DE102020109453A1

DE102020109453A1 - Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage, Bremskraftverstärker mit einer solchen elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinheit und Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit einem solchen Bremskraftverstärker

Info

Publication number: DE102020109453A1
Application number: DE102020109453.1A
Authority: DE
Inventors: Martin Struschka
Original assignee: ZF Active Safety GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2021-10-07
Also published as: CN113492821A; US20210309190A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage (1000), mit einem Gehäusekörper (122) und einem in einer Ausnehmung (150) des Gehäusekörpers (122) angeordneten Betätigungsglied (124), wobei das Betätigungsglied (124) an einem ersten Ende mit einem Bremspedal koppelbar ist und an einem zweiten, entgegengesetzten Ende mit einer Kraftfahrzeugbremse (400) koppelbar ist. Der Gehäusekörper (122) und das Betätigungsglied (124) sind zu einer Betätigung der Kraftfahrzeugbremse (400) in einer Einbremsrichtung verlagerbar angeordnet. Die elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) umfasst ferner ein Dämpfungselement (180, 180A, 180B), das in der Ausnehmung (150) des Gehäusekörpers (122) so angeordnet ist, dass es mit einer inneren Umfangsfläche (184) an einer äußeren Wand des Betätigungsglieds (124) reibschlüssig anliegt und mit einer äußeren, entgegengesetzten Umfangsfläche (186) an einer die Ausnehmung (150) begrenzenden Innenwand (170) des Gehäusekörpers (122) reibschlüssig anliegt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheiten für Kraftfahrzeug-Bremsanlagen. Konkret werden Aspekte im Zusammenhang mit der Unterdrückung von unerwünscht auftretenden Schwingungen bei dem Betrieb einer solchen Betätigungseinheit beschrieben.
Hintergrund
Bekannte elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheiten für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage sind beispielsweise dazu vorgesehen, einen vom Fahrer über das Bremspedal aufgebaute Betätigungskraft zu verstärken, so dass sich für den Fahrer der Kraftaufwand verringert. Dies geschieht häufig mithilfe eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators, der bei Ansteuerung eine Verstellbewegung einer oder mehrerer Komponenten bewirkt, mit welchen in einem Hauptbremszylinder ein Bremsdruck erhöht oder erzeugt wird. Bekannte elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheiten können auch alleine unabhängig von einer Betätigung des Bremspedals, beispielweise in einem autonomen Fahrbetrieb, den nötigen Bremsdruck durch Ansteuern des Aktuators aufbauen.
Bei Kraftfahrzeug-Bremsanlagen mit derartigen elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinheiten ist häufig das Bremspedal mechanisch mit den mittels des Aktuators bewegten Komponenten gekoppelt oder jedenfalls koppelbar. Dadurch kann bei einem Bremsvorgang beispielsweise im autonomen Fahrbetrieb das Bremspedal in Richtung des Fahrzeugbodens mitgeschleppt werden. Befindet sich ein Hindernis (wie beispielsweise ein Gegenstand oder ein Fuß des Fahrers) im Verstellweg des Bremspedals, also zwischen dem Bremspedal und dem Fahrzeugboden, werden die das Bremspedal mit dem elektrisch ansteuerbaren Aktuator verbindenden Komponenten vermehrt auf Zug beansprucht. Dadurch kann es zu einer Beschädigung der das Bremspedal mit den bewegten Komponenten verbindenden Komponenten aber auch zu einer Verletzung des eingeklemmten Fußes kommen.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es bekannt, ein elastisch verformbares Zwischenelement zwischen einer verbindenden Komponente und einer durch den Aktuator bewegten Komponente vorzusehen. Dieses Zwischenelement vermag die beispielsweise auf einen eingeklemmten Fuß wirkende Zug- oder Schleppkraft jedenfalls anfangs zu begrenzen, bis der weitere Bremskraftaufbau an ein anderes Aggregat übergeben wurde. Ein solches elastisch verformbares Zwischenelement ist beispielsweise aus der DE 10 2014 211 551 A1 und aus der WO 2017/215812 A1 bekannt.
Es wurde jedoch beobachtet, dass das aus dem Stand der Technik bekannte elastisch verformbare Zwischenelement keine ausreichende Dämpfung liefert, um während des Einklemmzustands auftretende Schwingungen der Betätigungseinheit zu vermeiden.
