DE102019215639A1

DE102019215639A1 - Hydraulische steuervorrichtung für ein bremssystem eines menschlich angetriebenen fahrzeugs und bremssystem mit einer solchen hydraulischen steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102019215639A1
Application number: DE102019215639.8A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Takayama
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2021-04-15

Abstract

Offenbart wird eine hydraulische Steuervorrichtung 20 für ein Bremssystem eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs, das eine hydraulische Betätigungsvorrichtung 10 und eine Bremsvorrichtung 2 aufweist. Die hydraulische Steuervorrichtung 20 umfasst ein Gehäuse 22, das einen Innenraum 24 definiert, eine Trennwand 28, die beweglich im Innenraum 24 angeordnet ist, um den Innenraum 24 fluidisch in eine erste Kammer 36 und eine zweite Kammer 38 zu trennen, und einen Aktuator 40 zur Bewegung der Trennwand 28 in einer Bewegungsrichtung D, um die Volumen der ersten Kammer 36 und der zweiten Kammer 38 relativ zueinander zu verändern. Am Gehäuse 22 sind ein erster Anschluss 54, der die erste Kammer 36 fluidisch mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung verbindet, ein zweiter Anschluss 56, der die zweite Kammer 38 fluidisch mit der Bremsvorrichtung 2 verbindet, und ein dritter Anschluss 58, in Bewegungsrichtung D zwischen dem ersten Anschluss 54 und dem zweiten Anschluss 56, der die erste Kammer 36 oder die zweite Kammer 38 als Reaktion auf eine Bewegung der Trennwand 28 fluidisch und selektiv mit der Bremsvorrichtung 2 verbindet, vorgesehen. Darüber hinaus ist an der Trennwand 28 ein Rückschlagventil 42 vorgesehen, das die erste Kammer 36 fluidisch mit der zweiten Kammer 38 verbindet, so dass der Druck in der ersten Kammer 36 immer gleich oder größer als der Druck in der zweiten Kammer 38 ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuervorrichtung für ein Bremssystem eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs. In diesem Zusammenhang umfasst der Begriff „menschlich angetriebenes Fahrzeug“ jedes Gefährt, das hauptsächlich vom Menschen angetrieben wird, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Fahrräder, Pedelecs und E-Bikes. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf ein Bremssystem, welches die hydraulische Steuervorrichtung aufweist.
Beschreibung des Stands der Technik
In Bremssystemen für menschlich angetriebene Fahrzeuge wird die Entwicklung eines „Antiblockiersystems“ (Bremskorrekturvorrichtung) zur Verbesserung der Stabilität der menschlich angetriebenen Fahrzeuge beim Bremsen gefordert.
Um die Stabilität des menschlich angetriebenen Fahrzeugs zu verbessern, beschreibt z.B. EP 3 124 344 A1 eine Bremskorrekturvorrichtung für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug.
In EP 3 124 344 A1 ist in einem Gehäuse eine Trennwand beweglich angeordnet, um den Hydraulikpfad zwischen dem Aktuator und der Bremse zu unterbrechen. Jedoch ist die Trennwand elastisch und muss zwei Funktionen kombinieren. Die beiden Funktionen sind einerseits eine abdichtende Funktion zwischen einem Außenumfang der Trennwand und einer Innenwand des Gehäuses und andererseits eine Ventilfunktion, die eine Übertragung von Hydraulikfluid von einer Seite der Trennwand auf die andere Seite der Trennwand nur in eine Richtung ermöglicht. Die beiden Funktionen erschweren einen Herstellungsprozess der Trennwand und führen somit zu einer Erhöhung der Herstellungskosten der Trennwand.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht dessen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine hydraulische Steuervorrichtung für ein Bremssystem eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs vorzusehen, die einfach herzustellen ist.
Ein erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuervorrichtung für ein Bremssystem eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs, wobei das Bremssystem eine hydraulische Betätigungsvorrichtung und eine Bremsvorrichtung aufweist. Die hydraulische Steuervorrichtung weist ein Gehäuse, das einen Innenraum definiert, und eine Trennwand auf, die beweglich im Innenraum angeordnet ist, um den Innenraum in eine erste Kammer und eine zweite Kammer fluidisch zu trennen. Ferner weist die hydraulische Steuervorrichtung einen Aktuator auf, der ausgestaltet ist, die Trennwand in einer Bewegungsrichtung zu bewegen, um das Volumen der ersten Kammer und der zweiten Kammer relativ zueinander zu verändern. Darüber hinaus ist am Gehäuse ein erster Anschluss vorgesehen, wobei der erste Anschluss ausgestaltet ist, die erste Kammer mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung fluidisch zu verbinden. Außerdem ist ein zweiter Anschluss am Gehäuse vorgesehen, wobei der zweite Anschluss ausgestaltet ist, die zweite Kammer mit der Bremsvorrichtung fluidisch zu verbinden. Zusätzlich ist am Gehäuse zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss in Bewegungsrichtung ein dritter Anschluss vorgesehen, wobei der dritte Anschluss ausgestaltet ist, als Reaktion auf eine Bewegung der Trennwand die erste Kammer oder die zweite Kammer fluidisch und selektiv mit der Bremsvorrichtung zu verbinden. Darüber hinaus weist die hydraulische Steuervorrichtung ein an der Trennwand vorgesehenes Rückschlagventil auf, wobei das Rückschlagventil so ausgestaltet ist, dass es die erste Kammer mit der zweiten Kammer fluidisch verbindet, so dass der Druck in der ersten Kammer stets gleich oder größer als der Druck in der zweiten Kammer ist.
