-
Die Erfindung betrifft ein Bremsgerät für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Die weit verbreiteten konventionellen Bremsgeräte mit einem Unterdruckverstärkers weisen konzeptbedingt eine recht hohe Eigendämpfung, die sich unter anderem in einer charakteristischen „weichen” Rückmeldung am Bremspedal mit einer begrenzten Pedallöse – beziehungsweise Rücklaufgeschwindigkeit und einem leisen Anschlaggeräusch führt und als solche im Markt etabliert und damit erwünscht ist.
-
Bedingt durch zunehmende Automatisierung der Fahrzeugsteuerung, darunter auch der Bremsensteuerung, aber auch den Wunsch nach Bauraumeinsparung, gewinnen fremdansteuerbare Bremsgeräte mit deutlich kleiner bauenden elektrohydraulischen, elektromechanischen und dergleichen Verstärkerstufen eine zunehmende Verbreitung.
-
Fremdansteuerbare Bremsgeräte benötigen für die zuverlässige Ansteuerung, Kalibrierung und Wegerfassung des Fahrerwunsches die Kenntnis über die exakte relative Position eines den Bremsdruck aufbauenden Zylinderkolbens in seiner unbetätigten Ausgangslage – den Null- oder Referenzpunkt.
-
Um den Aufwand für eine komplexe Sensierung und räumliche Kalibrierung zu vermeiden, ist es bekannt, einen ortsfesten mechanischen Anschlag für den Zylinderkolben vorzusehen, welcher den vorgenannten Nullpunkt definiert und als Messursprung für die elektronischen Steuerungssysteme dient.
-
Die unterdruckverstärkerlosen Aggregate weisen jedoch im Unterschied zu einem konventionellen Bremsgerät konzeptbeding eine eher geringe Eigendämpfung. Dies führt zu einer höheren Systemdynamik, insbesondere zu einer höheren Rücklaufgeschwindigkeit des Zylinderkolbens und gegebenenfalls daran gekoppelten mechanischen Betätigungskomponenten, wodurch beim Auftreffen auf den mechanischen Anschlag ein störendes Geräusch entsteht.
-
Es stellt sich somit eine Aufgabe, ein verbessertes unterdruckverstärkerloses Bremsgerät anzubieten, das eine einfache und zuverlässige Erfassung vom Nullpunkt ermöglicht und gleichzeitig eine verringerte Geräuschemission insbesondere im Rücklauf aufweist.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bremsgerät mit Merkmalskombination nach Anspruch 1 gelöst. Unteransprüche geben weitere vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung an.
-
Die Erfindung sieht vor, dass die Bewegung des Zylinderkolbens entgegen der Betätigungsrichtung B pneumatisch gedämpft ist. Gemäß der bevorzugten Weiterbildung ist die Intensität der pneumatischen Dämpfung dabei direkt proportional zu der Versetzungsgeschwindigkeit des Zylinderkolbens.
-
Der Vorteil der pneumatischen Dämpfung liegt in einer Verringerung der Pedalgeschwindigkeit beim Lösevorgang und dadurch einer geringeren kinetischen Energie, die beim Kontaktieren des Anschlags abgebaut werden muss. Das Anschlagsgeräusch wird dadurch verringert. Zudem wirkt derartige erfindungsgemäße Dämpfung geschwindigkeitsabhängig, eine Wegabhängigkeit wie bei mechanischen Federelementen besteht nicht. Daher kann ein einfacher, starrer mechanischer Anschlag eingesetzt und stets zuverlässig als Referenz der Fahrerwunscherfassung genutzt werden, da der Anschlag immer exakt und lediglich zeitlich verzögert angefahren wird.
-
Die Erfindung sieht des Weiteren vor, dass eine Intensität der pneumatischen Dämpfung bei einer Versetzung des Zylinderkolbens entgegen der Betätigungsrichtung höher ist, als entgegengesetzt.
-
Anhand einer vorteilhaften Weiterbildung sind wenigstens zwei Dämpfungsstufen vorgesehen, von denen wenigstens eine Dämpfungsstufe bei der Versetzung des Zylinderkolbens entgegen der Betätigungsrichtung zwangsaktiviert ist.
-
Dadurch wird eine erhöhte Dämpfung in Betätigungsrichtung verhindert oder zumindest vermindert, so dass Verlustleistung beim Bremsdruckaufbau reduziert wird. Zudem wird das Ansprechverhalten des Bremsgeräts nicht oder lediglich vernachlässigbar geringfügig beeinflusst.