Kurzer Abriss
Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit für eine Kraftfahrzeugbremse anzugeben, welche weniger schwingungsanfällig ist.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit für eine Fahrzeugbremse vorgesehen, die einen Gehäusekörper mit einer Ausnehmung und ein in der Ausnehmung des Gehäusekörpers angeordnetes Betätigungsglied aufweist, wobei das Betätigungsglied an einem ersten Ende mit einem Bremspedal koppelbar ist und an einem zweiten, entgegengesetzten Ende mit einer Fahrzeugbremse koppelbar ist. Der Gehäusekörper und das Betätigungsglied sind zu einer Betätigung der Fahrzeugbremse in einer Einbremsrichtung verlagerbar angeordnet. Die Betätigungseinheit weist ferner ein Dämpfungselement auf, das in der Ausnehmung des Gehäusekörpers so angeordnet ist, dass es mit einer inneren Umfangsfläche an einer äußeren Wand des Betätigungsglieds reibschlüssig anliegt und mit einer äußeren, entgegengesetzten Umfangsfläche an einer die Ausnehmung begrenzenden Innenwand des Gehäusekörpers reibschlüssig anliegt. Die elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit kann dazu vorgesehen sein, die durch die Betätigung eines Bremspedals bereitgestellte Bremskraft zu verstärken. Die elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit kann auch dazu vorgesehen, unabhängig von der Betätigung des Bremspedals eine Bremskraft bereitzustellen, beispielsweise in einem autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb.
Die elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit kann direkt oder indirekt, beispielweise über ein Getriebe, wirken. Das Getriebe kann funktional zwischen einem elektrisch ansteuerbaren Elektromotor der Betätigungseinheit und dem verlagerbaren Gehäusekörper vorgesehen sein.
Das Betätigungsglied kann nur teilweise in der Ausnehmung des Gehäusekörpers aufgenommen sein. Insbesondere kann das Betätigungsglied so in dem Gehäusekörper aufgenommen sein, dass es relativ zu dem Gehäusekörper verlagerbar ist, in der Einbremsrichtung und in einer zur Einbremsrichtung entgegengesetzten Richtung. Das Betätigungsglied kann insbesondere durch Betätigung des Bremspedals in die Einbremsrichtung verlagert werden und mittels der Rückstellkraft einer Rückstellfeder und/oder eines Hauptbremszylinders wieder in eine Ruheposition zurückverlagert werden. Das Betätigungsglied kann direkt oder indirekt bei einer Verlagerung in Einbremsrichtung auf einen Druckkolben eines Hauptbremszylinders einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage zur Bereitstellung eines Bremsdrucks einwirken. Die Kopplung kann mechanisch und/oder hydraulisch erfolgen. Die Kopplung mit dem Bremspedal kann über eine oder mehrere Krafteingangsglieder erfolgen. Insbesondere kann das Betätigungsglied im Fahrzeug fest mit dem Bremspedal gekoppelt sein, so dass es immer mit dem Bremspedal gekoppelt ist. Das Betätigungsglied kann als Betätigungsstange mit im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt ausgebildet sein.
Das Betätigungsglied kann ferner mit dem Gehäusekörper gekoppelt sein, so dass einer Verlagerung des Gehäusekörpers auch zu einer Verlagerung des Betätigungsglieds führen kann. Das Betätigungsglied kann insbesondere über weitere Komponenten der Betätigungseinheit mit dem Gehäusekörper gekoppelt sein.
Der Gehäusekörper kann Teil eines Gehäuses der Betätigungseinheit oder eines Aktuators sein. Bei einer elektrischen Ansteuerung der Betätigungseinheit wird der Gehäusekörper zu einer Betätigung der Fahrzeugbremse in der Einbremsrichtung verlagert. Der Gehäusekörper kann auch direkt oder indirekt mit einem Druckkolben des Hauptbremszylinders gekoppelt sei, so dass eine Verlagerung des Gehäusekörpers zu einer Verlagerung des Druckkolbens und damit zum Aufbau eines Bremsdrucks führt. Ferner kann der Gehäusekörper mit dem Betätigungsglied gekoppelt sein, so dass eine Verlagerung des Gehäusekörpers auch zu einer Verlagerung des Betätigungsglieds führt.