Mit der hydraulischen Steuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt wird eine funktionelle Trennung zwischen der Abdichtfunktion und dem Fluidstrom durch das Rückschlagventil ermöglicht, so dass eine stabile und zuverlässige Funktion sowie ein stabiler Fluidstrom innerhalb der hydraulischen Steuervorrichtung erreicht werden kann. Auf diese Weise wird eine einfache und kostengünstige Herstellung bei gleichzeitiger Gewährleistung einer zuverlässigen Vorrichtung ermöglicht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Rückschlagventil in einem mittleren Abschnitt, vorzugsweise in der Mitte, der Trennwand in Bewegungsrichtung gesehen angeordnet.
Mit der hydraulischen Steuervorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt wird ein stabiler und schneller Fluidstrom in eine Richtung durch einen vom Rückschlagventil definierten Strömungspfad von der zweiten Kammer zur ersten Kammer ermöglicht.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die hydraulische Steuervorrichtung ferner ein Dichtungselement auf, das an der Trennwand so angeordnet ist, dass es mit einer Innenwand des Gehäuses in Kontakt steht.
Mit der hydraulischen Steuervorrichtung gemäß dem dritten Aspekt kann das Dichtungselement entsprechend ausgewählt werden, um einen beweglichen Teil, die Trennwand, gegen einen festen Teil, die Innenwand des Gehäuses, abzudichten. Dadurch kann eine zuverlässige und dauerhafte Abdichtung erreicht werden, und das Fluid kann ausschließlich von der ersten Kammer in die zweite Kammer über das Rückschlagventil strömen.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Rückschlagventil als ein Rückschlagklappenventil oder ein Hubrückschlagventil ausgestaltet.
Mit der hydraulischen Steuervorrichtung gemäß dem vierten Aspekt kann die Ausgestaltung der hydraulischen Steuervorrichtung an die spezifischen Anwendungen und den verfügbaren Platz am menschlich angetriebenen Fahrzeug angepasst werden.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Rückschlagventil einen Ventilkörper, der einen Strömungspfad definiert und einen Ventilsitz und eine Halterung aufweist, ein Ventilelement, das mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, um den Strömungspfad zu öffnen und zu schließen, und ein elastisches Element, wie beispielsweise eine Feder, auf, das von der Halterung gehalten wird und das Ventilelement zum Schließen des Strömungspfades in den Ventilsitz drückt.
Mit der hydraulischen Steuervorrichtung gemäß dem fünften Aspekt wird das Rückschlagventil durch das elastische Element zuverlässig verschlossen wenn der Fluiddruck in der ersten Kammer gleich oder größer als der Fluiddruck in der zweiten Kammer ist. Insbesondere wird das Ventilelement durch die elastische Kraft des elastischen Elements und den Fluiddruck in der ersten Kammer in den Ventilsitz gedrückt. Im Gegensatz dazu wirkt der Fluiddruck, wenn der Fluiddruck in der zweiten Kammer den Fluiddruck in der ersten Kammer übersteigt, gegen die Elastizität des elastischen Elements, wodurch das Ventilelement vom Ventilsitz angehoben wird. Auf Grund der Anordnung des fünften Aspekts ist es möglich, ein zuverlässig arbeitendes und langlebiges (Einweg-)Ventil zu erreichen, das es ermöglicht, dass der Druck in der ersten Kammer immer gleich oder größer als der Druck in der zweiten Kammer ist. Darüber hinaus wird durch die Anordnung des elastischen Elements ein zuverlässiger Sitz des Ventilelements im Ventilsitz und damit das Schließen des Rückschlagventils realisiert.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Trennwand einen Trennwandkörper auf und der Ventilkörper ist in den Trennwandkörper eingepresst.
Mit der hydraulischen Steuervorrichtung gemäß dem sechsten Aspekt können der Ventilkörper und der Trennwandkörper aus verschiedenen Materialien hergestellt sein, so dass die Materialien je nach Zweck ausgewählt werden können. Darüber hinaus kann es sogar möglich sein, marktübliche Rückschlagventile im Herstellungsprozess zu verwenden, um die Herstellungskosten zu senken. Die Presspassung ermöglicht eine relativ einfache Montage des Rückschlagventils im Trennwandkörper.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Ventilelement eine Welle auf, wobei das Ventilelement an einem Ende der Welle mit dem Ventilsitz in Kontakt kommt und das elastische Element am anderen, gegenüberliegenden Ende der Welle wirkt.
Mit der hydraulischen Steuervorrichtung gemäß dem siebten Aspekt wird eine zuverlässige Funktion des Rückschlagventils mit einer minimalen Anzahl von Teilen realisiert.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die hydraulische Steuervorrichtung eine Steuerung auf, die funktionell mit dem Aktuator verbunden ist, um die Trennwand in einem Standardbetriebszustand an einer ersten Position anzuordnen, in welcher der dritte Anschluss in der Lage ist, die erste Kammer mit der Bremsvorrichtung fluidisch zu verbinden, und in einem Bremskorrekturzustand die Trennwand an einer zweiten Position anzuordnen, in welcher der dritte Anschluss in der Lage ist, die zweite Kammer fluidisch mit der Bremsvorrichtung zu verbinden.
Mit der hydraulischen Steuervorrichtung gemäß dem achten Aspekt ist eine operative Steuerung der Trennwandposition möglich, die es ermöglicht, eine „Bremskorrektur“ in potenziell gefährlichen Situationen für den Benutzer des menschlich angetriebenen Fahrzeugs vorzusehen. Das heißt, aufgrund einer solchen Ausgestaltung kann die Position der Trennwand zwangsweise angepasst werden, um die hydraulische Betätigungsvorrichtung funktionsfähig von der Bremsvorrichtung zu entkoppeln und damit den auf den Bremssattel wirkenden Hydraulikdruck zu reduzieren.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Trennwand im Standardbetriebszustand zwischen dem dritten und dem zweiten Anschluss angeordnet, und die Trennwand ist im Bremskorrekturzustand zwischen dem dritten und dem ersten Anschluss angeordnet.
