundärkolben nicht dargestellt. Der Kolben 12 wird „Primärkolben” genannt, obwohl der Hauptzylinder 10 ein einfacher Hauptzylinder oder ein Tandemhauptzylinder sein kann, das heißt ein Generator von unter Druck stehender Flüssigkeit, der einen einzigen Bremskreis oder getrennt zwei Bremskreise C1, C2 parallel versorgt.
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Der Motor 20 treibt den Kolben 12 durch ein Getriebe 30 an, indem er seine Drehbewegung in eine Translationsbewegung umwandelt, um den Kolben 12 zu schieben. Das Getriebe 30 ist ein Kugelrollspindelgetriebe, das durch eine Schraube 31 gebildet ist, die mit einer Mutter 32 durch eine Kugelverbindung 33 zusammenwirkt.
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Die Schraube 31 ist mit dem Kolben 12 durch eine Befestigung 312 fest verbunden, die diese zwei Elemente fest in Drehung und in Translation verbindet.
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Die Mutter 32 wird von dem Elektromotor 20 durch eine mechanische Verbindung 34 wie beispielsweise ein Getriebe in Drehung versetzt; der Rand der Schraube 32 kann eine Geradverzahnung (parallel zu der Achse) und der Ausgang des Elektromotors ein Ritzel aufweisen, das mit dieser Geradverzahnung in Eingriff steht. Die Mutter 32 stützt sich fest in Translation gegen den Boden 111 des Zylinders 11 durch ein Rotationslager 112 ab, um die Schraube 31 und somit den Kolben 12, der selbst den Sekundärkolben steuert, wie dies von den Tandemhauptzylindern bekannt ist, vorwärts und rückwärts bewegen zu lassen.
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Die Betätigungsvorrichtung 1, die sehr vereinfacht in der Figur dargestellt ist, kann einen einfachen Hauptzylinder oder einen Tandemhauptzylinder aufweisen. In seiner Kombination mit dem Hauptzylinder schiebt der Primärkolben 12 mit einer verstärkten Kraft gegenüber jener, die auf das Bremspedal 42 aufgebracht wird und direkt an die Schraube 31 übertragen wird, beispielsweise bei Ausfall des Stellantriebs; diese Kraft ist dann jene, die direkt von dem Bremspedal 42 auf den Primärkolben 12 aufgebracht wird.
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Für den Notbetrieb bei Ausfall des Motors ist das Drücken ausgehend von dem Pedal möglich, da sich die Mutter 32 dank einer Translationsverbindung, die translationsfest ist, zwischen der Übertragung 34 der Bewegung des Motors 20 und der Mutter 32 vorwärts bewegen kann; diese Verbindung besteht beispielsweise in der Form von Außenrillen der Mutter, um sie in Drehung gegenüber der Verbindung des Getriebes 34 und einem Rückstellen durch eine Feder der Mutter 32 gegen das Lager 112 des Bodens 111 fest zu verbinden.
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Die Bohrung 11 des Hauptzylinders weist in dem Teil, der den Primärkolben 12 aufnimmt, eine Nockenbahn 13 auf, die einen Nocken 123 aufnimmt, der von der Wand 121 des Kolbens 12 getragen wird. Diese Nockenbahn 13, die im Wesentlichen in der Längsrichtung der Bohrung ausgerichtet ist, zwingt den Nocken 123 und danach wird der Kolben 12 gezwungen, sich nach der Neigung des Nockens an der Stelle des Kontakts zwischen der Nockenbahn 13 und dem Nocken 123 um die Achse zu drehen. Die Nockenbahn weist beispielsweise einen schraubenförmigen Verlauf auf oder ist aus einer Abfolge von schraubenförmigen Verläufen von unterschiedlichen Neigungen und Gewindesteigungen oder auch einem schraubenförmigen Verlauf mit variabler Gewindesteigung zusammengesetzt. Der Nocken 123, der dem schraubenförmigen Verlauf vorzugsweise in Form von einem Führungsweg in Form eines Gangs folgt, weist die Form eines zylindrischen Stifts mit abgerundetem Querschnitt, der beispielsweise rund oder elliptisch ist, derart auf, dass seine Seitenfläche oder Seitenflächen die möglichst größte Kontaktfläche mit der oder den Wänden der Nockenbahn für die verschiedenen Neigungen bietet oder bieten, die von dem Nocken angetroffen werden, je nachdem ob es sich um einen schraubenförmigen Verlauf mit variabler Gewindesteigung oder kontinuierlicher Gewindesteigung oder um ein Segment von schraubenförmigen Verläufen oder einer Abfolge von geraden Segmenten oder von gekrümmten Segmenten handelt.