Das Dämpfungselement weist eine erste Reibfläche (äußere Umfangsfläche) auf, die den Gehäusekörper reibschlüssig kontaktiert, und eine zweite Reibfläche (innere Umfangsfläche), die das Betätigungsglied reibschlüssig kontaktiert. Mit der ersten Reibfläche ist das Dämpfungselement in manchen Implementierungen mit dem Gehäusekörper ortsfest verankert. Mit der zweiten Reibfläche liegt das Dämpfungselement reibschlüssig an dem Betätigungsglied an. Bei in der elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinheit auftretenden Schwingungen, insbesondere zwischen dem Gehäusekörper und dem Betätigungsglied, können die Schwingungen durch die mittels der Reibflächen, insbesondere mittels der zweiten Reibfläche, bestehende Reibung gedämpft werden. Auch können Schwingungen zwischen dem Gehäusekörper und dem Betätigungsglied gedämpft werden, die einen Richtungsanteil in einer Richtung parallel zur Erstreckung der zweiten Reibfläche haben.
Das Dämpfungselement kann eine Anlagefläche aufweisen, die sich an einer Anlageschulter des Gehäusekörpers abstützt. Die Anlageschulter kann die Ausnehmung seitlich begrenzen, insbesondere in Richtung des zweiten Endes des Betätigungsglieds, also in Richtung der Kraftfahrzeugbremse. Die Anlagefläche kann sich quer zu den inneren und äußeren Umfangsflächen des Dämpfungselements erstrecken. Die Anlagefläche kann der Kraftfahrzeugbremse zugewandt sein. Eine der Anlagefläche gegenüberliegende, weitere Anlagefläche des Dämpfungselements kann sich an einer Rückstellfeder abstützen, die in der Ausnehmung des Gehäusekörpers angeordnet ist.
Die Höhe der Reibung kann insbesondere über die Ausgestaltung, beispielsweise die Größe und Rauigkeit, der zweiten Reibfläche (inneren Umfangsfläche) eingestellt werden. Die Höhe der Reibung kann auch über das Material des Dämpfungskörpers und insbesondere der Reibfläche bestimmt werden. Die innere Umfangsfläche kann von einer separaten Reibhülse gebildet werden, die das Betätigungsglied jedenfalls bereichsweise umgibt. Das Dämpfungselement kann einstückig ausgebildet sein.
Das Dämpfungselement kann beispielsweise dann zum Tragen kommen, wenn in einem autonomen Fahrbetrieb das Bremspedal bei einer Bewegung des Gehäusekörpers in der Einbremsrichtung durch die Kopplung zum Gehäusekörper mitgeschleppt wird. Befindet sich in dem Verstellweg des Bremspedals ein Hindernis, wirkt der Mitschleppbewegung eine Rückhaltekraft entgegen. Durch die Rückhaltekraft kann es zur Schwingungsneigung in der elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinheit kommen, und insbesondere zwischen den durch die elektrische Ansteuerung bewegten Teilen und den Verbindungskomponenten zu dem Bremspedal. Diese Schwingungsneigung kann durch das Dämpfungselement jedenfalls reduziert werden.
In einer Weiterbildung ist wenigstens eine der Umfangsflächen des Dämpfungselements in einer zu einer radialen Richtung des Dämpfungselements senkrechten Richtung wenigstens bereichsweise verlängert ausgebildet. Die wenigstens eine der Umfangsflächen ist insbesondere bezüglich einer Umfangsfläche wenigstens bereichsweise verlängert, die sich durch die Abmessungen eines zentralen Grundkörpers des Dämpfungselements definiert, der von der Umfangsfläche beabstandet ist. Die wenigstens eine Reibfläche ist also beispielsweise über den eigentlichen Grundkörper des Dämpfungselements hinaus verlängert ausgebildet. Die Verlängerung kann so sein, dass nur einer oder mehrere Bereiche der wenigstens einen Reibfläche vergrößert ausgebildet sind, oder dass die gesamte wenigstens eine Reibfläche vergrößert ausgebildet ist, im Vergleich zu der nur durch den Grundkörper gebildeten inneren Umfangsfläche und/oder äußeren Umfangsfläche. Die wenigstens eine Umfangsfläche ragt beispielsweise mindestens bereichsweise über den Grundkörper hinaus, etwa in einer zu der radialen Richtung des Dämpfungselements senkrechten Richtung (in axialer Richtung des Dämpfungselements). In einer Ausgestaltung kann beispielsweise die innere Umfangsfläche wenigstens bereichsweise verlängert sein und größer sein als die äußere Umfangsfläche. Die innere Umfangsfläche kann eine Reibhülse bilden, die seitlich über den Grundkörper des Dämpfungselements hinausragt. In einer anderen Ausgestaltung kann nur oder zusätzlich zu der inneren Umfangsfläche die äußere Umfangsfläche wenigstens bereichsweise verlängert ausgebildet sein. Die wenigstens bereichsweis verlängerten Bereiche bilden einen äußeren Kragen, der die Reibfläche zum Gehäusekörper im Vergleich zu einer Ausgestaltung ohne Kragen vergrößert. Mittels des äußeren Kragens kann die reibschlüssige Verankerung bezüglich des Gehäusekörpers verbessert werden.