Mit der hydraulischen Steuervorrichtung gemäß dem neunten Aspekt kann die Position der Trennwand entsprechend dem Standardbetriebszustand oder dem Bremskorrekturzustand angepasst werden. Dadurch kann die Trennwand durch zumindest lineare Bewegung in den Bremskorrekturzustand gebracht werden, um die hydraulische Betätigungsvorrichtung funktionsfähig von der Bremsvorrichtung zu entkoppeln und damit den auf den Bremssattel wirkenden Hydraulikdruck zu reduzieren.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Bremssystem für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug die hydraulische Steuervorrichtung gemäß einem der oben genannten Aspekte, eine hydraulische Betätigungsvorrichtung, die am menschlich angetriebenen Fahrzeug montierbar ist, eine Bremsvorrichtung, die zum Bremsen mindestens eines Rades des menschlich angetriebenen Fahrzeugs ausgestaltet ist, und eine Sensorvorrichtung, die zum Erfassen von Informationen über eine Aktivierung der Bremsvorrichtung ausgestaltet ist, auf.
Mit dem Bremssystem gemäß dem zehnten Aspekt wird eine einfache und kostengünstige Herstellung mit der oben genannten hydraulischen Steuervorrichtung ermöglicht.
Gemäß einem elften Aspekt weist die hydraulische Betätigungsvorrichtung einen Hauptzylinder und einen Hydraulikbehälter, der in Fluidverbindung mit dem Hauptzylinder steht, auf.
Mit dem Bremssystem gemäß dem elften Aspekt wird ein Fluidstrom durch die Bremsvorrichtung gemäß dem Bremszustand erreicht und durch den Hydraulikbehälter wird eine Kompensation des Reibmaterialverschleißes der Bremsvorrichtung ermöglicht und/oder Fluidvolumenänderungen, z.B. durch Temperaturänderung und Bremswärme, werden kompensiert.
Figurenliste
Ein umfassenderes Verständnis der Erfindung und vieler der damit verbundenen Vorteile wird sich leicht ergeben, da sie durch die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden wird, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.

1: ist eine schematische Ansicht einer hydraulischen Steuervorrichtung für ein Bremssystem eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs; und
2: ist eine schematische Ansicht einer Trennwand, die in einer solchen hydraulischen Steuervorrichtung vorgesehen ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird eine hydraulische Steuervorrichtung 20 für ein Bremssystem eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs beschrieben.
Das in 1 gezeigte Bremssystem weist die hydraulische Steuervorrichtung 20, eine hydraulische Betätigungsvorrichtung 10, die am menschlich angetriebenen Fahrzeug montierbar ist, eine Bremsvorrichtung 2, die zum Bremsen mindestens eines Rades des menschlich angetriebenen Fahrzeugs ausgestaltet ist, und eine Sensorvorrichtung 64, die zum Erfassen von Informationen über eine Aktivierung der Bremsvorrichtung 2 ausgestaltet ist, auf. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Bremsvorrichtung 2 als Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe 4, die an einem Rad des menschlich angetriebenen Fahrzeugs montierbar und drehbar ist, und einem Bremssattel 6, der an einem Rahmen des menschlich angetriebenen Fahrzeugs montierbar ist, der hydraulisch gegen die Bremsscheibe 4 gedrückt werden kann, ausgebildet. Zu diesem Zweck wird der Hydraulikdruck über ein Hydraulikfluid, wie beispielsweise Mineralöl oder dergleichen, erzeugt, das in einem ersten Hydraulikschlauch 8 strömt.
Die Sensorvorrichtung 64 kann mindestens einen Radblockierdetektionssensor und/oder mindestens einen Fahrzeugstabilitätssensor aufweisen, wobei der/die Sensor(en) funktionsfähig mit einer später beschriebenen Steuerung verbunden ist/sind.
Die hydraulische Betätigungsvorrichtung 10 ist beispielsweise an einem Lenker des menschlich angetriebenen Fahrzeugs montierbar. Die hydraulische Betätigungsvorrichtung 10 kann einen Hauptzylinder 12 und einen Hydraulikbehälter 16 aufweisen, der in Fluidverbindung mit dem Hauptzylinder 12 und einem Bremshebel 14 steht. Wenn der Bremshebel 14 von einem Benutzer des menschlich angetriebenen Fahrzeugs betätigt wird, bewegt der Bremshebel 14 einen Kolben innerhalb des Hauptzylinders 12 und ein in dem Hauptzylinder 12 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 10 enthaltenes Hydraulikfluid wird komprimiert. Dementsprechend wird des Druck des Hydraulikfluides durch die hydraulische Betätigungsvorrichtung erzeugt. Das komprimierte Hydraulikfluid wird über einen zweiten Hydraulikschlauch 18 aus der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 10 ausgestoßen.
Zwischen der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 10 in Form einer Bremsbetätigungsvorrichtung und der Bremsvorrichtung 2 in Form einer Scheibenbremse ist eine hydraulische Steuervorrichtung 20 angeordnet.
Die hydraulische Steuervorrichtung 20 weist ein Gehäuse 22 auf, das einen Innenraum 24 definiert. Eine Trennwand 28 ist im Innenraum 24 beweglich angeordnet, um den Innenraum 24 in eine erste Kammer 36 und eine zweite Kammer 38 zu trennen. Das Gehäuse 22 kann eine beliebige geometrische Form annehmen und aus z.B. Kunststoff oder metallischem Material hergestellt sein. So kann beispielsweise das Gehäuse 22 eine zylindrische oder rechteckige Form haben, aber auch andere Formen sind möglich. Das Gehäuse 22 ist ausgestaltet, das Hydraulikfluid aufzunehmen.