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Die Nockenbahn 13 kann auch durch mehrere elementare Nockenbahnen 13a, 13b gebildet sein, die vorzugsweise symmetrisch in Drehung um die Achse der Bohrung verteilt sind und identische Profile aufweisen, um mit ebenso vielen Nockenelementen 123a, 123b in entsprechenden Positionen zusammenzuwirken, die symmetrisch in Drehung um die Achse des Kolbens sind. Diese verschiedenen Kombinationen Nockenbahn/Nocken wirken somit insgesamt parallel zusammen, als ob es sich um eine einzige Anordnung Nockenbahn/Nocken handeln würde, teilen aber die Reaktionskräfte im Wesentlichen durch die Anzahl derartiger Kombinationen auf.
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Die Schwenkbewegung, die dem Kolben 12 durch die/den Nockenbahn 13/Nocken 123 auferlegt wird, wird vollkommen auf die Schraube 31 übertragen, die, wie angegeben, in Drehung und in Translation mit dem Kolben durch die Befestigung 312 derart fest verbunden ist, dass sich die zwei Drehbewegungen, jene der Schraube 31 und jene der Mutter 32, die von dem Elektromotor 20 angetrieben werden, addieren und eine daraus resultierende Drehbewegung geben, die in Translationsbewegung der Schraube 31 und des Primärkolbens 12 umgewandelt wird.
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Um die allgemeine Erklärung dieser Kombination von Bewegungen zu vereinfachen, wird davon ausgegangen, dass die Nockenbahn 13 (13a, 13b) mindestens sehr örtlich einer schraubenförmigen Bahn entspricht. Somit wird die Nockenbahn 13 eine Gewindesteigung aufweisen, die von entgegengesetzter Richtung oder von gleicher Richtung wie das Gewinde des Spindelgetriebes 30 ist. Die Nockenbahn kann auch gleich oder verschieden von jener des Gewindes des Spindelgetriebes 30 sein. Dafür gibt es nur die Ausnahme einer gleichen Gewindesteigung aber von entgegengesetzter Richtung für die Nockenbahn 13 und das Gewinde des Spindelgetriebes 30, denn in diesem Fall würden sich die zwei Bewegungen aufheben und der Kolben 12 würde sich nicht drehen sondern in Translation unbeweglich bleiben.
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Wenn die Nockenbahn 13 die gleiche Richtung aufweist, wie jene des Gewindes des Getriebes 30 addieren sich die zwei schraubenförmigen Bewegungen, während sich die zwei Bewegungen im gegenteiligen Fall, wenn die Gewinde von entgegengesetzten Richtungen sind, subtrahieren.
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Schließlich ist es auch möglich, dass die Nockenbahn 13 örtlich ein Segment aufweist, das parallel zu der Achse der Bohrung ist, und in diesem Fall wird der Primärkolben 12, der von dem Getriebe 30 verschoben wird, eine geradlinige Bewegung ohne Drehbewegung derart durchführen, dass nur die Gewindesteigung des Getriebes 30 die Translationsbewegung D des Primärkolbens 12 auferlegen.
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Es ist möglich, verschiedene Formen von Nockenbahnen 13 zu kombinieren, um eine variable Bewegung des Kolbens 12 und somit eine Art von Übersetzen oder Untersetzen der Bewegung zu haben. Beispielsweise ist es zu Beginn der Kompressionsphase durch den Kolben 12 interessant, eine relativ schnelle Bewegung zu haben, da die Kraft, die auf den Kolben 12 trifft, reduziert ist, während die Kraft, die am Ende der Kompression aufzubringen ist, groß ist, ebenso ist es interessant, die Bewegung zu untersetzen, indem die Vorschubbewegung, die von der einzigen Mutter 32 durch eine Bewegung von geringerer Amplitude aber von entgegengesetzter Richtung, die von der Nockenbahn 13 induziert wird, bewirkt wird, derart reduziert wird, dass der Elektromotor 20 im Wesentlichen ein Drehmoment, das relativ konstant ist oder das in dem Bremsbereich leicht variiert, bereitstellt.
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Diese verschiedenen Erwägungen lassen sich auf eine einfache Nockenbahn 13 oder auf eine Nockenbahn anwenden, die aus verschiedenen Nockenbahnelementen 13a, 13b... und ebenso vielen Nockenelementen 123a, b zusammengesetzt ist.
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NOMENKLATUR DER WICHTIGSTEN ELEMENTE
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Bezugszeichenliste
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- Betätigungsvorrichtung eines Bremssystems
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- Hauptzylinder
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- Zylinder/Bohrung
- 111
- Boden der Bohrung
- 112
- Rotationslager
- 12
- Kolben
- 121
- Wand
- 122
- Boden des Kolbens
- 123
- Nocke
- 123a
- Nockenelement
- 123b
- Nockenelement
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- Nockenbahn
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- Nockenbahnelemente
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- Elektromotor
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- Kugelrollspindelgetriebe
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- Schraube
- 312
- Befestigung
- 32
- Mutter
- 33
- Kugeln/Kugelverbindung
- 34
- mechanische Verbindung
- 40
- Steuereinheit
- 41
- Bremsanforderungssensor
- 42
- Bremspedal
- 43
- Betätigungsstange
- 45
- Fahrassistenzsystem