In einer weiteren Weiterbildung kann das Dämpfungselement scheibenförmig ausgebildet sein, insbesondere kann das Dämpfungselement einen scheibenförmigen Grundkörper aufweisen. Der Grundkörper des Dämpfungselements kann also eine größere Erstreckung in einer radialen Richtung als in einer zur radialen Richtung senkrechten Richtung haben. Die Erstreckung in der zur radialen Richtung senkrechten Richtung bestimmt eine Dicke des Dämpfungselements. Die zur radialen Richtung senkrechte Richtung ist eine axiale Richtung des Dämpfungselements, die auch eine axiale Richtung des Betätigungsglieds sein kann. Der Querschnitt des scheibenförmigen Dämpfungselements senkrecht zu einer Längsachse der Betätigungseinheit muss nicht notwendigerweise kreisförmig sein, er kann auch beispielsweise eine mehreckige Form aufweisen.
In einer noch weiteren Weiterbildung kann das Dämpfungselement das Betätigungsglied wenigstens bereichsweise in Umfangsrichtung des Betätigungsglieds umgeben. Das Dämpfungselement kann das Betätigungsglied zumindest teilweise oder abschnittsweise umgeben. In einer Ausgestaltung kann die innere Umfangsfläche des Dämpfungselements eine zentrale Öffnung des Dämpfungselements begrenzen. Das Betätigungsglied kann dann durch die zentrale Öffnung durchgeführt sein und von der inneren Umfangsfläche teilweise oder vollständig umgeben sein. Die zentrale Öffnung kann eine Öffnung mit kreisförmigem Querschnitt sein, beispielweise wenn das Betätigungsglied einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Die wenigstens eine der Umfangsflächen des Dämpfungselements kann in einer Ausgestaltung in Umfangsrichtung angeordnete, voneinander beabstandete Fortsätze aufweisen, die die wenigstens eine Umfangsfläche des Dämpfungselements in einer zu der radialen Richtung des Dämpfungselements senkrechten Richtung bereichsweise verlängern. Die Fortsätze können jede Form aufweisen, sie können beispielsweise krallenförmig oder laschenförmig, gleichmäßig geformt oder zugespitzt sein. Sie können mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sein, sie können aber auch unregelmäßig voneinander beabstandet sein.
Die reibschlüssige Verankerung bezüglich des Gehäusekörpers kann noch dadurch erhöht werden, dass dann, wenn die äußere Umfangsfläche des Dämpfungselements in einer zu der radialen Richtung des Dämpfungselements senkrechten Richtung wenigstens bereichsweise verlängert ausgebildet ist, die verlängerte äußere Umfangsfläche elastisch vorgespannt an der Innenwand des Gehäusekörpers anliegt. Die elastische Vorspannung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Außendurchmesser des Dämpfungskörpers im Bereich der Fortsätze größer ist als der Innendurchmesser der Ausnehmung an der Stelle, die für den Einbau des Dämpfungselements vorgesehen ist.
Bei einer Ausgestaltung des Dämpfungselements mit dem inneren Kragen und dem äußeren Kragen können die innere Umfangsfläche des Dämpfungselements und die äußere Umfangsfläche des Dämpfungselements in der gleichen Richtung wenigstens bereichsweise verlängert ausgebildet sein, oder, alternativ hierzu, die innere Umfangsfläche des Dämpfungselements und die äußere Umfangsfläche des Dämpfungselements können in entgegengesetzten Richtungen wenigstens bereichsweise verlängert ausgebildet sein. Der innere und der äußere Kragen können also beide im eingebauten Zustand in die gleiche Richtung zeigen, oder in zueinander entgegengesetzte, parallele Richtungen. In beiden Fällen verlaufen der innere und äußere Kragen im eingebauten Zustand im Wesentlichen parallel zur axialen Erstreckung des Betätigungsglieds.
