-
Die Erfindung betrifft eine Bremskraftverstärkereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, aufweisend einen Bremskraftverstärker, der über wenigstens einen Befestigungspunkt an einer Fahrzeugkomponente angebracht ist.
-
Kraftfahrzeuge sind zur Verstärkung der Pedalkraft mit solchen Bremskraftverstärkern ausgerüstet. Dabei können Unterdruck-Bremskraftverstärker zum Einsatz kommen. Kraftfahrzeuge können jedoch auch mit elektrischen Bremskraftverstärkern versehen werden, was insbesondere bei Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen von Vorteil ist. Bei elektrischen Bremskraftverstärkern wird der Impuls des Bremspedals induzierend auf die Wechselspannung einer Spule genutzt, um durch die Kombination von Spule und Kern kinetische Energie freizusetzen, welche die Bremskraft des Pedals unterstützt. Die
DE 20 2010 017 605 beschreibt beispielsweise einen solchen elektrischen Bremskraftverstärker.
-
Getriebe für Hybridfahrzeuge haben üblicherweise relativ große Abmessungen, da sie Komponenten und Funktionen beinhalten, die Getriebe für Fahrzeuge ausschließlich mit Verbrennungsmotor nicht erfordern. Beispielsweise muss zwischen den verschiedenen Antriebsarten (z. B. elektrisch und verbrennungsmotorisch) gewechselt werden können. Weiter sind einer oder auch mehrere Elektromotoren Teil der Getriebeeinheit.
-
Werden in einem Hybridfahrzeug ein großes Getriebe mit zugehörigem Gehäuse und ein elektrischer Bremskraftverstärker eingesetzt, kann während eines Frontalaufpralls, aufgrund der Einbausituation zwischen Getriebegehäuse und dem System des elektrischen Bremskraftverstärkers in X-Richtung eine direkte Kraftverbindung zwischen dem Getriebegehäuse und dem Bremskraftverstärkersystem entstehen. Im Hinblick auf die Sicherheit von Insassen des Fahrzeugs ist dies jedoch problematisch, denn im Falle eines Frontalaufpralls kann dies zu Verformungen der Spritzwand, zu einer Verschiebung des Bremspedals und zu Verformungen des Armaturenbrettträgers führen. Auch die Lenksäule kann sich bewegen. Dies schwächt die Integrität der Fahrgastzelle massiv und ist im Hinblick auf die Insassensicherheit nicht akzeptabel.
-
Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Verbesserung der Insassensicherheit bei verschiedenen Kombinationen von Getrieben und Bremskraftverstärkern daher noch Raum für Verbesserungen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremskraftverstärkereinrichtung bereitzustellen, mit welcher sich die Insassensicherheit im Falle eines Frontalaufpralls verbessern lässt. Insbesondere soll die Bremskraftverstärkereinrichtung die Insassensicherheit bei der Verwendung eines elektrischen Bremskraftverstärkers in Kombination mit einem großen Getriebe verbessern.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Bremskraftverstärkereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweils abhängigen Unteransprüche.
-
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
-
Die erfindungsgemäße Bremskraftverstärkereinrichtung weist einen Bremskraftverstärker auf, der über wenigstens einen Befestigungspunkt an einer Fahrzeugkomponente angebracht ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Bremskraftverstärker um einen elektrischen bzw. elektromechanischen Bremskraftverstärker. Der Bremskraftverstärker ist vorzugsweise an einer Spritzwand eines Kraftfahrzeugs angebracht. Dies erfolgt über wenigstens einen Befestigungspunkt, der beispielsweise als Schraubverbindung ausgebildet sein kann. Vorzugsweise sind mehrere Befestigungspunkte vorgesehen. Es können aber auch andere an der Spritzwand befestigte Module (z. B. ESP-Module) aus ihrer Position geschoben werden.
-
Die erfindungsgemäße Bremskraftverstärkereinrichtung weist einen verformbaren Aktuator auf, der durch wenigstens zwei Schwenkelemente und ein Verschiebeelement gebildet ist. Die zwei Schwenkelemente sind dabei in einem Abstand zueinander und um Drehachsen schwenkbar an einer Fahrzeugkomponente angebracht, während das Verschiebeelement gelenkig zwischen den zwei Schwenkelementen angebracht ist. Der Aktuator kann dabei ebenfalls an der Spritzwand angebracht sein. Er kann jedoch auch an anderen Fahrzeugkomponenten montiert sein.
-
Der Aktuator ist dadurch verformbar, dass seine Elemente bei Krafteinwirkung einer bestimmten Größe ihre Lage zueinander verändern können. Die Elemente selbst verformen sich jedoch vorzugsweise nicht, sondern sind so starr und steif, dass sie den auftretenden Kräften standhalten und Kräfte an den Bremskraftverstärker übertragen können. Der Aktuator ist insbesondere dazu ausgebildet, bei einer Krafteinwirkung in X-Richtung durch ein Getriebegehäuse um die Drehachsen der zwei Schwenkelemente zu verschwenken, wodurch der Aktuator eine Kraft in Z-Richtung auf den Bremskraftverstärker aufbringt, durch welche die Lage des Bremskraftverstärkers veränderlich ist. Die X-Richtung stellt dabei im Fahrzeugkoordinatensystem die Längsrichtung des Kraftfahrzeugs dar, während die Z-Richtung die Vertikale darstellt. Die Y-Richtung entspricht der Querrichtung des Fahrzeugs.
