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Die Erfindung betrifft einen Hauptbremszylinder gemäß dem Oberanspruch des Patentanspruchs 1.
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Bei Bremsanlagen für Kraftfahrzeuge wird eine Betätigung eines Hauptbremszylinders über eine Sensorik erfasst. Eine derartige Sensorik ist für heutige Bremssysteme unerlässlich.
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Für die Ausführung eines Positionsgebers und eines Positionssensors gibt es im Stand der Technik verschiedenste Ausführungsvarianten. Die
DE 10 2012 212 525 A1 zeigt einen Hauptbremszylinder mit einem Positionsgeber, der kreisförmig umlaufend an einem Kolben ausgebildet ist. Radial außerhalb ist an dem Gehäuse ein Positionssensor ausgebildet, der die axiale Bewegung des Kolbens über den Positionsgeber erfasst. Der Kolben kann bei dieser Ausführungsvariante frei drehen, wobei eine Integration eines kreisförmig umlaufenden Positionsgebers aufwendig ist.
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Die gattungsgemäße
DE 10 2015 207 641 A1 zeigt einen Hauptbremszylinder mit einem Kolben, an dem ein Positionsgeber in Form eines Magnets ausgebildet ist. Radial außerhalb des Gehäuses ist ein Positionssensor ausgebildet. Der Kolben ist innerhalb des Gehäuses axial beweglich und über eine Drehsicherung rotatorisch gegenüber dem Gehäuse ausgerichtet. Dadurch wird zugleich eine rotatorische Ausrichtung des Positionsgebers gegenüber dem Positionssensor erreicht. Die Drehsicherung ist durch ein Blechelement ausgebildet, welches an dem Gehäuse befestigt ist und über einen Blechstreifen axial in eine Nut des Kolbens eingreift. Dieser Aufbau bedingt eine große axiale Länge des Hauptbremszylinders.
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Es ist daher Aufgabe einen Hauptbremszylinder mit einer Sensorik bereitzustellen, der einen einfachen Aufbau aufweist und zudem in seiner axialen Länge reduziert ausgebildet ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Hauptbremszylinder gemäß dem Patentanspruch 1. Den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausführungsvarianten beschrieben.
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Der Hauptbremszylinder ist für ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Insbesondere handelt es sich hierbei um ein Hauptbremszylinder in Form eines integrierten Bremssystems. Ein solches integriertes Bremssystem umfasst eine Mehrzahl von Bremsfunktionen innerhalb eines einzigen Moduls.
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Der Hauptbremszylinder umfasst ein Gehäuse, einen Kolben, einen Positionsgeber und einen Positionssensor. Das Gehäuse ist günstigerweise als Hydraulikblock ausgebildet, der zur Aufnahme von Ventilen, einem Kolben, gegebenenfalls eines Primärkolbens und eines Sekundärkolbens, und / oder einer Plungeranordnung ausgeführt ist. Der Kolben, im Weiteren insbesondere der Primärkolben, dient als Krafteingangselement, welches mit einem Bremspedal in Wirkverbindung steht. Bei einer Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer wird der Kolben axial bewegt. Der Positionsgeber ist an dem Kolben angeordnet oder mit diesem derart verbunden, dass der Positionsgeber mit dem Kolben eine gemeinsame axiale Bewegung durchführt. Insbesondere ist der Positionsgeber durch einen Magneten ausgebildet. Die axiale Bewegung des Kolbens wird von einem Positionssensor erfasst, der an dem Gehäuse angeordnet ist, insbesondere außen an dem Gehäuse.
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Das Gehäuse und der gegenüber dem Gehäuse axial bewegliche Kolben stellen gemeinsam einen Druckraum zur Aufnahme eines Fluids bereit. Das Fluid ist günstigerweise eine Flüssigkeit, insbesondere eine Bremsflüssigkeit. Der Druckraum ist über Dichtelemente, beispielsweise Dichtungsringe abgedichtet. Bei einer axialen Bewegung des Kolbens wird ein Volumen des Druckraums verändert, wodurch das Fluid aus dem Druckraum gefördert wird. Das Gehäuse kann beispielsweise ein oder mehrteilig ausgebildet sein.
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Der Positionsgeber ist ausgebildet mit dem Kolben eine gemeinsame Bewegung auszuführen und der Positionssensor ist an dem Gehäuse angeordnet. Der Positionsgeber ist dementsprechend unmittelbar oder mittelbar an dem Kolben angeordnet oder an diesem befestigt. Bei einer mittelbaren Anordnung des Positionsgebers an dem Kolben ist der Positionsgeber selbst an einem Bauteil angeordnet, welches wiederum eine gemeinsame Bewegung mit dem Kolben ausführt. Dies kann, wie im Weiteren noch erläutert wird, beispielsweise ein Führungselement sein. Der Positionssensor ist günstigerweise an dem Gehäuse befestigt.