-
Die Erfindung sieht weiter vor, dass das Bremsgerät wenigstens ein Dichtelement zu Abdichtung der Betätigungsstange auf weist, welches zwischen der am Zylinderkolben anliegenden Dichtung und dem Dichtelement eine pneumatische Kammer begrenzt und wobei am Dichtelement wenigstens eine Drosselstelle vorgesehen ist, die einen konstruktiv definierten verringerten Luftaustausch zwischen der pneumatischen Kammer und ihrer Umgebung außerhalb des Dichtelements ermöglicht.
-
Dadurch wird innerhalb des Bremsgeräts im bereits vorhandenen Bauraum mit einem minimierten konstruktiven Aufwand und unter Ausnutzung bereits ohnehin vorhandenen Komponenten effektiv ein pneumatischer Dämpfer integriert, welcher die Rücklaufgeschwindigkeit des Zylinderkolbens anforderungsgemäß verringern kann. Herstell- und Montageaufwand für zusätzliche Dämpfungsaggregate oder Einrichtungen wird vermieden, Kosten und Gewicht lediglich unwesentlich erhöht.
-
Äußere Abmessungen des Bremsgeräts und der erforderliche Bauraum werden nicht beeinflusst.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist das erfindungsgemäße Dichtelement wenigstens einen Rückschlagventil aufweist, welcher druckdifferenzgesteuert einen Luftmassentransfer in die pneumatische Kammer erhöht und aus der pneumatischen Kammer verringert oder unterbindet. Dadurch kann die Dämpfungswirkung in Betätigungsrichtung effektiv aufgehoben werden.
-
Die bevorzugte erfindungsgemäße Ausführung sieht das Rückschlagventil als eine am Dichtelement angeordnete sowie axial in Richtung Zylinderkolben vorgestreckte Dichtlippe vor, welche zwischen der Dichtlippe und der Betätigungsstange einen Luftspalt öffnet und verschließt oder seine Breite steuert.
-
Damit wird kostengünstig, ohne zusätzliche Bauteile und ohne einen gesonderten Steuerungsaufwand eine präzise, konstruktiv vorgegebene Regelung der Dämpfungswirkung ermöglicht. Zudem wäre es möglich, durch einfache konstruktive Anpassungen – beispielsweise Abstufung von Betätigungsstangendurchmessers – die Sperrwirkung des Rückschlagventils anwendungsspezifisch entweder über den kompletten Hub des Kolbens wirken zu lassen oder aber auch nur in einem definierten Bereich, beispielsweise erst kurz vor dem mechanischen Anschlag.
-
Die Erfindung sieht ferner vor, dass die Drosselstelle im Dichtelement als wenigstens ein Durchbruch vorgesehen ist, welches einen begrenzten, konstruktiv definierten Luftstrom passieren lässt und dermaßen klein dimensioniert ist, dass in der pneumatischen Kammer ein Überdruck schnell aufgebaut wird und während der Betätigung aufrecht erhalten bleibt.
-
Eine derartige Drosselstelle kann besonders einfach beispielsweise als kleine atmosphärisch angebundenen Öffnungen oder Schlitze ohne einen erhöhten Herstellaufwand im Dichtelement ausgeführt werden und lasst über den Durchtrittsquerschnitt der Öffnungen einfach den gewünschten Widerstand und somit die Dämpfungsintensität einstellen.
-
Mit Vorteil kann das Dichtelement zumindest bereichsweise oder vollständig aus einem Elastomerwerkstoff ausgebildet werden, wodurch die Integration verschiedener Funktionen in eine einzelne Komponente besonders einfach erfolgen kann.
-
In seiner bevorzugten Ausführung weist das Dichtelement einen ortsfesten gehäuseseitigen Dichtsitz auf, wobei die Dichtlippe gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform relativ zum Dichtsitz axial entgegen der Betätigungsrichtung versetzt und gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform axial in Betätigungsrichtung versetzt angeordnet ist.
-
Dadurch kann beispielsweise das Volumen der pneumatischen Kammer, ihre Druckfestigkeit, aber auch das Dämpfungsverhalten alleine durch die Gestaltung der Grundform des Dichtelements gezielt und anwendungsgerecht beeinflusst werden.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Nachstehend zeigten:
-
1 eine Teilansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform des verbesserten Bremsgeräts mit in Längsschnitt.
-
2 eine vergrößerte Ansicht eines Bereiches mit der pneumatischen Drosselstelle der Ausführungsform nach 1.
-
3 eine vergrößerte Ansicht der Bereiches mit der pneumatischen Drosselstelle einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
-
Fig. 1
-
Das erfindungsgemäße Bremsgerät 1 weist ein mehrteiliges Gehäuse 2 auf, in dem eine mit einer Hydraulikflüssigkeit 17 – üblicherweise Bremsflüssigkeit – gefüllte Druckkammer 3 eingerichtet ist. Die Druckkammer 3 kann (hier nicht gezeigt) je nach Verwendungszweck hydraulisch mit einem Simulator oder zum Erzeugen von Bremsdruck mit wenigstens einer Radbremse verbunden sein.
