DE102019217614A1

DE102019217614A1 - Pedalgefühlsimulator

Info

Publication number: DE102019217614A1
Application number: DE102019217614.3A
Authority: DE
Inventors: Eduard Cretu; Mihaita-Florin Siniuc
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-03-18

Abstract

Pedalgefühlsimulator (30)für ein hydraulisches Bremssystem, umfassend ein Gehäuse (54), in welchem ein Druckstück (52), ein Kolben (57), eine Druckfeder (56), welche das Druckstück (52) beaufschlagt (52), und ein elastisches Element (53) angeordnet sind, wobei der Kolben (57) einen Hohlraum (100) aufweist, in welchem das elastische Element (53) zumindest teilweise angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Pedalgefühlsimulator für ein hydraulisches Bremssystem, umfassend ein Gehäuse, in welchem ein Druckstück, ein Kolben, eine Druckfeder, welche das Druckstück beaufschlagt, und ein elastisches Element angeordnet sind. Sie betrifft weiterhin ein Bremssystem.
Moderne Bremssysteme, die in einer Brake-by-Wire-Betriebsart betrieben werden können, verwenden eine fahrerunabhängige Druckbereitstellungseinrichtung mit einem Elektromotor, um in einer Normalbetriebsart aktiv einen gewünschten Bremsdruck in den Radbremsen einzustellen. Damit der Fahrer bei der Bremsung ein konventionelles Pedalgefühl erfährt, ist gewöhnlich ein Pedalgefühlsimulator vorgesehen, der hydraulisch mit der Primärkammer eines Tandemhauptbremszylinders gekoppelt ist. Der Pedalgefühlsimulator bzw. Pedalgefühlsimulator wird für das jeweilige Automodell speziell entwickelt, um ein gewünschtes Verhältnis von Pedalweg und am Pedal spürbarer Kraft zu realisieren. Um diese Weg/Kraft-Kurve zu realisieren, werden im Wesentlichen zwei Komponenten eingesetzt, nämlich ein Druckstück und ein Federelement. Diese beiden Komponenten werden jeweils speziell entworfen, um diese Abhängigkeit darzustellen.
Der Simulator weist einen linearen Hub bzw. Linearweg auf, der verantwortlich ist für die Bereitstellung eines linearen Hubs des Bremspedals am Anfang der Pedalbetätigung, welcher bei konventionellen Bremssystemen dem Pedalweg entspricht, der zurückgelegt wird, um die Bremsbeläge und die Bremsscheibe anzulegen und von dem Lüftspiel, dem Spiel zwischen Pedalstange und Pedal, Leerweg im Hauptbremszylinder und weiterem Pedalstangenspiel abhängt.
Der Pedalgefühlsimulator wirkt sich aufgrund seiner Größe, die wesentlich durch die Anordnung der Komponenten Kolben, Stahlfeder, elastisches Element und Druckstück bestimmt ist, stark auf das Packaging der Komponenten des Bremssystems aus. Aufgrund spezieller Anforderungen an seine hydraulische Anbindung ist er oft schwierig im Hydraulikblock bzw. im Gehäuse des Bremssystems integrierbar und kann einem kompakten Design entgegenstehen. Der Pedalgefühlsimulator kann als Einsatz bzw. Kassette ausgebildet sein, was aber zu einer größeren Anzahl an Bauteilen führen kann. Wird er nicht in dieser Form verwendet, müssen im Herstellungsprozess alle Teile einzeln verwaltet werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Pedalgefühlsimulator dahingehend zu verbessern, dass er als Einsatz mit kompaktem Design bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus soll ein verbessertes Bremssystem bereitgestellt werden.
In Bezug auf den Pedalgefühlsimulator wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kolben einen Hohlraum aufweist, in welchem das elastische Element zumindest teilweise angeordnet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteilhafterweise hat das Druckstück einen äußeren Durchmesser, welcher kleiner ist als ein innerer Durchmesser des Hohlraums des Kolbens, wobei das Druckstück derart angeordnet ist, dass es bei Betätigung des Simulators in den Hohlraum eintaucht.
Die Druckfeder, die insbesondere als Stahlfeder ausgebildet ist, ist bevorzugt zumindest teilweise in dem Kolben angeordnet und beaufschlagt das elastische Element und das Druckstück.
Das elastische Element weist vorteilhafterweise eine Ausnehmung auf, in der eine Schale angeordnet ist, welche zumindest teilweise die Druckfeder aufnimmt.
Das Gehäuse wird bzw. ist vorteilhafterweise von einem Deckel verschlossen.
Das Druckstück weist vorzugsweise einen äußeren gebogenen Bereich auf, der in eine überstehende Oberfläche mündet, welche von einer Ausnehmung im Gehäuse aufgenommen wird.
Das Druckstück weist vorteilhafterweise in einem Endbereich, der dem Kolben zugewandt ist, einen Kragen auf.
Bevorzugt ist ein äußerer Bereich des Kolbens nach innen über den Kragen gebogen. Dadurch wird eine Loslösung des Druckstückes vom Kolben verhindert, was in der Produktion zu einer vereinfachten Logistik der Teile führt.
Der Kolben ist vorteilhafterweise zumindest teilweise von einem Dichtungsring umgeben.
In Bezug auf das Bremssystem wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit einem oben beschriebenen Pedalgefühlsimulator.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass bei dem bereitgestellten Simulator nur funktionelle Komponenten verwendet werden. Der Herstellungsprozess und die entsprechende Logistik werden vereinfacht und die Herstellungskosten werden verringert. Durch die Verwendung von Metallblech für das Druckstück und den Kolben werden die Kosten reduziert, da eine Anodisierung entfallen kann. Der vorgeschlagene Simulator weist eine geringe Bauhöhe auf und kann einfach im Bremssystem integriert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:

1 ein Bremssystem mit einem Pedalgefühlsimulator nach dem Stand der Technik;
2 einen Pedalgefühlsimulator nach dem Stand der Technik
3 einen Pedalgefühlsimulator in einer bevorzugten Ausführungsform;
4 einen Kolben mit einem elastischen Element;
5 einen Pedalgefühlsimulator in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform; und
6 einen Pedalgefühlsimulator mit dargestellten Justierungsmöglichkeiten.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Ein in 1 dargestelltes Bremssystem 2 umfasst einen Tandemhauptbremszylinder 4 mit einer Primärkammer 8 und einer Sekundärkammer 10. Durch ein mit einer Pedalkoppelstange 16 verbundenes Bremspedal 14 kann ein in die Primärkammer 8 verfahrbarer Primärkolben 20 betätigt werden. In die Sekundärkammer 10 ist ein, insbesondere schwimmend gelagerter, Sekundärkolben 22 verfahrbar. Im unbetätigten Zustand sind die beiden Kammern 8, 10 hydraulisch mit einem Bremsflüssigkeitsbehälter 28 verbunden.
In einem Normalbetriebsmodus „Brake-by-Wire“ des Bremssystems 2 ist die Primärkammer 8 mit einem Pedalgefühlsimulator 30 durch eine hydraulische Leitung 32 verbunden, in der ein Simulatorventil 34 angeordnet ist, welches in dieser Betriebsart geöffnet ist. Der Tandemhauptbremszylinder 4 ist in dieser Betriebsart durch wenigstens ein Trennventil 40 von den Radbremsen (nicht dargestellt) hydraulisch getrennt. Der Druckaufbau in den Radbremsen erfolgt in diesem Fall mit Hilfe einer Druckbereitstellungseinrichtung, die beispielsweise als Linearaktuator ausgebildet sein kann. Die Aufgabe des Pedalgefühlsimulators 30 ist es, dem Fahrer ein konventionelles Bremspedalgefühl zu liefern.
In 2 ist ein bekannter Pedalgefühlsimulator 30 dargestellt. Der Pedalgefühlsimulator 30 umfasst eine Abdeckung bzw. einen Deckel 51, eine Gummifeder bzw. elastisches Element 52, ein im Querschnitt im Wesentlichen T-förmiges Druckstück 53 und ein Gehäuse 54, welches von dem Deckel 51 verschlossen wird. Gehäuse 54 und Deckel 51 können auch einstückig ausgebildet sein. Der Pedalgefühlsimulator 30 weist weiterhin einen Simulatorkolben 57 auf, der als Hohlkolben ausgebildet ist. Eine Stahlfeder 56 beaufschlagt mit einem Ende den Hohlkolben 57 auf einer Innenseite und mit einem anderen Ende das Druckstück 53 in einer Ausnehmung. Der Kolben 57 ist von einem Dichtring 55 umgeben.
In 3 wird ein Pedalgefühlsimulator in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Der Simulatorkolben 57 und das Druckstück 53 sind aus Blech gefertigt. Der Simulatorkolben 57 kann auch als Plastik gefertigt sein. Das Gehäuse 54 ist von einem Deckel 51 verschlossen. Der Kolben 57 ist zumindest teilweise von einem Dichtungsring 64 umgeben.
Der Simulatorkolben 57 ist hohl bzw. mit einem Hohlraum 100 ausgebildet und nimmt darin das elastische Element 52 auf. Auf diese Weise wird in Längsrichtung Bauraum eingespart gegenüber der herkömmlichen Bauweise. Wie in 4 zu erkennen ist, weist das elastische Element eine Ausnehmung auf, in dem eine Schale 72 oder Kappe aus Blech angeordnet ist, welche teilweise die Stahlfeder 56 aufnimmt. Im Druckstück 52 wird die Stahlfeder 56 in einer Ausnehmung aufgenommen. Durch diese Bauweise wird die axiale oder Längsausdehnung des Simulators 30 verringert.