Das Dämpfungselement kann einstückig ausgebildet sein. Es kann aber auch mehrstückig ausgebildet sein. Insbesondere kann die innere Umfangsfläche wenigstens teilweise durch eine separat ausgebildete Reibhülse gebildet sein. Die separat ausgebildete Reibhülse gibt in einer Variante die Reibungsfläche des Dämpfungselements zum Betätigungsglied vor. Die separat ausgebildete Reibhülse kann an dem inneren Kragen des inneren Umfangsrands befestigt sein. Durch die separate Ausbildung kann die Reibfläche unabhängig von dem Material und der Ausgestaltung des restlichen Dämpfungselements an die spezifischen Anforderungen angepasst werden.
Das Dämpfungselement kann prinzipiell aus jedem geeigneten Material gebildet sein. Es kann insbesondere aus Metall und/oder Kunststoff gebildet sein.
In einer Ausgestaltung kann die elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit eine Rückstellfeder aufweisen, die in der Ausnehmung angeordnet ist, wobei die Rückstellfeder ein erstes Ende aufweist, das an einer ersten Seitenfläche des Dämpfungselements anliegt, und ein zweites Ende aufweist, das an dem Betätigungsglied anliegt. Die Rückstellfeder kann dazu vorgesehen sein, das Betätigungsglied bezüglich des Gehäusekörpers in eine Ruheposition vorzuspannen, wenn keine Betätigungskraft auf das Betätigungsglied durch Betätigung des Bremspedals wirkt.
Die Rückstellfeder kann in einer Weiterbildung mit ihrem ersten Ende eine zweite Seitenfläche des Dämpfungselements in Anlage an einer Anlageschulter des Gehäusekörpers halten. Die Rückstellfeder kann so das Dämpfungselement bezüglich des Gehäusekörpers fixieren. Die Anlageschulter kann so ausgebildet sein, dass sie sich von einem äußeren Bereich des Gehäusekörpers in einen inneren Bereich des Gehäusekörpers erstreckt und so in die Ausnehmung hineinragt.
In einer möglichen Ausgestaltung kann die Rückstellfeder eine Spiralfeder sein, und wenigstens eine bereichsweise verlängerte innere Umfangsfläche kann in einen durch die Spiralfeder gebildeten Innenraum der Spiralfeder ragen. Der innere Kragen kann also in den durch die Windungen der Spiralfeder gebildeten Raum ragen. Auf diese Weise ist es in platzsparender Weise möglich, eine vergrößerte Reibfläche zum Betätigungsglied bereitzustellen, ohne dass die Funktion der Betätigungseinheit eingeschränkt wäre.
In dieser oder einer anderen Ausgestaltung kann ein elastisches Zwischenelement vorgesehen sein, das eine während einer, insbesondere autonomen, Betätigung der Fahrzeugbremse auf das Betätigungsglied wirkende Zug- oder Schleppkraft reduziert. Die reduzierte Zug- oder Schleppkraft kann eine der Einbremsrichtung entgegengesetzte Kraft, insbesondere Rückhaltekraft, sein. Das elastische Zwischenelement sorgt für einen allmählichen Anstieg der Zug- oder Schleppkraft, wobei gemäß der elastischen Eigenschaften des Zwischenelements deren Anstiegsrate definiert ist. Die auf das Betätigungsglied wirkende Zug- oder Schleppkraft kann über einen definierten Betätigungsweg reduziert werden, bis die elastische Verformungsfähigkeit des Zwischenelements aufgebraucht ist. Das elastische Zwischenelement kann aus einem elastischen Material wie beispielsweise aus einem Elastomer oder aus einem Gummi gebildet sein. Das elastische Zwischenelement kann auch als Federelement wirken. Das elastische Zwischenelement ist beispielsweise Teil einer das Betätigungsglied mit dem Gehäusekörper verbindenden Anordnung einer oder mehrerer Bauteile.