Die Trennwand 28 ist in der Ausführungsform von 1 kraftbetrieben entlang einer Längsachse A des Gehäuses 22 in der Ausführungsform von 1 beweglich. Tatsächlich ist das Gehäuse 22 der hydraulischen Steuervorrichtung 20 als zylindrisch geformtes Gehäuse 22 dargestellt, so dass eine Bewegungsrichtung D der Trennwand 28 der Längsachse A des Gehäuses 22 entspricht. Die Bewegung der Trennwand 28 kann mindestens eine lineare Komponente aufweisen. Die Bewegung kann sogar rein linear sein, aber auch eine kombinierte Linear- und Drehbewegung ist denkbar.
Darüber hinaus weist die hydraulische Steuervorrichtung 20 einen Aktuator 40 auf, der ausgestaltet ist, die Trennwand 28 in Bewegungsrichtung D zu bewegen, um die Volumen der ersten Kammer 36 und der zweiten Kammer 38 relativ zueinander zu verändern. Der „Aktuator 40“ kann auch als ein Trennwandpositions-Einstellmittel verstanden werden, das ausgestaltet ist, die Trennwand 28 im Innenraum 24 des Gehäuses 22 zu bewegen. Beispiele für einen solchen Aktuator 40 sind ein Hydraulikzylinder, eine Drehspindel oder dergleichen, die durch einen Elektromotor oder einen Elektromagneten betätigt werden. Der Aktuator 40 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Hydraulikzylinder, der in der hydraulischen Steuervorrichtung 20 vorgesehen und so angeordnet ist, dass er die Trennwand 28 entlang der Bewegungsrichtung D bewegt, um die Volumen der ersten Kammer 36 und der zweiten Kammer 38 innerhalb des Gehäuses 22 der hydraulischen Steuervorrichtung 20 relativ zueinander zu verändern. Der Aktuator 40 kann einen Elektromotor und eine Kugelrollspindel aufweisen, die von einem Rotationselement des Elektromotors bewegt wird, um die Trennwand 28 zu bewegen, ohne den Hydraulikzylinder zu verwenden.
Die Trennwand 28 weist einen Trennwandkörper 30 auf. Ein Dichtungselement 32 ist an der Trennwand 28 vorgesehen, so dass es mit einer Innenwand 26 des Gehäuses 22 in Kontakt steht. Dadurch kann ein Fluidaustausch zwischen der ersten Kammer 36 und der zweiten Kammer 38 über einen Spalt zwischen einem Außenumfang der Trennwand 28 und einem Innenumfang des Gehäuses 22 vermieden werden. Insbesondere weist der Trennwandkörper 30 eine umlaufende Nut 34 zur Aufnahme eines O-Rings als Beispiel für ein solches Dichtungselement 32 auf. Der O-Ring steht in Kontakt mit der Innenwand 26 des Gehäuses 22 und dichtet so den Raum zwischen der Innenwand 26 des Gehäuses 22 und dem Außenumfang des Trennwandkörpers 30 ab, während die Trennwand 28 entlang der Bewegungsrichtung D beweglich bleibt. Ein V-Ring oder ein anderer Ringtyp kann bei Bedarf als Dichtungselement 32 anstelle des O-Rings verwendet werden.
Alternativ können die Trennwand 28 und das Dichtungselement 32 in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt werden, wobei der Trennwandkörper 30 aus einem relativ starren Material (starre Komponente) und eine äußere Umfangsfläche oder zumindest ein Teil davon aus einem anderen, weniger starren Material, wie beispielsweise einem elastischen Material (weniger starre oder elastische Komponente), hergestellt wird. Die elastische Komponente am Außenumfang der Trennwand 28 bildet das Dichtungselement 32, während der Rest der Trennwand 30 härter (steifer) ist als die elastische Komponente und die Funktion der Trennwand 28 zur Trennung des Innenraums 24 des Gehäuses 22 gewährleistet.
Die hydraulische Steuervorrichtung 20 weist ferner ein Rückschlagventil 42 auf, das an der Trennwand 28 vorgesehen ist. Insbesondere ist das Rückschlagventil 42 am Trennwandkörper 30 der Trennwand 28 vorgesehen. Das Rückschlagventil 42 wird in Bezug auf 2 weiter unten näher beschrieben. Nichtsdestotrotz ist das Rückschlagventil 42 so ausgestaltet, dass es die erste Kammer 36 mit der zweiten Kammer 38 fluidisch verbindet, so dass der Druck in der ersten Kammer 36 immer gleich oder größer als der Druck in der zweiten Kammer 38 ist.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ist ein Rückschlagventil 42 als Rückschlagventil oder Einwegventil zu verstehen, d.h. als Ventil, bei dem das Fluid das Ventil nur in eine Richtung passieren kann.
Darüber hinaus ist am Gehäuse 22 ein erster Anschluss 54 vorgesehen. Der erste Anschluss 54 ist ausgestaltet, die erste Kammer 36 fluidisch mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 10 zu verbinden.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der erste Anschluss 54 somit mit dem zweiten Hydraulikschlauch 18 verbunden. Das heißt, Hydrauliköl, das in der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 10 komprimiert worden ist, kann über den zweiten Hydraulikschlauch 18 strömen und über den ersten Anschluss 54 in das Gehäuse 22, insbesondere in die erste Kammer 36 des Gehäuses 22, eintreten.