Der Außendurchmesser des Druckstückes 52 ist geringer als der Innendurchmesser des Kolbens 57. Bei Betätigung des Simulators 30 fährt das Druckstück in den Kolben 57, wodurch eine Kompressionskammer für das elastische Element 52 und die Stahlfeder 56 gebildet wird.
In dem Fall, dass der Kolben 57 aus Blech bzw. Metallblech gefertigt ist, wird der Kolben 57 an seinem dem Druckstück 52 zugewandten Ende radial nach innen umgebogen (siehe den mit A markierten Bereich), sodass er einen Kragen des Druckstückes 52 umfasst. Auf diese Weise lösen sich Kolben und Druckstück 52 während des Herstellungsprozesses nicht voneinander und können zusammen verbaut werden. Sofern der Kolben 57 aus Plastik gefertigt ist, kann diese radiale Deformation durch Hitzeeinwirkung, Verformen und anschließendes Abkühlen erfolgen.
Schließlich wird außerhalb der hydraulischen Einheit die Weg/Kraft-Charakteristik des Simulators 30 gemessen und eine ggf. notwendige Anpassung berechnet, um eine gewünschte Weg/Kraft-Charakteristik zu erhalten. Im finalen Montageschritt wird der Simulator in eine entsprechende Bohrung im Gehäuse eingesetzt. Beim Montieren des Deckels 51 wird die bestimmte Anpassung der Weg/Kraft-Charakteristik berücksichtigt.
Die in der 3 eingezeichneten Dimensionen x und y sind innerhalb gewisser Grenzen anpassbar, um die Vorspannkraft der Stahlfeder 56 und den Simulatorhub z einzustellen.
In 5 ist ein Pedalgefühlsimulator 30 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Der wesentliche Unterschied zu dem in 4 dargestellten Pedalgefühlsimulator 30 besteht darin, dass das Druckstück 52 anders ausgebildet ist, wodurch die Abdeckung bzw. der Deckel 51 entfallen kann. Dazu weist das Druckstück 52 einen radial nach außen gebogenen Bereich 82 auf, der gewissermaßen einen Kragen bildet. Im Gehäuse 54 ist entsprechend eine Ausnehmung 84 vorgesehen, in welche der gebogene Bereich 82 im montierten Zustand eingreift.
Auf diese Weise kann die gesamte Simulatorkassette durch Deformation des Gehäusematerials abgedichtet werden. Die Gesamtzahl der Simulatorkomponenten wird im Wesentlichen reduziert auf den Simulatorkolben 57, die Stahlfeder 56, das elastische Element 53 und das Druckstück 52.
Bevor im Herstellungsprozess der Simulator 30 fertiggestellt wird, wird das elastische Element 53 mit der Kappe 72 in das Druckstück 52 eingesetzt und seine Weg/Kraft-Charakteristik zusammen mit der Höhe dieser Anordnung wird bestimmt. Dadurch kann das elastische Element 53 geeignet gewählt werden und eine Feinjustierung des Simulatorhubs z, siehe 6, und der Weg/Kraft-Charakteristik ist möglich. Dazu wird eins von mehreren, insbesondere drei, Druckstücken 52 ausgewählt. In 6 ist erkennbar, wie sich diese Wahl auf den Hu z auswirkt.
Der nächste Schritt im Herstellungsprozess ist das Anordnen der Stahlfeder 56 über dem elastischen Element 53 und die Verbindung von Druckstück 52 mit dem Kolben 57 durch das Biegen des entsprechenden Metallbleches wie oben beschrieben.