-
Der Aktuator der erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkereinrichtung ist so angeordnet und ausgebildet, dass er bei Krafteinwirkung eines Getriebegehäuses in X-Richtung eine Kraft in Z-Richtung auf den Bremskraftverstärker ausübt. Durch diese Kraft in Z-Richtung wird der Bremskraftverstärker in Z-Richtung aus dem X-Lastpfad herausbewegt. Vorzugsweise wird der Bremskraftverstärker dabei in Z-Richtung nach oben bewegt und kann auf der Oberseite des Getriebegehäuses abgleiten. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Aktuator hierzu schwenkbar unterhalb des Bremskraftverstärkers angebracht und bringt beim Verschwenken eine Kraft in Z-Richtung nach oben auf den Bremskraftverstärker auf. Die Drehachsen der Schwenkelemente des Aktuators verlaufen dann in Y-Richtung, damit der Aktuator nach oben schwenken kann.
-
Bewegt sich somit im Falle eines Frontalaufpralls das Gehäuse eines Getriebes des Kraftfahrzeugs in X-Richtung auf den Bremskraftverstärker zu, trifft das Getriebegehäuse zuvor auf den Aktuator, der hierdurch um die Drehachsen der Schwenkelemente verschwenkt wird und dabei eine Kraft in Z-Richtung auf den Bremskraftverstärker ausübt. Der Aktuator wird so aus einer Normalstellung, in welcher er keine Kraft auf den Bremskraftverstärker aufbringt, in eine aktivierte Stellung verschwenkt, in welcher er den Bremskraftverstärker in Z-Richtung wegdrückt. Dabei kann der Aktuator bereits in der Normalstellung Kontakt zum Bremskraftverstärker haben, oder der erforderliche Kontakt wird erst durch das Verschwenken hergestellt.
-
Die Lage des Bremskraftverstärkers kann durch das Verformen und Verschwenken des Aktuators auf verschiedene Arten verändert werden. In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Bremskraftverstärker durch die Kraft des Aktuators um eine Kippachse gedreht, die in Y-Richtung verläuft. Diese Kippachse wird insbesondere an der Fahrzeugkomponente gebildet, an welcher der Bremskraftverstärker angebracht ist, z. B. an der Spritzwand. Beispielsweise wird eine solche Kippachse an einem Befestigungspunkt des Bremskraftverstärkers mit der Fahrzeugkomponente gebildet. Sie kann auch durch zwei Befestigungspunkte gebildet werden.
-
Der Aktuator bringt dann eine Kraft in Z-Richtung auf den Bremskraftverstärker auf, die ein Drehen des Bremskraftverstärkers um diese Kippachse bewirkt. Die Kippachse ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass die Unterseite des Bremskraftverstärkers in eine Lage gedreht wird, in welcher sich das Getriebegehäuse keilförmig unter den Bremskraftverstärker schieben kann bzw. die Unterseite des Bremskraftverstärkers an der Oberseite des Getriebegehäuses abgleiten kann. Durch die Drehung wird daher die Seite des Bremskraftverstärkers angehoben, die zum Getriebegehäuse hin zeigt.
-
Die Kippachse kann sich im unteren, mittleren oder oberen Bereich des Bremskraftverstärkers befinden. Das Verdrehen des Bremskraftverstärkers kann ferner bewirken bzw. bedingen, dass Befestigungspunkte gelöst oder zumindest deformiert werden. Damit sich der Bremskraftverstärker um eine horizontale Kippachse drehen kann, die an der Spritzwand gebildet wird, kann ferner vorgesehen sein, dass sich die Spritzwand hierfür verformen muss. Der Bremskraftverstärker dringt dann zwar teilweise in die Spritzwand ein, aber da in X-Richtung kein Paket aus Getriebegehäuse und Bremskraftverstärker gebildet wird, erfolgt kein tiefes Eindringen des Bremskraftverstärkers in die Fahrgastzelle.
-
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Bremskraftverstärker durch die Kraft des Aktuators linear in Z-Richtung verschoben. Der Bremskraftverstärker wird somit in seiner Gesamtheit nach oben gedrückt. Beispielsweise kann der Bremskraftverstärker dabei entlang einer Fläche der Fahrzeugkomponente verschoben werden, an der sich der wenigstens eine Befestigungspunkt befindet. Handelt es sich bei dieser Fahrzeugkomponente um die Spritzwand, wird der Bremskraftverstärker entlang dieser Spritzwand nach oben verschoben. Steht die Spritzwand schräg, hat die Verschiebung neben Anteilen in Z-Richtung auch Anteile in X-Richtung.