Ferner ist am Gehäuse 22 ein zweiter Anschluss 56 vorgesehen. Der zweite Anschluss 56 ist ausgestaltet, die zweite Kammer 38 fluidisch mit dem Bremssattel 6 der Bremsvorrichtung 2 zu verbinden.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der Bremssattel 6 der Bremsvorrichtung 2 über den ersten Hydraulikschlauch 8 mit dem zweiten Anschluss 56 verbunden, so dass sich das Fluid zwischen dem Gehäuse 22, insbesondere der zweiten Kammer 38 des Gehäuses 22, und dem Bremssattel 6 über den zweiten Anschluss 56 und den ersten Hydraulikschlauch 8 bewegen (strömen) kann.
Darüber hinaus ist am Gehäuse 22 ein dritter Anschluss 58 vorgesehen. Der dritte Anschluss 58 ist am Gehäuse 22 zwischen dem ersten Anschluss 54 und dem zweiten Anschluss 56 in Bewegungsrichtung D der Trennwand 28 vorgesehen. Der dritte Anschluss 58 ist ausgestaltet, eine der ersten Kammer 36 und der zweiten Kammer 38 (die erste Kammer 36 oder die zweite Kammer 38) als Reaktion auf eine Bewegung der Trennwand 28 fluidisch und selektiv mit dem Sattel 6 der Bremsvorrichtung 2 zu verbinden.
Ein Abzweigschlauch 60 verbindet den dritten Anschluss 58 mit dem ersten Hydraulikschlauch 8 derart, dass sich das Hydraulikfluid zwischen dem zweiten Anschluss 56 und dem Bremssattel 6 über den ersten Hydraulikschlauch 8 und/oder zwischen dem dritten Anschluss 58 und dem Bremssattel 6 über den Abzweigschlauch 60 und den ersten Hydraulikschlauch 8 bewegen („strömen“) kann.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung können die „Anschlüsse“ im weitesten Sinne als Öffnung oder Bohrung im Gehäuse 22 oder als Schnittstelle oder Verbindung zwischen dem Gehäuse 22 und einer Hydraulikleitung oder einem Hydraulikschlauch, insbesondere dem ersten Hydraulikschlauch 8, dem zweiten Hydraulikschlauch 18 und dem Abzweigschlauch 60, verstanden werden, um die jeweilige Hydraulikleitung oder den jeweiligen Hydraulikschlauch, wie oben erläutert, mit dem Innenraum 24 des Gehäuses 22 fluidisch zu verbinden.
Die Ausgestaltung des an der Trennwand 28 vorgesehenen Rückschlagventils 42 wird im Folgenden in Bezug auf 2 näher beschrieben.
Insbesondere weist die Trennwand 28 den Trennwandkörper 30 auf, in den das Rückschlagventil 42 eingepresst ist. Dabei wird in der Trennwand 28 eine Fluidpassage zwischen der ersten Kammer 36 und der zweiten Kammer 38 innerhalb des Gehäuses 22 der hydraulischen Steuervorrichtung 20 erzeugt. Das Rückschlagventil 42 lässt jedoch einen Fluidstrom nur in eine Richtung von der zweiten Kammer 38 zur ersten Kammer 36 zu.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist das Rückschlagventil 42 in einem mittleren Abschnitt, insbesondere in der Mitte der Trennwand 28 aus Sicht der Bewegungsrichtung D, angeordnet.
Darüber hinaus ist das Rückschlagventil 42 als Hubrückschlagventil 42 ausgebildet. In diesem Zusammenhang zeigt 2 einen bestimmten Typ des Plattenventils. Denkbar sind aber auch Kugelventile. In anderen Ausführungsformen kann das Rückschlagventil 42 jedoch auch als Schwenkrückschlagventil, z.B. ein Reed-Ventil oder dergleichen, ausgestaltet sein.
Das dargestellte Rückschlagventil 42 weist einen Ventilkörper 44, der einen Strömungspfad 46a durch das Rückschlagventil 42 definiert und einen Ventilsitz 50 und eine Halterung 46 aufweist, auf. Wie bereits erwähnt, kann der Ventilkörper 44 in den Trennwandkörper 30 eingepresst sein. Die Halterung 46 stützt und positioniert dadurch den Ventilsitz 50 im Ventilgehäuse 44. Der Strömungspfad 46a ist in der Halterung 46 definiert.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform sind der Ventilkörper 44, der Ventilsitz 50 und die Halterung 46 als Einheit, wie beispielsweise eine integrale Einheit, ausgebildet, die in den Trennwandkörper 30 eingepresst ist.
Ein Ventilelement 48 wirkt mit dem Ventilsitz 50 zusammen, um den Strömungspfad 46a des Rückschlagventils 42 zu öffnen und zu schließen. Der Teil des Ventilelements 48 (Ventilplatte), der mit dem Ventilsitz 50 in Kontakt kommt, ist ein konisches Element 48b, das aufgrund seiner Form selbstzentrische Eigenschaften aufweist.
Ferner wird ein elastisches Element 52 von der Halterung 46 gehalten und drückt das Ventilelement 48 in den Ventilsitz 50, um den Strömungspfad 46a zu schließen. Das elastische Element 52 kann eine Feder sein.
Darüber hinaus weist das Ventilelement 48 eine Welle 48a auf, wobei das Ventilelement 48 an einem Ende der Welle 48a mit dem Ventilsitz 50 in Kontakt kommt und das elastische Element 52 am anderen, gegenüberliegenden Ende der Welle 48a wirkt. Insbesondere ist das konische Element 48b des Ventilelements 48 an einem Ende der Welle 48a und die Feder (elastisches Element 52) an dem anderen, gegenüberliegenden Ende der Welle 48a befestigt oder abgestützt.