Claims

Pedalgefühlsimulator (30) für ein hydraulisches Bremssystem, umfassend ein Gehäuse (54), in welchem ein Druckstück (52), ein Kolben (57), eine Druckfeder (56), welche das Druckstück (52) beaufschlagt (52), und ein elastisches Element (53) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (57) einen Hohlraum (100) aufweist, in welchem das elastische Element (53) zumindest teilweise angeordnet ist.
Pedalgefühlsimulator (30) nach Anspruch 1, wobei das Druckstück (52) einen äußeren Durchmesser hat, welcher kleiner ist als ein innerer Durchmesser des Hohlraums (100) des Kolbens (57), und wobei das Druckstück (52) derart angeordnet ist, dass es bei Betätigung des Simulators (30) in den Hohlraum eintaucht.
Pedalgefühlsimulator (30) nach Anspruch 2, wobei die Druckfeder (56) zumindest teilweise in dem Kolben angeordnet (57) ist und das elastische Element (53) und das Druckstück (52) beaufschlagt.
Pedalgefühlsimulator (30) nach Anspruch 3, wobei das elastische Element (53) eine Ausnehmung aufweist, in der eine Schale (72) angeordnet ist, welche zumindest teilweise die Druckfeder (56) aufnimmt.
Pedalgefühlsimulator (30) nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse (54) von einem Deckel (51) verschlossen wird.
Pedalgefühlsimulator (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Druckstück (52) einen äußeren gebogenen Bereich (82) aufweist, der in eine überstehende Oberfläche mündet, welche von einer Ausnehmung (84) im Gehäuse (51) aufgenommen wird.
Pedalgefühlsimulator (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Druckstück (52) in einem Endbereich, der dem Kolben (57) zugewandt ist, einen Kragen aufweist.
Pedalgefühlsimulator (30) nach Anspruch 7, wobei ein äußerer Bereich des Kolbens (57) nach innen über den Kragen gebogen ist.
Pedalgefühlsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kolben (57) zumindest teilweise von einem Dichtungsring (64) umgeben ist.
Bremssystem, umfassend einen Pedalgefühlsimulator (30) nach einem der vorherigen Ansprüche.