-
Auch dieses Verschieben des Bremskraftverstärkers kann bewirken bzw. bedingen, dass Befestigungspunkte gelöst oder zumindest deformiert werden. Dabei können Befestigungspunkte unweigerlich nachgeben, oder sie sind speziell dazu ausgeführt, ab einer bestimmten Kraftkomponente in Z-Richtung ein Verschieben des Bremskraftverstärkers zu ermöglichen. In einer Ausführungsform der Erfindung ist beispielsweise vorgesehen, dass wenigstens ein Befestigungspunkt durch ein Langloch mit zwei seitlichen Verengungen gebildet ist, durch welche das Langloch in zwei aneinander angrenzende Lochbereiche aufgeteilt wird. Die Längsausdehnung des Langlochs erstreckt sich dabei in Z-Richtung, und bei Aufbringung einer Kraft in Z-Richtung auf den Bremskraftverstärker bewegt sich eine Schaubverbindung unter Aufweitung der Verengungen von einem ersten Lochbereich in einen zweiten Lochbereich. Auf diese Weise kann der Bremskraftverstärker kontrolliert verschoben werden, ohne dass sich eine Schraubverbindung vollständig löst.
-
Der Aktuator wird durch mehrere Elemente gebildet, die beim Verschwenken des Aktuators ihre Lage zueinander verändern. Zu den Elementen zählen wenigstens zwei Elemente, die als Schwenkelemente bezeichnet werden, da sie schwenkbar an einer Fahrzeugkomponente wie der Spritzwand angebracht sind. Diese Schwenkelemente sind in einem Abstand zueinander an der Fahrzeugkomponente angebracht, wobei sie vorzugsweise übereinander angeordnet sind. Die beiden Schwenkelemente sind in ihren schwenkbaren Bereichen über wenigstens ein weiteres Element miteinander verbunden, welches als Verschiebeelement bezeichnet wird, da sich seine Lage beim Verschwenken des Aktuators verschiebt. Hierzu ist das Verschiebeelement gelenkig mit den Schwenkelementen verbunden.
-
Vorzugsweise ist der Aktuator so angeordnet, dass das Getriebegehäuse bei einem Frontalaufprall auf ein unteres Schwenkelement auftrifft und dieses nach oben verschwenkt. Hierzu steht das untere Schwenkelement von der Fahrzeugkomponente in Richtung des Getriebegehäuses ab, wobei es von der Fahrzeugkomponente schräg nach oben gerichtet ist. Das Verschiebeelement verläuft schräg und zwar verläuft es nach oben hin geneigt in Richtung der Fahrzeugkomponente. Das untere Drehgelenk liegt somit näher an dem Getriebegehäuse als das obere Drehgelenk. Auf diese Weise trifft das Getriebegehäuse im Bereich des Drehgelenks von unten auf das schräge Schwenkelement, wodurch es um seine Drehachse nach oben geschwenkt wird. Das obere Schwenkelement steht ebenfalls schräg nach oben von der Fahrzeugkomponente ab. Das Verschiebeelement verbindet diese beiden Schwenkelemente so, dass ein Verschwenken des unteren Schwenkelements ein gleichzeitiges Verschwenken des oberen Schwenkelements bewirkt. Das Verschiebeelement verschiebt sich dabei nach oben und zur Fahrzeugkomponente hin. So kann sich der Aktuator beim Verschwenken zusammenfalten, ohne dass die Elemente verformt werden. Die Abmessungen der Elemente und die Winkel zwischen ihnen sind entsprechend gewählt. Insbesondere können die Drehachsen der Schwenkelemente und die Drehgelenke zwischen den Schwenkelementen und dem Verschiebeelement ein Parallelogramm bilden.
-
Die einzelnen Elemente des Aktuators können durch Stangen, Rohre, Profile, Platten oder sonstige starre Bauteile gebildet werden. Die Elemente sind so steif und stabil ausgebildet, dass sie den auftretenden Kräften standhalten und sich nicht verformen. Vorzugsweise sind die Elemente hierzu hochfest z. B. aus Stahl, Blech, Aluminium, geschmiedeten Bauteilen, etc. ausgebildet. Die gelenkige Verbindung dieser Elemente miteinander oder mit einer anderen Fahrzeugkomponente wie der Spritzwand kann auf verschiedene Arten ausgeführt sein. Beispielsweise kann es sich bei den Verbindungen um Gelenke mit einem Freiheitsgrad handeln, wie es beispielsweise bei Scharnieren gegeben ist. Eine gelenkige Verbindung kann so beispielsweise durch einen Bolzen gebildet werden, der durch zwei Buchsen geführt ist.
-
Die Verbindung von zwei Elementen kann jedoch auch über einen Materialabschnitt mit einer Steifigkeit hergestellt werden, die geringer ist als die Steifigkeit der miteinander verbundenen Elemente. Beispielsweise können ein erstes Element und ein zweites Element des Aktuators durch eine Platte oder ein Profil aus Metall gebildet sein, welche bzw. welches zwischen den beiden Elementen abgeknickt ist. In diesem abgeknickten Bereich ist die Steifigkeit des Metalls geringer als im Bereich der beiden Elemente. Im Normalbetrieb hält der Aktuator seine Form und die Lage der Elemente des Aktuators verändert sich nicht. Sobald jedoch eine Krafteinwirkung durch ein Getriebegehäuse in X-Richtung eintritt, geben die Verbindungsbereiche mit geringerer Steifigkeit nach und die Lage der Elemente zueinander kann sich verändern.