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Weiterhin ist an dem Kolben ein Führungselement angeordnet oder ausgebildet, welches zur Bereitstellung einer definierten rotatorischen Ausrichtung des Positionsgebers gegenüber dem Gehäuse mit einem Führungsabschnitt des Gehäuses zusammenwirkt. Das Führungselement kann einteilig durch den Kolben ausgebildet sein oder als gesondertes Bauteil mit dem Kolben verbunden sein. Die Verbindung oder Befestigung des Führungselements an dem Kolben ist entweder drehfest oder drehbar gegenüber dem Kolben ausgebildet. Insbesondere führen der Kolben und das Führungselement somit eine gemeinsame axiale Bewegung durch. Der Führungsabschnitt ist günstigerweise einteilig durch das Gehäuse ausgebildet oder durch ein Bauteil, welches an dem Gehäuse angeordnet oder befestigt ist. Diese Vorrichtung zur Bereitstellung einer definierten rotatorische Ausrichtung wird im Weiteren auch als Drehsicherung bezeichnet und umfasst zumindest das Führungselement sowie den Führungsabschnitt.
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Durch die rotatorische Ausrichtung des Positionsgebers gegenüber dem Gehäuse und damit auch gegenüber dem Positionssensor stellt dieser Hauptbremszylinder eine sichere Erfassung der axialen Position des Kolbens bereit. Zudem wird dadurch ein kostengünstiger und axial kompakter Hauptbremszylinder bereitgestellt.
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Im Weiteren werden vorteilhafte Ausführungsvarianten des Hauptbremszylinders erläutert.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Führungselement und der Führungsabschnitt innerhalb des Druckraums angeordnet sind.
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Dadurch wird eine rotatorische Position des Positionsgebers gegenüber dem Gehäuse festgelegt. Auch bei einer axialen Bewegung bleibt die rotatorische Position des Positionsgebers unverändert. Zudem kann durch die Anordnung innerhalb des Druckraums eine axial kurze Ausführung des Hauptbremszylinders bereitgestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsvariante ist der Positionsgeber axial zu der Mittelachse des Kolbens verschoben.
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Durch diese Verschiebung aus der axialen Mittelachse ist der Positionsgeber näher an dem Positionssensor positioniert. Die Funktionsfähigkeit des Positionssensors ist gerade dann optimal, wenn der Positionsgeber innerhalb eines Mindest- und Höchstabstandes zu dem Positionssensor angeordnet ist und auch bei einer axialen Bewegung innerhalb dieses Abstandsfensters verbleibt. Zusammen mit der rotatorischen Ausrichtung kann somit eine optimale Erfassung der Axialposition des Kolbens erreicht werden.
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Mit besonderem Vorteil ist das Führungselement durch den Kolben ausgebildet oder an dem Kolben angeordnet.
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Das Führungselement kann einteilig mit dem Kolben ausgebildet sein, wodurch ist der gesamte Kolben in seiner rotatorischen Ausrichtung gegenüber dem Gehäuse definiert ausgerichtet. Ebenso kann das Führungselement als ein gesondertes Bauteil, welches insbesondere ein- oder mehrteilig ausgeführt sein kann, an dem Kolben angeordnet sein. Das Führungselement ist hierbei drehfest oder drehbar an dem Kolben angeordnet. Bei der Ausführung eines separaten Führungselements können der Kolben und das Führungselement aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Günstigerweise ist der Kolben aus Aluminium und das Führungselement aus einem Kunststoff ausgebildet. Der Kolben ist dadurch kostengünstig und einfach herzustellen, da dessen Form einfach ausgeführt ist. Das Führungselement weist demgegenüber eine komplexere Form auf, beispielsweise einen Schlitten, der mit einer Führungsnut des Führungsabschnitts des Druckraums zusammenwirkt. Diese komplexe Form kann auf einfach Art und Weise als Kunststoffteil hergestellt werden. Durch die Wahl verschiedener Materialien lassen sich besonders vorteilhaft verschiedenste Ausgestaltungsvarianten der Drehsicherung ausführen.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Führungselement drehfest oder drehbar mit dem Kolben verbunden ist.