So kann in einer Weiterbildung die elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit ein Anschlagelement aufweisen, das eine Verlagerung des Betätigungsglieds relativ zu dem Gehäusekörper in einer zu der Einbremsrichtung entgegengesetzten Richtung ab einer Anschlagposition begrenzt. Die Verlagerung des Betätigungsglieds relativ zu dem Gehäusekörper kann also bis zu der Anschlagposition erlaubt sein und ab Erreichen der Anschlagposition nicht mehr erlaubt sein .Die Anschlagposition kann der oben beschriebenen relativen Ruheposition entsprechen. Das Anschlagelement kann mit dem Betätigungsglied verbunden sein und über eine Anschlagfläche das Betätigungsglied mit dem Gehäusekörper koppeln. In dieser Weiterbildung kann das elastische Zwischenelement in der Anschlagposition zwischen dem Anschlagelement und dem Gehäusekörper angeordnet sein.
In einer weiteren Variante kann das Betätigungsglied bei einer Verlagerung in der Einbremsrichtung und in einer zu der Einbremsrichtung entgegengesetzten Richtung bezüglich des Dämpfungselements beweglich angeordnet sein. Die reibschlüssige Verbindung zwischen dem Dämpfungselement und dem Betätigungsglied ist also so ausgestaltet, dass die Verlagerung des Betätigungsglieds bei einer Betätigung des Bremspedals nicht beeinträchtigt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Bremskraftverstärker bereitgestellt, der eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit gemäß der Offenbarung aufweist.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt kann der Bremskraftverstärker Teil einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage sein.
Figurenliste
Weitere Aspekte, Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren. In diesen zeigen:

1 schematisch eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit einem Bremskraftverstärker, der eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit aufweist;
2A schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht eine Ausführungsform einer elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung mit einem Dämpfungselement gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei
2B das Dämpfungselement gemäß der ersten Ausführungsform schematisch in einer perspektivischen Ansicht zeigt;
3A schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht eine Ausführungsform einer elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung mit einem Dämpfungselement gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei
3B das Dämpfungselement gemäß der zweiten Ausführungsform schematisch in einer perspektivischen Ansicht zeigt;
4A schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht eine Ausführungsform einer elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung mit einem Dämpfungselement gemäß einer dritten Ausführungsform, und wobei
4B das Dämpfungselement gemäß der dritten Ausführungsform schematisch in einer perspektivischen Seitenansicht (linke Abbildung) und einen Querschnitt in einer Draufsicht (rechte Abbildung) zeigt.

Detaillierte Beschreibung
In der 1 ist eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage 1000 mit einer elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinheit gezeigt. Die elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit ist hier als Teil eines Bremskraftverstärkers gezeigt. Im Folgenden sollen zunächst der Aufbau und die Funktionsweise der Kraftfahrzeug-Bremsanlage 1000 gemäß 1 beschrieben werden, die so auch in Ausführungsbeispielen zum Einsatz gelangen könnte.
Die Kraftfahrzeug-Bremsanlage 1000 gemäß 1 umfasst einen Bremskraftverstärker 100, einen Bremszylinder 200, zwei Bremskreise 300 und vier an die Bremskreise 300 angeschlossene Radbremsen 400. Der Bremszylinder 200 ist im Ausführungsbeispiel ein Hauptbremszylinder der Kraftfahrzeug-Bremsanlage 1000.
Der Bremskraftverstärker 100 umfasst einen elektrisch ansteuerbaren Elektromotor 102, ein Getriebe 104 und eine Betätigungseinheit 106. Der Bremskraftverstärker 100 weist ferner ein Gehäuse 130 auf, in dem zumindest die Betätigungseinheit 106 aufgenommen ist. Der Elektromotor 102 weist ein Ausgangszahnrad 108 auf, das über ein Zwischenrad 110 und ggf. weitere, nicht gezeigte Stirnräder oder Getriebekomponenten mit zwei abtriebsseitigen Stirnrädern 112 und 114 gekoppelt ist. Die Stirnräder 112 und 114 sind mit der Betätigungseinheit 106 des Bremskraftverstärkers 100 gekoppelt. Die Betätigungseinheit 106 umfasst ein Betätigungselement 120 und einen Gehäusekörper 122 als Kraftübertragungselement. Die Stirnräder 112 und 114 stehen mit Zahnstangenabschnitten 116 und 118 des Betätigungselements 120 der Betätigungseinheit 106 in Eingriff.