-
Derartige Materialabschnitte mit geringerer Steifigkeit können sowohl bei der Verbindung des Verschiebeelements mit den Schwenkelementen, als auch bei der Verbindung der Schwenkelemente mit einer Fahrzeugkomponente verwendet werden. Beispielsweise ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Drehgelenke zwischen dem Verschiebeelement und den Schwenkelementen und/oder die Drehachsen zwischen den Schwenkelementen und der Fahrzeugkomponente durch Materialabschnitte mit einer Steifigkeit gebildet sind, die geringer ist als die Steifigkeit der Schwenkelemente oder des Verschiebeelements.
-
Wird eine Drehachse zwischen einem Schwenkelement und einer Fahrzeugkomponente durch einen Materialabschnitt mit geringerer Steifigkeit ausgebildet, ist hierzu ein Verstärkungselement vorgesehen, das fest an der Fahrzeugkomponente fixiert ist. Das Verstärkungselement und das Schwenkelement sind dann durch ein gemeinsames Bauteil gebildet, das jedoch im Bereich der zu erzeugenden Drehachse abgeknickt ist. In diesem abgeknickten Abschnitt ist die Steifigkeit des Materials des Bauteils geringer als in den Materialabschnitten, welche das Schwenkelement und das Verstärkungselement bilden. Wird durch ein Getriebegehäuse eine Kraft in X-Richtung auf den Aktuator ausgeübt, verformt sich der Materialabschnitt mit der geringen Steifigkeit. Hierdurch wird eine Drehachse erzeugt, um welche das Schwenkelement verschwenkt werden kann. Das Verstärkungselement an der Fahrzeugkomponente kann ebenfalls durch eine Stange, ein Rohr, ein Profil, eine Platte oder sonstige Bauteile gebildet sein. Die Befestigung des Verstärkungselements an der Fahrzeugkomponente befindet sich dabei sehr nahe an der zu erzeugenden Drehachse, um ein definiertes Umknicken in diesem Bereich zu bewirken.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Aktuator durch ein durchgehendes Bauteil gebildet wird, das an mehreren Stellen abgeknickt ist, um so die einzelnen Elemente des Aktuators auszubilden. Bei einer Krafteinwirkung in X-Richtung faltet sich das Bauteil an den abgeknickten Stellen zusammen. Beispielsweise kann eine Stange oder eine Platte mehrmals abgeknickt und mit ihren freien Enden an einer Fahrzeugkomponente angebracht sein. Im Bereich der Fahrzeugkomponente befinden sich jeweils abgeknickte Bereiche mit geringerer Steifigkeit, um zwei Drehachsen für die Schwenkelemente auszubilden. Im weiteren Verlauf des Bauteils sind zwei weitere abgeknickte Bereiche mit geringerer Steifigkeit vorgesehen, um Drehgelenke auszubilden. Zwischen einem solchen Drehgelenk und der Fahrzeugkomponente bildet das Bauteil dann jeweils ein Schwenkelement aus, während es zwischen den beiden Drehgelenken das Verschiebeelement ausbildet. Auf diese Weise kann auf einfache Art ein Aktuator aus einem durchgehenden Bauteil gebildet werden, dessen einzelne Abschnitte bei Krafteinwirkung in X-Richtung ihre Lage zueinander verändern.
-
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden einzelne Elemente des Aktuators durch voneinander getrennte Bauteile gebildet, die über Scharniergelenke miteinander verbunden sind. Auch Kombinationen von Scharniergelenken und Materialabschnitten mit geringerer Steifigkeit können verwendet werden. Werden Scharniergelenke eingesetzt, sind diese so ausgestaltet, dass sie im Normalbetrieb keine Drehung der miteinander verbundenen Elemente zulassen. Dies kann beispielsweise durch Rast- oder Blockierelemente realisiert werden, die sich bei einer bestimmten Krafteinwirkung in X-Richtung lösen oder zerstört werden. Ferner kann eine Klemmkraft innerhalb eines Scharniers entsprechend groß gewählt werden. Durch Krafteinwirkung des Getriebegehäuses wird die Klemmkraft überwunden und zwei Elemente können im Gelenk zueinander verdreht werden.
-
In der Normalstellung ist der Aktuator somit fest gehalten und verformt sich nicht, so dass er beim Betrieb des Fahrzeugs nicht verschleißt und durch ihn keine unerwünschten Geräusche erzeugt werden. Bei Krafteinwirkung durch ein Getriebegehäuse in X-Richtung verformt und bewegt sich der Aktuator so, dass ein Umsetzen der Krafteinwirkung in X-Richtung in eine Kraft auf den Bremskraftverstärker in Z-Richtung erfolgt, wobei das Getriebegehäuse an dem Aktuator abgleitet bzw. umgekehrt. Die Anordnung der Elemente des Aktuators ist so gewählt, dass vom dem Aktuator eine ausreichend große Kraft auf den Bremskraftverstärker in Z-Richtung erzeugt wird, um die Lage des Bremskraftverstärkers zu verändern. Dabei muss es sich um keine reine Kraft in Z-Richtung handeln, sondern die Kraft von dem Aktuator auf den Bremskraftverstärker kann auch Anteile in X-Richtung haben.