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Bei einer drehfesten Verbindung zwischen Führungselement und Kolben ist der Positionsgeber günstigerweise an dem Kolben oder an dem Führungselement ausgebildet, da hierbei beide eine definierte rotatorische Ausrichtung gegenüber dem Gehäuse und somit auch gegenüber dem Positionssensor aufweisen. Bei einer drehbaren Verbindung zwischen Führungselement und Kolben ist der Positionsgeber an dem Führungselement ausgebildet. Hierbei kann sich der Kolben bei einwirkenden Kräften in Umfangsrichtung frei, also unabhängig von der Drehsicherung, um seine Mittelachse drehen. Dem gegenüber ist das Führungselement rotationsfest mit dem Positionsgeber ausgebildet. Der Kolben kann somit eine Relativdrehung gegenüber dem Führungselement und dem Positionsgeber ausführen.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Führungselement ein Schlitten aufweist.
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Dieser Schlitten ist vorzugsweise einteilig mit dem Führungselement ausgebildet und tritt mit dem Führungsabschnitt des Gehäuses in Kontakt. Der Führungsabschnitt weist günstigerweise eine Führungsnut auf, in die der Schlitten eingreift. Bei einer auf das Führungselement einwirkenden Drehmoment stützt sich das Führungselement über die Flanken des Schlittens gegenüber den Flanken des Führungsabschnitts ab, insbesondere einer an Flanken einer in Axialrichtung länglich ausgebildeten Führungsnut. Dadurch wird eine Drehbewegung des Führungselements gegenüber dem Gehäuse verhindert. Dementsprechend ist auch der Positionsgeber rotatorisch gegenüber dem Gehäuse und auch gegenüber dem Positionssensors festgelegt. Dadurch wird eine optimale Detektion der axialen Position des Kolbens ermöglicht.
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Mit besonderem Vorteil ist der Führungsabschnitt durch eine an dem Gehäuse ausgebildete Führungsnut ausgeführt.
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Mit besonderem Vorteil ist das Gehäuse mehrteilig ausgebildet und weist ein Eingangs- und ein Ausgangsgehäuse auf.
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Das Eingangsgehäuse schließt das Ausgangsgehäuse zusammen mit dem Kolben druckdicht ab, so dass der Druckraum geschlossen ist. Der Kolben greift durch das Eingangsgehäuse axial hindurch und ist axial beweglich zu dem Eingangsgehäuse ausgebildet. Der Kolben und das Eingangsgehäuse sind über Dichtelemente, insbesondere Dichtringe, abgedichtet. Die zweiteilige Ausführung des Gehäuses und insbesondere des Ausgangsgehäuses ermöglicht eine sichere Abdichtung des Druckraums. Das Ausgangsgehäuse weist entsprechende Öffnungen, auch Fluidkanäle genannt, auf, durch die das innerhalb des Druckraums verdrängte Fluid gefördert werden kann. Mit besonderem Vorteil weist ein solches Ausgangsgehäuse auch weitere Fluidkanäle und Öffnungen für Ventile auf, die ein Fördern des Fluids zu den Bremsen bereitstellen. Mit besonderem Vorteil weist das Ausgangsgehäuse auch eine entsprechende Aufnahme für eine Plungeranordnung an, die als eine Pumpvorrichtung für das Fluid ausgebildet ist.
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In einer weiteren Ausführungsvariante weist der Kolben einen Hinterschnitt gegenüber dem Gehäuse, insbesondere dem Eingangsgehäuse, auf, der einen Anschlag bereitstellt und die axiale Beweglichkeit des Kolbens gegenüber dem Gehäuse begrenzt.
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Dieser Hinterschnitt stellt einen axialen Endanschlag bereit. Zur Bereitstellung des Anschlags weist der Hinterschnitt eine Kontaktfläche auf, die mit einer Kontaktfläche des Gehäuses an Kontakt treten kann. Günstigerweise ist der Hinterschnitt an dem Kolben durch einen Flansch, insbesondere einen kreisförmig umlaufenden Flansch, ausgebildet. Vorteilhafterweise ist die Kontaktfläche durch den Flansch oder eine Kontaktscheibe, die an dem Flansch angeordnet ist, ausgebildet. In einer alternativen Ausführungsvariante ist der Hinterschnitt an dem Kolben durch einen Sicherungsring, insbesondere einen Sprengring, ausgebildet, der in einer umlaufenden Nut des Kolbens angeordnet ist. Hierbei stellt der Sicherungsring die Kontaktfläche bereit. Dadurch ist ein besonders einfacher Aufbau des Kolbens bereitgestellt.
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Günstigerweise sind das Führungselement oder ein Schlitten des Führungselements und der Positionsgeber in Bezug auf eine Mittelachse des Kolbens als Rotationsachse rotatorisch versetzt zueinander angeordnet.