Somit ist das Rückschlagventil 42 als Rückschlagventil ausgestaltet. Im geschlossenen Zustand des Rückschlagventils 42 wird das konische Element 48b des Ventilelements 48 aufgrund des Fluiddrucks in der ersten Kammer 36 und unterstützt durch das elastische Element 52 in den Ventilsitz 50 hineingedrückt (gedrängt). Das konische Element 48b des Ventilelements 48 schließt somit den Strömungspfad 46a. Insbesondere der Ventilsitz 50 und das konische Element 48b des Ventilelements 48 werden dicht miteinander in Kontakt gebracht. Solange also der Druck in der ersten Kammer 36 höher oder gleich dem Druck in der zweiten Kammer 38 ist, bleibt das Rückschlagventil 42 geschlossen.
Sollte der Druck in der ersten Kammer 36 niedriger werden als der Druck in der zweiten Kammer 38, wirkt der Fluiddruck in der zweiten Kammer 38 gegen die Kraft des elastischen Elements 52, wodurch das konische Element 48b des Ventilelements 48 vom Ventilsitz 50 angehoben wird und ein Fluidstrom durch den Strömungspfad 46a von der zweiten Kammer 38 zur ersten Kammer 36 ermöglicht wird.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der hydraulischen Steuervorrichtung 20 erläutert.
Eine Steuerung 62 kann vorgesehen sein, um zwischen einem Standardbetriebszustand und einem Bremskorrekturzustand zu wechseln. Wie bereits erwähnt, kann die Sensorvorrichtung 64 mindestens einen Fahrzeug-Radblockierdetektionssensor und/oder mindestens einen Fahrzeugstabilitätssensor aufweisen, wobei der/die Sensor(en) funktionell mit der Steuerung 62 verbunden sind, um die Betätigung des Aktuators 40 in Abhängigkeit von den von dem Fahrzeug-Radblockierdetektionssensor und/oder dem Stabilitätssensor empfangenen Daten zu steuern. Wenn beispielsweise einer oder mehrere der Sensoren einen Zustand der dynamischen Instabilität des menschlich angetriebenen Fahrzeugs erkennen, wie beispielsweise das Blockieren eines Rades, das Anheben des Hinterrades oder eines Schlitterns, teilt er diesen Zustand der Steuerung mit, welche daraufhin den Aktuator 40 anweist, das Bremsen am Rad oder an den Rädern, welche die Instabilität des menschlich angetriebenen Fahrzeugs auslösen, zu reduzieren.
Die Steuerung 62 ist funktionell mit dem Aktuator 40 verbunden, um die Trennwand 28 entlang der Achse A (in Bewegungsrichtung D) zu bewegen, um zwischen dem Standardbetriebszustand und dem Bremskorrekturzustand zu wechseln.
Insbesondere ist die Steuerung 62 funktionell mit dem Aktuator 40 verbunden, um im Standardbetriebszustand die Trennwand 28 an einer ersten Position anzuordnen, in welcher der dritte Anschluss 58 in der Lage ist, die erste Kammer 36 mit dem Bremssattel 6 der Bremsvorrichtung 2 fluidisch zu verbinden, und in einem Bremskorrekturzustand die Trennwand 28 an einer zweiten Position anzuordnen, in welcher der dritte Anschluss 58 in der Lage ist, die zweite Kammer 38 mit dem Bremssattel 6 der Bremsvorrichtung 2 fluidisch zu verbinden.
Somit ist die Trennwand 28 im Standardbetriebszustand zwischen dem dritten Anschluss 58 und dem zweiten Anschluss 56 angeordnet.
Im Bremskorrekturzustand ist die Trennwand 28 zwischen dem dritten Anschluss 58 und dem ersten Anschluss 54 angeordnet.
Der Bremskorrekturzustand ist in 1 in durchgezogenen Linien dargestellt, während der Standardbetriebszustand in 1 in gestrichelten Linien dargestellt ist.
Im Standardbetriebszustand überträgt die Betätigung der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 10, insbesondere des Bremshebels 14, die Bremskraft direkt über den Bremssattel 6 auf die Bremsscheibe 4. Insbesondere wird das durch Betätigung des Bremshebels 14 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 10 im Hauptzylinder 12 unter Druck gesetzte Fluid über den zweiten Hydraulikschlauch 18 in die erste Kammer 36 des Gehäuses 22 der hydraulischen Steuervorrichtung 20 geleitet. Da die Trennwand 28 im Standardbetrieb zwischen dem dritten Anschluss 58 und dem zweiten Anschluss 56 angeordnet ist, kann das Fluid durch die erste Kammer 36 strömen und über den dritten Anschluss 58 aus dem Gehäuse 22 austreten und über den Abzweigschlauch 60 und den ersten Hydraulikschlauch 8 zum Bremssattel 6 der Bremsvorrichtung 2 sowie über den Abzweigschlauch 60 und den ersten Hydraulikschlauch 8 zur zweiten Kammer 38 strömen. Dadurch wird der Bremssattel 6 betätigt und greift in die Bremsscheibe 4 ein und bremst damit das Rad des menschlich angetriebenen Fahrzeugs. Darüber hinaus ist der Druck in der ersten Kammer 36 und der zweiten Kammer 38 gleich.
Beim Lösen des Bremshebels 14 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 10 nimmt der Fluiddruck ab, und das Fluid kann vom Bremssattel 6 zurückströmen, um die Bremsscheibe 4 zu lösen und das Rad frei drehen zu lassen. In diesem Moment kann das Fluid nicht nur durch den Abzweigschlauch 60 in die erste Kammer 36 strömen, sondern auch über den ersten Hydraulikschlauch 8 in den zweiten Anschluss 56 des Gehäuses 22 und in die zweite Kammer 38. Wenn der Druck beim Lösen des Bremshebels 14 abfällt, sinkt der Druck in der ersten Kammer 36. Sobald ein Druck in der ersten Kammer 36 niedriger ist als der Druck in der zweiten Kammer 38, kann das Fluid zusätzlich durch den Strömungspfad 46a des oben beschriebenen Rückschlagventils 42 zurückströmen.