-
In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist ein Schwenkelement abgewinkelt ausgeführt, wodurch eine Kontaktfläche zur Kontaktaufnahme mit dem Bremskraftverstärker ausgebildet ist. Die Abwinkelung des Schwenkelements weist dazu auf der Seite des Bremskraftverstärkers einen überstumpfen Winkel auf. Wird der Aktuator in Richtung Bremskraftverstärker geschwenkt, nimmt er über die Kontaktfläche Kontakt mit dem Bremskraftverstärker auf und drückt diesen so weg. Die Kontaktfläche ist entsprechend groß ausgebildet. Der Bereich des Aktuators, der bei einem Frontalaufprall Kontakt mit dem Getriebegehäuse aufnimmt, ist vorzugsweise so breit, dass in Y-Richtung eine ausreichende Überlappung mit dem Getriebe gegeben ist, um einen sicheren Kontakt zum Getriebegehäuse zu gewährleisten. Dieser Bereich ist ferner ausreichend groß und der Aktuator ist in seinem Lagerbereich an der Fahrzeugkomponente ausreichend stabil, um auch Momente kompensieren zu können, die durch Kräfte an den Seiten erzeugt werden.
-
Ein Bremskraftverstärker bildet so zusammen mit einem Aktuator und der Befestigung des Bremskraftverstärkers an einer Fahrzeugkomponente eine erfindungsgemäße Bremskraftverstärkereinrichtung aus, die vorteilhaft in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann. Bei einem Frontalaufprall kann durch die Einrichtung eine Kraft des Getriebegehäuses in X-Richtung in eine Kraft in Z-Richtung umgesetzt werden, welche den Bremskraftverstärker vorteilhaft nach oben drückt. Dabei kann der Bremskraftverstärker gedreht oder verschoben werden. Auch eine Kombination beider Bewegungen ist möglich. Der Lastpfad in X-Richtung vom Getriebegehäuse zum Bremskraftverstärker wird so vorteilhaft unterbrochen. Die Verformung der Spritzwand ist gering und Bremspedal und Lenksäule werden ebenfalls nicht oder nur geringfügig in Richtung Fahrgastzelle verschoben. Dies erhöht bei einem Frontalaufprall die Sicherheit der Insassen.
-
Insbesondere ist die Erfindung geeignet zur Verwendung bei großen Getrieben mit großen Getriebegehäusen, wie sie typischerweise bei Hybridfahrzeugen eingesetzt werden. Ferner eignet sie sich insbesondere zur Verwendung bei elektrischen Bremskraftverstärkern, die ebenfalls in Hybridfahrzeugen eingesetzt werden. Die Erfindung kann hier aufgrund der Größe und Anordnung dieser Fahrzeugkomponenten besonders vorteilhaft eingesetzt werden, sie kann jedoch auch bei anderen Kombinationen von Getrieben und spritzwandseitig montierten Modulen (Bremskraftverstärkern, ESP-Modulen ...) vorteilhaft verwendet werden.
-
Von der Erfindung umfasst ist auch ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkereinrichtung. Insbesondere handelt es sich hierbei um ein Hybridfahrzeug mit einem Getriebe, welches zum Wechsel zwischen Elektroantrieb und einer anderen Antriebsart ausgebildet ist. Ein Frontalaufprall umfasst im Sinne der Erfindung jeglichen Aufprall, also Unfall bei welchem eine entsprechend wirkende Kraftkomponente erzeugt wird.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines Getriebegehäuses und eines Bremskraftverstärkers mit Aktuator im Normalbetrieb,
- 2 eine vergrößerte Ansicht eines Drehgelenks mit Verdrehsicherung im Normalbetrieb,
- 3 ein Getriebegehäuse bei einem ersten Kontakt mit einem Bremskraftverstärker mit Aktuator gemäß 1,
- 4 einen Bremskraftverstärker gemäß 1 nach der Auslenkung des Bremskraftverstärkers durch den Aktuator gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 5 einen Bremskraftverstärker gemäß 1 nach der Auslenkung des Bremskraftverstärkers durch den Aktuator gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 6A eine Ausführungsform eines Befestigungspunktes im Normalbetrieb und,
- 6B eine Ausführungsform eines Befestigungspunktes nach der Auslenkung eines Bremskraftverstärkers.
-
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
-
Die schematische Seitenansicht der 1 zeigt eine Ausführungsform eines Bremskraftverstärkers, der Teil einer erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkereinrichtung mit Aktuator ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Bremskraftverstärker um einen elektrischen Bremskraftverstärker. Die Ansicht der 1 stellt dabei eine Sicht in Y-Richtung des Kraftfahrzeugs auf den Bremskraftverstärker 10 dar. Der Bremskraftverstärker 10 ist an der Spritzwand 30 eines Kraftfahrzeugs befestigt und steht in bekannter Weise in Verbindung mit einem Bremspedal und einem Bremssystem des Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt). Der Bremskraftverstärker 10 ist über wenigstens einen Befestigungspunkt an der Spritzwand 30 angebracht. Beispielhaft sind zwei übereinander liegende Befestigungspunkte 11 und 12 gezeigt, die durch Schraubverbindungen gebildet werden. Rechts von der Spritzwand 30 befindet sich die Fahrgastzelle mit dem Fußraum des Fahrers. Die Spritzwand 30 ist dabei lediglich schematisch dargestellt und kann auf bekannte Arten ausgeführt sein.