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Durch den rotatorischen Versatz von Führungselement zu Positionsgeber oder Schlitten des Führungselements zu Positionsgeber wird ein räumlicher Abstand zwischen diesen Beiden bereitgestellt, sodass Sensorik und Drehsicherung ausreichend Abstand voneinander an dem Gehäuse aufweisen. Insbesondere ist der Positionssensor in einer Aussparung des Gehäuses ausgebildet, die über eine Wand von dem Druckraum abgetrennt ist. Dementsprechend ist der Positionssensor besonders nah an dem Druckraum und auch nah an dem Positionsgeber angeordnet. Insbesondere ist auch die Aussparung für den Positionssensor gegenüber der Führungsnut des Führungsabschnitts in Umfangsrichtung beabstandet ausgebildet. Dies Ausführungsvariante ist besonders vorteilhaft, wenn der Schlitten und der Positionsgeber getrennt voneinander ausgebildet sind.
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Günstigerweise bildet das Führungselement eine Aufnahme für den Positionsgeber auf. Mit besonderem Vorteil liegen eine Sensoröffnung des Gehäuses zur Aufnahme eines Positionssensors und ein Führungsabschnitt, insbesondere eine Führungsnut, an dem Gehäuse einander gegenüber. Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Sensoröffnung und der Führungsabschnitt, insbesondere eine Führungsnut, ausschließlich durch eine Wand voneinander abgetrennt sind.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass der Positionsgeber innerhalb einer Aufnahme des Führungselements angeordnet ist.
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Dadurch wird ein besonders kompakter Aufbau bereitgestellt. Der Schlitten und somit auch der Positionsgeber sind gemeinsam außerhalb der Mittelachse des Kolbens angeordnet. Da das Führungselement und der Schlitten radial außen an dem Druckraum angeordnet sind ist eine besonders vorteilhafte Positionierung des Positionsgebers innerhalb des Hauptbremszylinders bereitgestellt. Dadurch wird eine sichere Detektionsfähigkeit der Axialposition des Kolbens bereitgestellt.
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Mit besonderem Vorteil ist das Führungselement durch eine Hülse ausgebildet, die an dem Kolben angeordnet ist.
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Die Hülse kann hierbei aus Kunststoff ausgeführt sein und wird über einen Teilbereich des Kolbens, beispielsweise einen zylinderförmigen Teilabschnitt des Kolbens, aufgeschoben. Die Hülse ist hierbei an dem Kolben verliersicher angeordnet. Zudem ist die Hülse günstigerweise frei drehbar gegenüber dem Kolben ausgeführt. Der Kolben kann sich somit unter Einwirkung eines Drehmoments frei drehen, wohingegen die Hülse deren Ausrichtung gegenüber dem Gehäuse über die Drehsicherung beibehält. Hierbei ist der Positionsgeber vorteilhafterweise innerhalb bzw. an der Hülse ausgebildet.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Führungselement über eine Schnappverbindung an dem Kolben befestigt ist.
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Eine solche Schnappverbindung ermöglicht eine einfache und verliersichere Anordnung des Führungselements an dem Kolben. Das Führungselement ist hierbei günstigerweise als Hülse ausgebildet. Bei einer solchen Schnappverbindung kann ein rotatorischer Freiheitsgrad problemlos bereitgestellt werden, in dem an dem Kolben eine rotatorisch umlaufende Einschnappkante aufweist. Die Schnappverbindung ist beispielsweise durch einen oder mehrere Schapphaken ausgeführt. Die Schnapphaken hintergreifen hierbei die Einschnappkante zur verliersicheren Anordnung an dem Kolben. Durch die Schnappverbindung wird eine einfache Montage ermöglicht.
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Mit besonderem Vorteil ist das Führungselement über ein Federelement axial gegenüber den Kolben vorgespannt.
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Hierbei ist das Führungselement günstigerweise als Hülse ausgebildet. Die Vorspannung erfolgt in axialer Richtung von dem Kolben weg. Dadurch wird das Führungselement, insbesondere dessen Schnapphaken, gegen die Einschnappkante gedrückt. Durch diese axiale Vorspannung wird die Schnappverbindung das Führungselements, insbesondere der Hülse, in einer definierten Position gehalten, die über die Einschnapphaken und die Einschnappkante definiert ist. Dementsprechend ist das Führungselement, insbesondere die Hülse, eindeutig und dauerhaft gegenüber dem Kolben positioniert. Das Federelement ist günstigerweise durch eine Wellfeder ausgebildet. Mit Vorteil ist zwischen dem Federelement und dem Führungselement, insbesondere der Hülse, eine Abstützscheibe angeordnet.