-
Von einer Seite ist die Druckkammer 3 durch einen mittels einer Betätigungsstange 5 in Betätigungsrichtung B axial versetzbaren Zylinderkolben 4 begrenzt. Die Betätigungsstange 5 ist an ein hier nicht gezeigtes Bremspedal gekoppelt. Bei einer Betätigung des Zylinderkolbens 4 mittels Betätigungsstange wird eine zwischen der Betätigungsstange 5 und dem Gehäuse 2 eingespannten Rückstellfeder 15 komprimiert, welche nach dem Lösen der Bremse den Rücklauf der mechanischen Komponenten in die unbetätigte Ausgangsposition unterstützt.
-
Eine Dichtung 6 trennt am Zylinderkolben 4 einen zur Druckkammer 3 gerichteten, von der Hydraulikflüssigkeit 17 benetzbaren Bereich von dem entgegen gerichteten, luftbenetzten Bereich.
-
Der Zylinderkolben 4 ist in seiner unbetätigten Ausgangstellung abgebildet und liegt an einem gehäusefesten starren Anschlag 14 an.
-
In Betätigungsrichtung vor dem Anschlag 14 ist am Gehäuse 2 ortsfest ein Dichtelement 7 angeordnet. Radial außen dichtet das Dichtelement 7 gegen das Gehäuse 2 und radial innen nutzt es die axial relativ zum Dichtelement 7 verschiebbare radiale Außenfläche der Betätigungsstange 5 als Dichtfläche. Dadurch ist in dem Gehäuse 2 zwischen dem Dichtelement 7 und der Dichtung 6 eine gesonderte pneumatische Kammer 8 definiert. Weil der Außendurchmesser des Zylinderkolbens 4 ungleich dem Außendurchmesser der Betätigungsstange 5 ist, ergibt sich aus der Durchmesserdifferenz eine pneumatisch wirksame Fläche, wodurch bei einer Verschiebung des Zylinderkolbens 4 der eine Volumenveränderung der pneumatischen Kammer 8 stattfindet und dadurch eine Druckdifferenz zwischen der Kammer 8 und ihrer Umgebung außerhalb des Dichtelements 7 entsteht. Beim Versetzen des Zylinderkolbens 4 in Betätigungsrichtung B wird das Volumen der Kammer 8 vergrößert und ihr Innendruck dadurch verringert, beim Versetzen des Zylinderkolbens 4 in die entgegengesetzte Löserichtung L wird das Volumen verringert und der innendruck dementsprechend erhöht.
-
Mehrere am Dichtelement 7 umfänglich verteilte Drosselstellen 8 dienen zur Begrenzung der Druckdifferenz und ein druckdifferenzgesteuertes Rückschlagventil 13 ermöglicht einen erhöhten Luftmassentransfer in die Kammer 8 des Zylinderkolbens 4 in Betätigungsrichtung B.
-
Ein hochelastischer, flexibler Schutzbalg 16 dient insbesondere als Staubschutz, und hat keinen relevanten Einfluss auf die Dynamik der Betätigungsstange 5 oder des Zylinderkolbens 4 oder Druckverhältnisse.
-
Fig. 2
-
In der 2 ist der Bereich um das Dichtelement 7 der erfindungsgemäßen Ausführung nach 1 vergrößert dargestellt.
-
Das Dichtelement 7 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut und verfügt radial außen über einen an Gehäuse 2 anliegenden Dichtsitz 10, einen axial vorgestreckten Mantelbereich 11, der sich zu Betätigungsstange 5 hin verjüngt sowie eine elastische, axial in Richtung Zylinderkolben 4 vorgestreckte, elastische Dichtlippe 12, die an der Betätigungsstange 5 anliegt oder sich dieser zumindest annähert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 7 ortsfest am Gehäuse 2 fixiert, so dass die Betätigungsstange 5 beim Versetzen relativ zur Dichtlippe 12 verschoben wird oder an dieser abgleitet.
-
Zumindest die Dichtlippe 12, aber auch das Dichtelement 7 insgesamt können innerhalb der Erfindung aus einem Elastomerwerkstoff hergestellt werden.