-
Unterhalb des Bremskraftverstärkers 10 ist ein Aktuator 20 angebracht. Dieser wird im Wesentlichen durch zwei Schwenkelemente 21 und 22 und ein Verschiebeelement 23 gebildet. Die beiden Schwenkelemente 21, 22 stehen schräg nach oben von der Spritzwand 30 ab und sind an dieser schwenkbar in Drehachsen 25 und 26 gelagert. Das Verschiebeelement 23 verbindet die beiden Schwenkelemente 21, 22 miteinander, wobei diese Verbindung gelenkig über jeweilige Drehgelenke 27 und 28 ausgeführt ist.
-
Zur Anbringung der Schwenkelemente 21, 22 an der Spritzwand 30 ist jeweils ein Verstärkungselement 31 und 32 vorgesehen. Diese Verstärkungselemente 31, 32 sind über zwei oder mehr Schraubverbindungen 33 und 34 fest an der Spritzwand 30 fixiert. Die Schraubverbindungen 33, 34 befinden sich dicht neben den Drehachsen 25, 26 der Schwenkelemente 21, 22. Die Drehachsen 25, 26 verlaufen hierbei in Y-Richtung. In dieser Ausführungsform der Erfindung werden die Drehachsen 25, 26 durch Materialabschnitte gebildet, die eine geringere Steifigkeit haben als das Material der Verstärkungselemente 32, 33 und der Schwenkelemente 21, 22. Beispielsweise können diese Elemente durch Blechprofile gebildet sein, die im Bereich der Drehachsen 25, 26 umgebogen bzw. umgeknickt sind. Die Materialsteifigkeit an diesen Biegestellen ist jedoch ausreichend groß, um den Aktuator 20 in dieser Stellung zu halten. Im Normalbetrieb des Fahrzeugs stehen die Schwenkelemente 21, 22 daher in einem Winkel schräg nach oben von der Spritzwand 30 ab, wie es in der 1 gezeigt ist.
-
Die Drehgelenke 27 und 28 zwischen dem Verschiebeelement 23 und den Schwenkelementen 21, 22 werden in dieser Ausführungsform hingegen durch Scharniere gebildet. Der Aktuator 20 wird so durch drei separate Bauteile gebildet. Ein erstes Bauteil bildet das Verschiebeelement aus, während weitere zwei Bauteile jeweils ein Schwenkelement und ein Verstärkungselement ausbilden, die über einen Materialabschnitt mit geringerer Steifigkeit miteinander verbunden sind. 2 zeigt beispielhaft eine vergrößerte Ansicht eines schematisch dargestellten Scharniers 28 mit einer Verdrehsicherung. Dabei sind das Verbindungselement 23 und das Schwenkelement 22 im Scharnier durch einen Bolzen 29 gelenkig gelagert. Auch die Drehachsen der Drehgelenke 27 und 28 verlaufen in Y-Richtung. Damit sich die beiden Elemente 22, 23 im Normalbetrieb nicht gegeneinander verdrehen können, ist als Blockiermittel ein Scherstift 80 vorgesehen, welcher das Gelenk in dieser Stellung blockiert. Dieser Scherstift 80 kann beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen, der bei bestimmten Scherkräften nachgibt. Hierbei kann beispielsweise ein Polyamid wie Nylon eingesetzt werden. Werden das Verschiebeelement 23 und das Schwenkelement 22 unter großen Kräften gegeneinander verdreht, gibt der Scherstift 80 nach und die Blockierung wird aufgelöst.
-
Derartig große Kräfte treten auf, wenn sich bei einem Frontalaufprall des Kraftfahrzeugs ein Getriebegehäuse 40 in X-Richtung auf den Aktuator 20 zu bewegt. 1 zeigt einen Bremskraftverstärker 10 mit Aktuator 20 im Normalbetrieb des zugehörigen Kraftfahrzeugs. In dieser Situation befindet sich ein Getriebegehäuse 40 in einem Abstand zum Aktuator 20, wobei lediglich diejenige Seite des Getriebegehäuse 40 vereinfacht dargestellt ist, die dem Bremskraftverstärker 10 zugewandt ist. Die Fahrzeugfront befindet sich in der Darstellung der 1 links, so dass sich das Getriebegehäuse 40 bei einem Frontalaufprall auf den Bremskraftverstärker 10 zu bewegt.