Die Steuerung 62 ist ausgestaltet, einen instabilen Zustand des menschlich angetriebenen Fahrzeugs, z.B. durch das Blockieren eines oder mehrerer Räder, zu überwachen und somit zu verhindern.
Nach dem Erkennen des abnormalen Zustands basierend auf Informationen der Sensorvorrichtung 64, die gemäß vordefinierten Parametern bestimmt worden sind, führt die Steuerung 62 den Bremskorrekturzustand durch (1). Im Bremskorrekturzustand wird der Strömungspfad von der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 10 zum Sattel 6 der Bremsvorrichtung 2 durch die Trennwand 28 unterbrochen. Somit wird der hydraulische Druck auf den Bremssattel 6 vorübergehend reduziert, um ein Blockieren der Scheibe des menschlich angetriebenen Fahrzeugs zu verhindern.
Insbesondere, nachdem die Steuerung 62 den anormalen Zustand identifiziert hat, basierend z.B. auf Informationen, die sie von der Sensorvorrichtung 64 erhalten hat, leitet sie den Eingriff, d.h. die Bremskorrektur, durch Betätigen des Aktuators 40 ein.
Im Bremskorrekturzustand wird die Position der Trennwand 28 durch den Aktuator 40 in eine Position (eine Bremskorrekturposition) zwischen dem dritten Anschluss 58 und dem ersten Anschluss 54 geändert. Während die Trennwand 28 in Richtung des ersten Anschlusses 54 (der Bremskorrekturposition) bewegt wird, wird das Volumen der ersten Kammer 36 allmählich verringert, während das Volumen der zweiten Kammer 38 allmählich erhöht wird. Während die Trennwand 28 in Richtung des ersten Anschlusses 54 (die Bremskorrekturposition) bewegt wird, bewegt sich das Fluid von der ersten Kammer 36 über den dritten Anschluss 58, den Abzweigschlauch 60, den ersten Hydraulikschlauch 8 und den zweiten Anschluss 56 in die zweite Kammer 38. Sobald die Trennwand 28 die Bremskorrekturposition erreicht hat, werden die hydraulische Betätigungsvorrichtung 10, der zweite Hydraulikschlauch 18 und die erste Kammer 36 von der zweiten Kammer 38, dem ersten Hydraulikschlauch 8, dem Abzweigschlauch 60 und dem Bremssattel 6 entkoppelt. Infolgedessen führt die auf die hydraulische Betätigungsvorrichtung 10, insbesondere den Bremshebel 14, ausgeübte Kraft zu einem erhöhten Hydraulikdruck in der ersten Kammer 36, der erhöhte Hydraulikdruck wird jedoch nicht auf den Sattel 6 der Bremsvorrichtung 2 übertragen. Anders ausgedrückt, die vom Fahrer auf den Bremshebel 14 ausgeübte Kraft treibt das Hydraulikfluid in die erste Kammer 36. Da die erste Kammer 36 vom Abzweigschlauch 60 und der erste Hydraulikschlauch 8 sowie die zweite Kammer 38 fluidisch getrennt sind, kann der vom Fahrer induzierte erhöhte Fluiddruck nicht auf den Bremssattel 6 der Bremsvorrichtung 2 übertragen werden. Vielmehr wird durch die Volumenzunahme der zweiten Kammer 38 beim Bewegen der Trennwand 28 in die zweite Position der auf den Bremssattel 6 der Bremsvorrichtung 2 ausgeübte Hydraulikdruck vorübergehend reduziert. Dadurch wird die Bremskraft reduziert und ein Blockieren des Rades kann verhindert werden. Darüber hinaus wird das Volumen der ersten Kammer 36 durch die Bewegung der Trennwand 28 reduziert und somit der Kolben im Hauptzylinder 12 in Bezug auf die anfänglich vom Fahrer vorgegebene Position zurückgedrückt, der somit eine sofortige Rückmeldung über den Eingriff der Bremskorrektur am Bremshebel 14 erhält.
Am Ende des kritischen Zustands kehrt das System in den Standardbetriebszustand zurück, in dem die Bremsvorrichtung 2 direkt durch die vom Fahrer auf den Bremshebel 14 ausgeübte Wirkung gesteuert wird.
Ohne das Vorhandensein des Rückschlagventils 42 würde es am Ende des Bremsens passieren, dass selbst wenn der Fahrer den Bremshebel 14 loslässt, der Druck in der zweiten Kammer 38 im Bremssattel 6 „eingeschlossen“ bleibt, was die Bremsscheibe 4 und damit das Rad weiterhin bremsen würde.
Um diesen Druck in der zweiten Kammer 38 abzuführen, bewegt der Aktuator 40 die Trennwand 28 in die zweite Position, in der die Trennwand 28 zwischen dem zweiten Anschluss 56 und dem dritten Anschluss 58 positioniert ist. Diese Bewegung der Trennwand 28 würde den Druck in der zweiten Kammer 38 erhöhen, was möglicherweise zum Betrieb der Bremsvorrichtung 2 und damit zu unerwünschtem Bremsen führt. Mit steigendem Druck in der zweiten Kammer 38, insbesondere bei Überschreitung des Drucks in der ersten Kammer 36, öffnet sich jedoch das Rückschlagventil 42 und der Druck wird nach dem Bremsen sofort abgebaut und das Fluid zur hydraulischen Betätigungsvorrichtung 10 zurückgeführt. Insbesondere strömt das Hydraulikfluid in diesem Fall von der zweiten Kammer 38 über den Strömungspfad 46a zur ersten Kammer 36 und von dort zurück zur hydraulischen Betätigungsvorrichtung 10.