-
Die Dichtlippe 12 in Kooperation mit der radialen Oberfläche der Betätigungsstange 5 funktioniert als Rückschlagventil 13. Bei einem relativen Unterdruck in der Kammer 8 wird die Dichtlippe 12 durch den relativen Überdruck in der Umgebung angehoben, so dass zwischen ihr und der Betätigungsstange 5 ein Luftspalt gebildet wird, dessen Breite direkt proportional von der Druckdifferenz abhängt. Durch diesen Spalt strömt Luft aus der Umgebung in die Kammer 8 hinein. In umgekehrten Fall, bei einem in der Kammer 8 vorliegenden relativen Überdruck wird die Dichtlippe 12 an die Betätigungsstange gepresst und verhindert oder zumindest verringert dadurch die vorgenannte Luftpassage.
-
Im Mantelbereich 11 des Dichtelements 7 sind mehrere, vorzugsweise gleichmäßig am Umfang verteilten Drosselstellen 9 vorgesehen. Die Drosselstelle 9 stellt grundsätzlich einen relativ kleinen Durchbruch dar und kann innerhalb der Erfindung wie im abgebildeten Ausführungsbeispiel als eine permanent vorhandene Öffnung ausgebildet sein oder aber als ein Schlitz, der sich druckdifferenzgesteuert öffnet und schließt.
-
Insbesondere beim Versetzen des Zylinderkolbens 4 in Löserichtung L, beim geschlossenen Rückschlagventil 13, begrenzt die Drosselstelle 9 die passierende Luftmenge gezielt und verhindert dabei, dass aus der Kammer 8 eine ihrer Volumenverkleinerung äquivalente Luftmenge in die Umgebung abströmen kann. Dies führt dazu, dass in der Kammer 8 beim Versetzen des Zylinderkolbens 4 eine Druckdifferenz gegenüber der Umgebung entsteht und währen der Bewegung des Zylinderkolbens 4 aufrecht erhalten bleibt. Diese Druckdifferenz erzeugt am Zylinderkolben 4 eine entgegen der Versetzungsrichtung gerichtete Kraft, die auf den Zylinderkolben 4 eine dämpfende Wirkung ausübt und seine Rücklaufgeschwindigkeit verringert. Der Zylinderkolben 4 kontaktiert den Anschlag 14 mit einer verringerten Geschwindigkeit und das Anschlaggeräusch wird dadurch je nach Dämpfungsgrad reduziert oder ganz vermieden.
-
Diese Kraft ist direkt proportional zu der Druckdifferenz und die Druckdifferenz ihrerseits direkt proportional zur Versetzungsgeschwindigkeit des Zylinderkolbens 4. Dadurch wird insbesondere bei schnellen, dynamischen Bremsvorgängen eine höhere Dämpfung erzielt.
-
Hierbei ist es unerheblich, ob der Zylinderkolben 4 zuvor durch den Fahrer direkt oder elektronisch gesteuert fremdbetätigt wurde.
-
Weil die vorstehend beschriebene pneumatische Dämpfung in Betätigungsrichtung B nicht erwünscht ist auch eine Dichtwirkung der Dichtlippe 12 auf der Betätigungsstange 5 in Betätigungsrichtung nicht erforderlich. Daher kann für einen druckausgeglichenen Ausgangszustand konstruktiv eine sehr geringe Vorspannung der Dichtlippe 12 gewählt oder gar ein geringer Luftspalt zwischen zur Betätigungsstange 5 vorgesehen sein, wodurch Verschleiß und Abrieb zusätzlich reduziert werden.
-
Fig. 3
-
In der 3 ist eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform des Bremsgeräts 1 mit einer anderen Gestaltung des Dichtelements 7 abgebildet. Während in der vorstehend offenbarten Ausführungsform der Mantelbereich 11 des axial in Löserichtung L vorgestreckt und die Dichtlippe 12 relativ zum Dichtsitz 10 ebenfalls in die Löserichtung L versetzt angeordnet sind, ist die Mantelfläche 11 in der gezeigten Ausführung in die Betätigungsrichtung B vorgestreckt ausgebildet und die Dichtlippe 12 relativ zum Dichtsitz 10 in die Betätigungsrichtung B versetzt angeordnet sowie als eine Fortsetzung des Mantelbereichs 11 gestaltet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Bremsgerät
- 2
- Gehäuse
- 3
- Druckkammer
- 4
- Zylinderkolben
- 5
- Betätigungsstange
- 6
- Dichtung
- 7
- Dichtelement
- 8
- Kammer
- 9
- Drosselstelle
- 10
- Dichtsitz
- 11
- Mantelbereich
- 12
- Dichtlippe
- 13
- Rückschlagventil
- 14
- Anschlag
- 15
- Rückstellfeder
- 16
- Schutzbalg
- 17
- Hydraulikflüssigkeit
- B
- Betätigungsrichtung
- L
- Löserichtung