-
Der Aktuator 20 ist so unterhalb des Bremskraftverstärkers 20 angebracht, dass sein oberes Drehgelenk 28 in Richtung der Unterseite des Bremskraftverstärkers 20 weist. Ferner ist das obere Schwenkelement 22 im Bereich dieses Drehgelenks 28 abgewinkelt ausgeführt, wodurch eine Kontaktfläche 24 ausgebildet wird, die zum Bremskraftverstärker 10 hinweist. Im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs haben das Drehgelenk 28 und die Kontaktfläche 24 Kontakt mit der Unterseite des Bremskraftverstärkers 20 oder liegen in einem geringen Abstand zur Unterseite des Bremskraftverstärkers 20. Der Aktuator 20 steht von der Spritzwand 30 ab und wird in dieser Stellung gehalten. Das untere Drehgelenk 27 liegt dabei näher an dem Getriebegehäuse 40 als das obere Drehgelenk 28. Der horizontale Abstand zwischen den beiden Drehgelenken 27, 28 ist in 1 mit B bezeichnet.
-
Im Falle eines Frontalaufpralls bewegt sich das Getriebegehäuse auf den Aktuator 20 zu, bis es Kontakt mit dem Aktuator 20 aufnimmt. In dieser Position ist das Getriebegehäuse in der 3 mit der Bezugsziffer 40' gekennzeichnet, während seine ursprüngliche Position 40 nur noch gestrichelt dargestellt ist. Der Erstkontakt erfolgt im Bereich des unteren Drehgelenks 27 oder des unteren Schwenkelements 21 des Aktuators 20 an einem ersten Kontaktpunkt 50. In der Darstellung der 3 hat sich der Aktuator 20 bereits in den Drehachsen 25, 26 etwas nach oben verschwenkt und die Unterseite des Bremskraftverstärkers 10 kontaktiert. Dabei hat die Kontaktfläche 2 des Aktuators 20 den Bremskraftverstärker 10 kontaktiert.
-
Für eine erste Ausführungsform der Erfindung ist die weitere Bewegung des Getriebegehäuses in eine Position 40" der 4 zu entnehmen. Der Aktuator 20 wurde durch die Krafteinwirkung des Getriebegehäuses 40" um die Drehachsen 25, 26 nach oben in Richtung des Bremskraftverstärkers 10 verschwenkt, wie es durch einen kleineren Drehpfeil gekennzeichnet ist. Dabei haben sich die Elemente des Aktuators 20 zusammengefaltet. Das Drehgelenk 28 und die Kontaktfläche 24 haben die Unterseite des Bremskraftverstärkers 10 nach oben gedrückt, wodurch eine Drehung des Bremskraftverstärkers 10 um eine Kippachse 60 bewirkt wurde (größerer Drehpfeil). Demgegenüber ist die ursprüngliche Lage des Bremskraftverstärkers 10 gestrichelt dargestellt. Das Gleiche gilt für die ursprüngliche Lage des Aktuators 20.
-
Die Kippachse 60 verläuft in Y-Richtung und liegt im Bereich der Spritzwand 30. Sie liegt ferner im Bereich eines unteren Befestigungspunktes 12. In dieser Stellung liegt das Getriebegehäuse 40" an einem zweiten Kontaktpunkt 51 an dem Aktuator 20 an. Für eine Drehung des Bremskraftverstärkers 10 um die Kippachse 60 hat sich die Spritzwand 30 im Bereich des Bremskraftverstärkers 10 verformt, indem sie in Richtung Fahrgastzelle nachgegeben hat. Demgegenüber ist der ursprüngliche Verlauf der Spritzwand 30 gestrichelt dargestellt. Die Drehung des Bremskraftverstärkers 10 kann ferner bewirken bzw. bedingen, dass sich Befestigungspunkte gelöst haben oder zumindest stark deformiert wurden.
-
Die Kraft des Getriebegehäuses 40" in X-Richtung wurde so durch den Aktuator 20 in eine Kraft auf den Bremskraftverstärker 10 in Z-Richtung umgesetzt. Das Getriebegehäuse 40" ist in 4 in der Position gezeigt, in der ein Verdrehen des Bremskraftverstärkers erfolgt ist, d. h. bei einem Verdrehkontakt mit dem Aktuator 20. In dieser Lage des Bremskraftverstärkers 10 ist der Lastpfad zwischen Getriebegehäuse 40" und Bremskraftverstärker 10 in X-Richtung aufgehoben. Das Getriebegehäuse 40" kann sich unter den Bremskraftverstärker 10 schieben bzw. der Bremskraftverstärker 10 kann mit seiner Unterseite an der Oberseite des Getriebegehäuses 40" abgleiten.
-
5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Bremskraftverstärker 10 durch den Aktuator 20 nicht um eine Drehachse gedreht, sondern in Z-Richtung verschoben wird. Nach einem Erstkontakt zwischen Getriebegehäuse und Aktuator 20 schiebt sich das Getriebegehäuse 40'" in eine Position, in welcher es den Aktuator 20 an einem dritten Kontaktpunkt 52 kontaktiert und ebenfalls um die Drehachsen 25, 26 in Richtung der Unterseite des Bremskraftverstärkers 10 verschwenkt hat (kleinerer Drehpfeil). Dieser dritte Kontaktpunkt 52 liegt im Bereich des unteren Schwenkelements 21. Durch Kontakt mit dem Drehgelenk 28 hat sich der Bremskraftverstärker 10 entlang der Spritzwand 30 in Z-Richtung nach oben verschoben (gerader Pfeil). Demgegenüber ist die ursprüngliche Lage des Bremskraftverstärkers 10 gestrichelt dargestellt. Das Gleiche gilt erneut für die ursprüngliche Lage des Aktuators 20.