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Im Weiteren wird der Hauptbremszylinder beispielhaft und ausführlich anhand mehrerer Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsvariante eines Hauptbremszylinders mit Drehsicherung in perspektivischer Teilexplosionsdarstellung;
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Kolbens aus dem Hauptbremszylinder gemäß 1 in perspektivischer Teilexplosionsdarstellung;
- 3 a- c Hauptbremszylinder aus 1 in verschiedenen Querschnittsdarstellungen;
- 4 eine zweite Ausführungsvariante eines Hauptbremszylinders mit Drehsicherung in perspektivischer Darstellung und Teilexplosionsdarstellung;
- 5 eine perspektivische Darstellung des Kolbens aus dem Hauptbremszylinder gemäß 4 in perspektivischer;
- 6 Querschnitt des Hauptbremszylinders aus 4.
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Die 3a stellt den Schnitt AA durch die 3c dar. Die 3b stellt den Schnitt BB durch die 3c dar. Die 3c stellt den Schnitt CC durch die 3d dar.
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In der 1 ist ein Hauptbremszylinder 10 mit einer Drehsicherung in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Der Hauptbremszylinder 10 umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 12 mit einem Eingangsgehäuse 12a und einem Ausgangsgehäuse 12b. Des Weiteren umfasst der Hauptbremszylinder 10 einen Kolben 14, der axial beweglich gegenüber dem Gehäuse 12 ausgebildet ist. Das Gehäuse 12 und der Kolben 14 begrenzen einen Druckraum 16. Der Druckraum 16 wird durch das Eingangsgehäuse 12a, das Ausgangsgehäuse 12b und den Kolben 14 umschlossen. An dem Ausgangsgehäuse 12b sind Dichtungen 18 ausgebildet, die den Druckraum abdichten. Zudem ist auch der Kolben gegenüber dem Eingangsgehäuse 12a abgedichtet. Der Kolben 14 ist mit einem Bremspedal des Kraftfahrzeugs verbindbar ausgebildet.
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Der Hauptbremszylinder 10 ist hierbei als integriertes Bremssystem ausgebildet. Dementsprechend weist das Ausgangsgehäuse 12b eine Öffnung 20 zur Aufnahme einer Plungeranordnung auf. Die Plungeranordnung, die hier nicht dargestellt ist, kann ein hydraulisches fluid, insbesondere eine Bremsflüssigkeit, des Bremssystems fördern und für die Betätigung der Bremsen bereitstellen. Zudem weist das Ausgangsgehäuse 12b Öffnungen für Ventile auf, die in dieser Darstellung jedoch nicht gezeigt sind.
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Zur Erfassung eines Fahrerbremswunsches und einer axialen Position des axial beweglichen Kolbens 14 ist ein Sensorvorrichtung ausgebildet. Diese Sensorvorrichtung umfasst einen Positionssensor 22, der lediglich in den 3 dargestellt ist. Der Positionssensor 22 ist hierbei zumindest teilweise oder vollständig innerhalb einer Sensoröffnung 24 des Gehäuses 12 angeordnet. Die Sensoröffnung 24 ist, wie in 3c zu erkennen ist, über eine Wand gegenüber dem Druckraum 16 abgetrennt.
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Die Sensorvorrichtung weist ebenso einen Positionsgeber 26 auf, der durch einen Magnet ausgebildet ist und an dem Kolben 14 ausgebildet ist. Der Positionsgeber 26 führt mit dem Kolben 14 eine gemeinsame Bewegung aus, wobei die axiale Position und somit auch die axiale Bewegung des Kolbens 14 über den Positionssensor 22 erfassbar ist. Der Positionsgeber 26 ist gemäß der 3c radial außermittig einer Mittelachse des Kolbens positioniert. Dadurch ist dieser näher an dem Positionssensor angeordnet als bei einer mittigen Anordnung. Durch diese Maßnahme wird die Erfassung des Positionsgebers 26 über den Positionssensor ermöglicht oder verbessert.
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Zudem umfasst der Hauptbremszylinder 10 eine Drehsicherung, welche den Positionsgeber in einer vorbestimmten rotatorischen Position hält. Die Drehsicherung 28 umfasst ein Führungselement 30, welches an dem Kolben 14 angeordnet ist sowie einen Führungsabschnitt 32, der durch das Gehäuse 12, insbesondere das Ausgangsgehäuse 12b ausgebildet ist.