Bezugszeichenliste

2: Bremsvorrichtung
4: Bremsscheibe
6: Bremssattel
8: Erster Hydraulikschlauch
10: Hydraulische Betätigungsvorrichtung
12: Hauptzylinder
14: Bremshebel
16: Hydraulikbehälter
18: Zweiter Hydraulikschlauch
20: Hydraulische Steuervorrichtung
22: Gehäuse
24: Innenraum
26: Innenwand
28: Trennwand
30: Trennwandkörper
32: Dichtungselement
34: Nut
36: Erste Kammer
38: Zweite Kammer
40: Aktuator
42: Rückschlagventil
44: Ventilgehäuse
46: Halterung
46a: Strömungspfad
48: Ventilelement
48a: Welle
48b: Konisches Element
50: Ventilsitz
52: Elastisches Element
54: Erster Anschluss
56: Zweiter Anschluss
58: Dritter Anschluss
60: Abzweigschlauch
62: Steuerung
64: Sensorvorrichtung
D: Bewegungsrichtung
A: Achse

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

EP 3124344 A1 [0003, 0004]

Claims

Hydraulische Steuervorrichtung für ein Bremssystem eines menschlich angetriebenen Fahrzeugs, wobei das Bremssystem eine hydraulische Betätigungsvorrichtung und eine Bremsvorrichtung aufweist, und wobei die hydraulische Steuervorrichtung aufweist: ein Gehäuse, das einen Innenraum definiert; eine Trennwand, die beweglich in dem Innenraum angeordnet ist, um den Innenraum in eine erste Kammer und eine zweite Kammer fluidisch zu trennen; einen Aktuator, der ausgestaltet ist, die Trennwand in einer Bewegungsrichtung zu bewegen, um das Volumen der ersten Kammer und der zweiten Kammer relativ zueinander zu verändern; einen ersten Anschluss, der am Gehäuse vorgesehen ist, wobei der erste Anschluss ausgestaltet ist, die erste Kammer mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung fluidisch zu verbinden; einen zweiten Anschluss, der am Gehäuse vorgesehen ist, wobei der zweite Anschluss ausgestaltet ist, die zweite Kammer mit der Bremsvorrichtung fluidisch zu verbinden; einen dritten Anschluss, der am Gehäuse zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss in der Bewegungsrichtung vorgesehen ist, wobei der dritte Anschluss ausgestaltet ist, als Reaktion auf eine Bewegung der Trennwand, die erste Kammer oder die zweite Kammer fluidisch und selektiv mit der Bremsvorrichtung zu verbinden; und ein Rückschlagventil, das an der Trennwand vorgesehen ist, wobei das Rückschlagventil so ausgestaltet ist, dass es die erste Kammer mit der zweiten Kammer so fluidisch verbindet, dass der Druck in der ersten Kammer stets gleich oder größer als der Druck in der zweiten Kammer ist.
Hydraulische Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Rückschlagventil in einem mittleren Abschnitt, vorzugsweise in der Mitte, der Trennwand in Bewegungsrichtung gesehen angeordnet ist.
Hydraulische Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: ein Dichtungselement, das an der Trennwand so angeordnet ist, dass es mit einer Innenwand des Gehäuses in Kontakt steht.
Hydraulische Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Rückschlagventil als ein Rückschlagklappenventil oder ein Hubrückschlagventil ausgestaltet ist.
Hydraulische Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Rückschlagventil aufweist: einen Ventilkörper, der einen Strömungspfad definiert und einen Ventilsitz und eine Halterung aufweist; ein Ventilelement, das mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, um den Strömungspfad zu öffnen und zu schließen; und ein elastisches Element, das von der Halterung gehalten wird und das Ventilelement zum Schließen des Strömungspfades in den Ventilsitz drückt.
Hydraulische Steuervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Trennwand einen Trennwandkörper aufweist; und wobei der Ventilkörper in den Trennwandkörper eingepresst ist.
Hydraulische Steuervorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei das Ventilelement eine Welle aufweist, wobei das Ventilelement an einem Ende der Welle mit dem Ventilsitz in Kontakt kommt, und das elastische Element an dem anderen, gegenüberliegenden Ende der Welle wirkt.
Hydraulische Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend: eine Steuerung, die funktionell mit dem Aktuator verbunden ist, um die Trennwand, in einem Standardbetriebszustand, an einer ersten Position anzuordnen, in welcher der dritte Anschluss in der Lage ist, die erste Kammer mit der Bremsvorrichtung fluidisch zu verbinden, und um die Trennwand, in einem Bremskorrekturzustand, an einer zweiten Position anzuordnen, in welcher der dritte Anschluss in der Lage ist, die zweite Kammer fluidisch mit der Bremsvorrichtung zu verbinden.
Hydraulische Steuervorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei im Standardbetriebszustand, die Trennwand zwischen dem dritten und dem zweiten Anschluss angeordnet ist, und im Bremskorrekturzustand, die Trennwand zwischen dem dritten und dem ersten Anschluss angeordnet ist.
Bremssystem für ein menschlich angetriebenes Fahrzeug aufweisend: die hydraulische Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9; eine hydraulische Betätigungsvorrichtung, die am menschlich angetriebenen Fahrzeug montierbar ist; eine Bremsvorrichtung, die zum Bremsen mindestens eines Rades des menschlich angetriebenen Fahrzeugs ausgestaltet ist; und eine Sensorvorrichtung, die zum Erfassen von Informationen über eine Aktivierung der Bremsvorrichtung ausgestaltet ist.
Bremssystem gemäß Anspruch 10, wobei die hydraulische Betätigungsvorrichtung einen Hauptzylinder und einen Hydraulikbehälter, der in Fluidverbindung mit dem Hauptzylinder steht, aufweist.