-
Die Kraft des Getriebegehäuses 40'" in X-Richtung wurde auch hier durch den Aktuator 20 in eine Kraft auf den Bremskraftverstärker 10 in Z-Richtung umgesetzt, und in dieser Lage des Bremskraftverstärkers 10 ist der Lastpfad zwischen Getriebegehäuse 40'" und Bremskraftverstärker 10 in X-Richtung aufgehoben. Das Getriebegehäuse 40'" kann sich unter den Bremskraftverstärker 10 schieben bzw. der Bremskraftverstärker 10 gleitet mit seiner Unterseite an der Oberseite des Getriebegehäuses 40'" ab. Das Getriebegehäuse 40'" ist in 5 in der Position gezeigt, in der ein Verschieben des Bremskraftverstärkers erfolgt ist, d. h. bei einem Verschiebekontakt mit dem Aktuator 20.
-
Aufgrund der Schräge der Spritzwand 30 hat die Verschiebung des Bremskraftverstärkers 10 dabei auch einen Anteil in X-Richtung. Wesentlich ist jedoch, dass die Unterseite des Bremskraftverstärkers 10 nun höher liegt als vorher. Dies kann bewirken bzw. bedingen, dass sich Befestigungspunkte gelöst oder zumindest stark deformiert haben. Eine starke Verformung der Spritzwand wird hingegen nicht bewirkt. Um ein kontrolliertes Verschieben des Bremskraftverstärkers 10 entlang der Spritzwand 30 zu ermöglichen, können beispielsweise spezielle Befestigungspunkte ausgeformt werden. Insbesondere handelt es sich dabei um Schraubverbindungen, die ab einer bestimmten Kraft in Längsrichtung eines Langlochs ihre Position innerhalb des Langlochs verändern können.
-
Die 6A und 6B zeigen beispielhaft eine solche Ausführungsform eines Befestigungspunktes 12 mit einem Langloch 70. Das Langloch 70 befindet sich in der Spritzwand, es kann sich jedoch auch in einer Gehäusewand des Bremskraftverstärkers befinden. Der Bremskraftverstärker kann ferner mit mehreren dieser Befestigungspunkte an der Spritzwand angebracht sein. Die innere Kontur des Langlochs 70 weist zwei seitliche Verengungen 71 und 72 auf. Durch diese Verengungen werden innerhalb des Langlochs 70 zwei Lochbereiche 74 und 75 gebildet, und die Längsrichtung des Langlochs 70 verläuft in Z-Richtung. Der Lochbereich 74 liegt somit unterhalb des Lochbereichs 75. Der Bremskraftverstärker ist durch eine vereinfacht dargestellte Schraubverbindung 73 mit der Spritzwand verbunden. Diese Schraubverbindung 73 liegt nach der Montage des Bremskraftverstärkers im unteren Lochbereich 74, wie es die 6A zeigt. In diesem Zustand bilden die Verengungen 71, 72 eine definierte Montageposition für die Schraubverbindung 73.
-
Wird der Bremskraftverstärker von der Kraft des Aktuators in Z-Richtung stark nach oben geschoben, wird die Schraubverbindung 73 gegen die Verengungen 71, 72 gedrückt. Diese Verengungen 71, 72 verformen sich ab einer bestimmten Kraft bzw. sie werden zerstört, und die Schraubverbindung 73 bewegt sich von dem unteren Lochbereich 74 in den oberen Lochbereich 75. Auf diese Weise kann ein kontrolliertes Verschieben des Bremskraftverstärkers entlang eines oder mehrerer Langlöcher erreicht werden.
-
Die Ausführungsformen der 4 und 5 können auch kombiniert werden, so dass der Bremskraftverstärker von dem Aktuator sowohl gedreht als auch in Z-Richtung verschoben werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Bremskraftverstärker
- 11, 12
- Befestigungspunkt
- 20
- Aktuator
- 21,22
- Schwenkelement
- 23
- Verschiebeelement
- 24
- Kontaktfläche
- 25, 26
- Drehachse
- 27, 28
- Drehgelenk, Scharnier
- 29
- Bolzen
- 30
- Fahrzeugkomponente, Spritzwand
- 31, 32
- Verstärkungselement
- 33, 34
- Befestigung, Schraubverbindung
- 40
- Getriebegehäuse in Normalstellung
- 40'
- Getriebegehäuse bei Erstkontakt
- 40"
- Getriebegehäuse bei Verdrehkontakt
- 40'"
- Getriebegehäuse bei Verschiebekontakt
- 50
- Erster Kontaktpunkt
- 51
- Zweiter Kontaktpunkt
- 52
- Dritter Kontaktpunkt
- 60
- Kippachse
- 70
- Langloch
- 71,72
- Verengung
- 73
- Schraubverbindung
- 74
- Erster Lochbereich
- 75
- Zweiter Lochbereich
- 80
- Scherstift
- B
- Horizontaler Abstand zwischen Drehgelenken in Normalstellung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