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Das Führungselement 30 ist hierbei fest mit dem Kolben 14 verbunden und führt mit diesem eine gemeinsame translatorische sowie rotatorische Bewegung aus. Das Führungselement 30 weist hierbei einen Schlitten 34 auf, der mit einer Führungsnut 36 des Führungsabschnitts 32 zusammenwirkt. Dabei ist die Führungsnut 36 in axialer Richtung länglich ausgebildet und stellt entsprechende Kontaktflächen 36a, auch Flanken 36a genannt, bereit, die mit entsprechenden Kontaktflächen 34a des Schlittens 34, ebenfalls Flanken 34a genannt, zusammenwirken. Der Schlitten 34 gleitet bei einer Ausrückbewegung des Kolbens 14 in axialer Richtung innerhalb der Führungsnut 36. Dabei werden auf den Kolben 14 oder das Führungselement wirkende Drehmomente über die aneinander anliegenden Flanken 34a und 36a des Schlittens und der Führungsnut abgestützt. Dies ist besonders gut anhand der 3c erkennbar. Dadurch ist die rotatorische Ausrichtung des Führungselements 30 und somit auch des Kolbens 14 gegenüber dem Gehäuse 12 festgelegt. Der Positionsgeber 26 befindet sich somit jederzeit in einer optimalen Position gegenüber dem Positionssensor 22.
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Der Schlitten 34 verjüngt sich zu seiner frontalen Seite hin. Dadurch ist die Montage des Kolbens 14 gemeinsam mit dem Führungselement 30 an dem Gehäuse ist dadurch vereinfacht.
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Das Führungselement 30 ist günstigerweise als Kunststoffteil ausgebildet. Der Kolben 14 ist mit besonderem Vorteil aus Aluminium ausgeführt. Die Verbindung bzw. Befestigung zwischen dem Führungselement 30 und dem Kolben 14 erfolgt über entsprechende Stifte, die in der 2 besonders gut zu erkennen sind. Diese greifen in entsprechende Öffnungen des Kolbens 14 und des Führungselements 30 ein und stellen eine drehfeste Verbindung zwischen Kolben 14 und Führungselement 30 bereit. Die Stifte können beispielsweise über eine Presspassung, Übergangspassung oder Lospassung realisiert sein. Alternativ können die Stifte 38 auch einteilig durch das Führungselement 30 ausgebildet sein.
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Wie man in der 3a und b erkennt, handelt es sich bei dem Kolben 14 um einen Primärkolben einer Mehrkolbenanordnung. Dabei ist zudem auch ein Sekundärkolben innerhalb des Hauptbremszylinders ausgebildet ist. Auf dessen Aufbau soll im Weiteren jedoch nicht genau eingegangen werden. Es ist jedoch zu erwähnen, dass der Sekundärkolben sich gegenüber dem Gehäuse mit Hilfe von Federelementen abstützt und auch über das Federelement 40 eine axiale Kraft auf den Kolben 14 bereitstellt. Das Führungselement 14 ist gemäß dieser Ausführung oder auch allgemein axial in Richtung des Kolbens vorgespannt, insbesondere über ein oder mehrere Federelemente. Dadurch kann sich das Führungselement nach der Montage des Hauptbremszylinders nicht mehr in axialer Richtung von dem Kolben 14 abheben, so dass über die Stifte 38 eine drehfeste Befestigung bereitgestellt ist.
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Neben den Stiften 38 wirkt auch der außermittig angeordnete Positionsgeber 26 als eine Art Stift, da dieser, wie in 3a und b zu erkennen ist in entsprechenden Aussparungen des Führungselements 30 sowie des Kolbens 14 angeordnet sind. Durch die Anordnung der Stifte 38 und dem Magneten 26 sowie den entsprechenden Aussparungen in Führungselement 30 und Kolben 14 ist eine eindeutige Ausrichtung vorgegeben, so eine Fehlmontage ausgeschlossen ist.
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An dem Kolben 14 sind zudem Entlüftungsbohrungen 42 ausgebildet, über die der Druckraum über ein Fluidreservoir entlüftet werden kann. Das Führungselement 30 weist zudem eine Scheibe 44 auf, die als Anlagefläche für das Federelement 40 dient.
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In der 3a und 3b ist zu erkennen, dass der Kolben einen Flansch 46 aufweist, der einteilig mit dem Kolben 14 ausgebildet ist und eine Hinterschneidung der Kolbendurchführungsöffnung des Eingangsgehäuses 12a bereitstellt. Eingangsgehäuseseitig des Flansches 46 ist des Weiteren eine Anschlagscheibe 48 an dem Flansch angeordnet. Diese Anschlagscheibe 48 bildet eine Kontaktfläche aus, die mit einer korrespondierenden Kontaktfläche des Eingangsgehäuses 12a in Anlagekontakt treten kann. Dadurch wird ein Anschlag 49 bereitgestellt, der eine Begrenzung der axialen Bewegung des Kolbens 14 bereitstellt.
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Durch eine derartige Konstruktion ist ein besonders kompakter Aufbau in axialer Richtung möglich. Weiterhin ist zu erwähnen, dass eine Abdichtung des zylinderförmigen Druckraums, der durch die Führungsnut 36 unterbrochen wird, durch das Eingangsgehäuse 12a und den Dichtungen 18 sicher abgedichtet werden kann.
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In den 4 bis 6 ist ein weiterer Hauptbremszylinder mit einer Drehsicherung für den Positionsgeber dargestellt. Dieser Hauptbremszylinder 100 ist ähnlich zu dem Hauptbremszylinder 10 aufgebaut. Dementsprechend werden hier lediglich die Unterschiede detailliert ausgeführt und beschrieben. Die Ausführungen des Hauptbremszylinders 10 gelten entsprechend sinngemäß für den Hauptbremszylinder 100.
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Der Hauptbremszylinder 100 umfasst ein Gehäuse 102 mit einem Eingangsgehäuse 102a, einem Ausgangsgehäuse 102b und einem Kolben 104. Das Eingangsgehäuse 102a, das Ausgangsgehäuse 102b und der Kolben 104 stellen einen Druckraum 106 für ein Fluid, insbesondere eine Bremsflüssigkeit, bereit. Auch der Hauptbremszylinder 100 ist als integriertes Bremssystem ausgebildet.
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Das Ausgangsgehäuse 102 weist zudem eine Sensoröffnung 108 auf, die einen Positionssensor 110 aufnimmt.
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Innerhalb des Druckraums ist ein Positionsgeber 112 ausgebildet, der hierbei durch zwei Magnete ausgeführt ist. Der Positionsgeber 112 ist mittelbar an dem Kolben 104 angeordnet und führt mit diesem eine gemeinsame translatorische Bewegung in axialer Richtung durch. Hierbei ist der Positionsgeber 112 durch zwei axial zueinander angeordnete, im wesentlichen Identische Magnete ausgebildet. Alternativ kann der Positionsgeber auch durch einen einzigen oder durch mehrere unterschiedlichen Magneten ausgebildet sein.
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Der Positionsgeber 112 ist, wie in 4 und 5 zu erkennen, an einer Aufnahme 116 eines Führungselements 114 angeordnet. Die Aufnahme 116 stellt zwei Kammern bereit in welche die Magnete des Positionsgebers 112 eingesetzt sind. Diese werden über einen Klipmechanismus festgehalten. Dadurch lassen sich die Magnete auf einfache Art und Weise an dem Führungselement 114 befestigen. Die Aufnahme 116 ist radial außen an eine Hülse 114a des Führungselements 114 angeordnet. Die Aufnahme und die Hülse 114a sind hierbei einteilig durch ein Kunststoffspritzstoffteil ausgebildet.
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Die Aufnahme 116 bildet zugleich den Schlitten 118 des Führungselements 114 aus. Der Schlitten 118 ist wie auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Hauptbremszylinders 10 zum Zusammenwirken mit einem Führungsabschnitt 120 des Ausgangsgehäuses 102b ausgebildet. Der Führungsabschnitt 120 weist eine in axialer Richtung längliche Führungsnut auf, innerhalb der der Schlitten 118 gemeinsam mit dem Kolben 104 eine transversale Bewegung durchführen kann. Hierfür sind an der Führungsnut 122 entsprechende Kontaktflächen bzw. Flanken 122a und an dem Schlitten 118 entsprechende Kontaktflächen bzw. Flanken 118a ausgebildet. Dadurch kann sich das Führungselement 114 bei einem auf den Kolben 104 oder auf das Führungselement 114 wirkenden Drehmoment an dem Führungsabschnitt 122 über den Schlitten abstützen. Hierdurch ist eine rotatorische Ausrichtung des Positionsgebers 112 und somit auch des Führungselements 114 gegenüber dem Gehäuse 112 und somit auch gegenüber dem Positionssensor 110 festgelegt. An der Aufnahme 116 bzw. dem Schlitten 118 sind hierbei entsprechende in radialer Richtung weisende Fahnen ausgebildet, die einerseits die Befestigung des Positionsgebers 112 bereitstellen, insbesondere über einer Verklipsung, sowie zugleich die Kontaktflächen 118a des Führungselements ausbilden.
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In der 5 ist zu erkennen, dass das Führungselement 114 an seiner Hülse 114a entsprechende Schnappverbindungen 114b aufweist. Das Führungselement 114 wird bei der Montage über seine Hülse 114 auf einen zylindrischen Endabschnitt des Kolbens 104 aufgeschoben. Dabei weist der Endabschnitt des Kolbens einen entsprechende kreisförmig umlaufende Schnappnut auf, in welche die Schnapphaken 114b einschnappen können. Das Führungselement 114 ist dadurch gegenüber dem Kolben 104 axial festgelegt, kanns sich aber dennoch rotatorisch gegenüber dem Kolben verdreht.
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Des Weiteren ist zwischen dem Führungselement 114 und dem Kolben 104 eine Abstützscheibe 124 sowie ein Federelement 126 ausgebildet. Das Federelement 126, welches als Wellfeder ausgebildet ist, stützt sich hierbei axial an einer kreisförmig umlaufenden Kontaktfläche des Kolbens 104 ab und andererseits an der Abstützscheibe 124. Die Abstützscheibe 124 ist hierbei in Anlagekontakt mit dem Führungselement 114 und stellt eine widerstandsfähige Kontaktfläche für das Führungselement 114 bereit. Im montierten Zustand des Führungselements 114 an dem Kolben 104 stellt das Federelement 126 eine axiale Vorspannung auf das Führungselement 114 und zwar von dem Kolben 104 weg bereit. Dadurch stehend die Schnapphaken 114b jederzeit in vorgespannten Anlagekontakt mit der Schnappnut. Dadurch wird ein Montagespiel ausgeglichen, sodass zu jedem Zeitpunkt eine definierte axiale Relativposition von dem Führungselement 114 und somit auch dem Positionsgeber 112 gegenüber dem Kolben 104 besteht. Wie bereits erwähnt, kann sich der Kolben 104 frei gegenüber dem Führungselement 114 drehen und bei einem wirkenden Drehmoment frei drehen. Ein solches Drehmoment wird beispielsweise durch das Federelement 128, welches auch bei diesem Aufbau eine axiale Vorspannung des Sekundärkolbens gegenüber dem Primärkolben, also dem Kolben 104 bereitgestellt. Dies erfolgt bei einer axialen Komprimierung der Schraubenfeder 128, bei der diese in sich eine Drehung ausführt und diese Drehung an den Kolben 104 weitergibt. Das Federelement greift durch die Hülse hindurch und steht in direktem Anlagekontakt mit dem Kolben 104.
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Wie in 5 und 6 gut zu erkennen ist, stellt auch bei dieser Ausführungsvariante der Kolben 104 gegenüber dem Eingangsgehäuse 102a einen Hinterschnitt bereit. Dieser wird hierbei durch einen Sicherungsring oder Sprengring 130 bereitgestellt, der innerhalb einer kreisförmig umlaufenden Nut 132 des Kolbens 104 angeordnet ist.
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Auch diese zweite Ausführungsvariante des Hauptbremszylinders ist einfach ausgebildet, axial kompakt und kostengünstig auszuführen.
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Mithilfe des Positionssensors der vorbeschriebenen Hauptbremszylinder lässt sich die Position des Positionsgebers direkt erfassen. Grundsätzlich wäre die Ermittlung der Position auch über die Erfassung einer Relativbewegung ermittelbar. Der Positionssensor ist hierbei grundsätzlich nicht auf einen bestimmten Sensortyp oder ein bestimmtes Messverfahren eingeschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hauptbremszylinder
- 12
- Gehäuse
- 12a
- Eingangsgehäuse
- 12b
- Ausgangsgehäuse
- 14
- Kolben
- 16
- Druckraum
- 18
- Dichtung
- 20
- Öffnung
- 22
- Positionssensor
- 24
- Sensoröffnung
- 26
- Positionsgeber / Magnet
- 28
- Drehsicherung
- 30
- Führungselement
- 32
- Führungsabschnitt
- 34
- Schlitten
- 34a
- Kontaktfläche / Flanke
- 36
- Führungsnut
- 36a
- Kontaktfläche / Flanke
- 38
- Stifte
- 40
- Federelement
- 42
- Entlüftungsbohrung
- 44
- Scheibe
- 46
- Flansch
- 48
- Kontaktscheibe
- 49
- Anschlag
- 100
- Hauptbremszylinder
- 102
- Gehäuse
- 102a
- Eingangsgehäuse
- 102b
- Ausgangsgehäuse
- 104
- Kolben
- 106
- Druckraum
- 108
- Sensoröffnung
- 110
- Positionssensor
- 112
- Positionsgeber
- 114
- Führungselement
- 114a
- Hülse
- 114b
- Schnapphaken
- 116
- Aufnahme
- 118
- Schlitten
- 118a
- Kontaktfläche / Flanke
- 120
- Führungsabschnitt
- 122
- Führungsnut
- 122a
- Kontaktfläche / Flanke
- 124
- Abstützscheibe
- 126
- Federelement
- 128
- Federelement
- 130
- Sicherungsring
- 132
- Nut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012212525 A1 [0003]
- DE 102015207641 A1 [0004]