Der Gehäusekörper 122 weist eine Ausnehmung (in den 2A, 3A und 4A mit Bezugszeichen 150 gekennzeichnet) auf, in der ein Betätigungsglied 124 der Betätigungseinheit 106 in Richtung einer Längsachse L verlagerbar aufgenommen ist. Das Betätigungsglied 124 stützt sich über eine Feder 126 an einer Schulter des Gehäusekörpers 122 ab.
Das Betätigungsglied 124 ist mit einem Krafteingangsglied 128 gelenkig gekoppelt. Das Krafteingangsglied 128 ragt in einem am Fahrzeug (nicht gezeigt) angebrachten Zustand des Bremskraftverstärkers 100 in den Fahrgastraum hinein. Im Fahrgastraum des Fahrzeugs ist das Krafteingangsglied 128 mit einer Bremspedalanordnung gekoppelt. Das Krafteingangsglied 128 überträgt die vom Fahrer auf das Bremspedal ausgeübte Betätigungskraft auf die Betätigungseinheit 106 des Bremskraftverstärkers 100. Konkret überträgt das Krafteingangsglied 128 die Betätigungskraft des Fahrers auf das Betätigungsglied 124 der Betätigungseinheit 106, das unter Komprimierung der Feder 126 bezüglich 1 nach links verschoben wird, um die vom Fahrer ausgeübte Betätigungskraft auf den Hauptbremszylinder 200 übertragen zu können.
Die Betätigungseinheit 106 weist ferner eine gummielastische Reaktionsscheibe 134 auf, an der lose ein Krafteinleitelement 136 anliegt. Die Reaktionsscheibe 134 ist in dem Gehäusekörper 122 aufgenommen und liegt an einer senkrecht zur Längsachse L verlaufenden kreisringförmigen Fläche 138 des Gehäusekörpers 122 an, die eine dem Hauptbremszylinder 200 zugewandte Anlagefläche bildet. Über diese Anlagefläche 138 vermag der Gehäusekörper 122 in Einbremsrichtung eine Verstärkungskraft in die Reaktionsscheibe 134 einzuleiten, welche diese Verstärkungskraft auf das Krafteinleitelement 136 überträgt. Das Betätigungsglied 124 weist ein Endelement 140 auf, das wie die Anlagefläche 138 dazu ausgebildet ist, auf die Reaktionsscheibe 134 einzuwirken und die vom Fahrer am Bremspedal aufgebrachte Betätigungskraft zu übertragen.
Das Krafteinleitelement 136 ist als Stößel ausgebildet und weist einen zapfenförmigen Abschnitt auf. Dieser zapfenförmige Abschnitt ist kraftübertragend teilweise in einem ersten Druckkolben 202 des Hauptbremszylinders 200 aufgenommen. Neben dem ersten Druckkolben 202 weist der Hauptbremszylinder 200 einen weiteren Druckkolben 204 auf. Die beiden Druckkolben 202 und 204 legen in einem Gehäuse 206 des Hauptbremszylinders 202 mit Hydraulikflüssigkeit gefüllte Druckkammern 208 und 210 fest. Die Druckkammern 208 und 210 in dem Hauptbremszylinder 200 sind jeweils mit einem Bremskreis 302 und 304 verbunden. Über die Bremskreise 302 und 304 können jeweils zwei Radbremsen 400 mit hydraulischem Bremsdruck zum Ausführen eines Bremsvorgangs beaufschlagt werden. Der Hauptbremszylinder 200 wird über einen drucklosen Behälter 212 mit Bremsflüssigkeit versorgt.
Die Betätigung des Bremskraftverstärkers 100 und damit der Baugruppe aus Bremskraftverstärker 100 und Bremszylinder 200 kann durch den Fahrer des Fahrzeugs erfolgen. Der Fahrer des Fahrzeugs betätigt dabei das Bremspedal (nicht gezeigt) und die vom Fahrer auf das Bremspedal ausgeübte Betätigungskraft wird von dem Krafteingangsglied 128 in die Betätigungseinheit 106 eingeleitet. Durch die Betätigung des Bremspedals wird das Krafteingangsglied 128 und das mit dem Krafteingangslied 128 starr gekoppelte Betätigungsglied 124 unter Komprimierung der Feder 126 nach links bewegt, wobei das Endelement 140 des Betätigungsglieds 124 in die gummielastische Reaktionsscheibe 134 eindringt.
Anhand der von dem Fahrer auf das Bremspedal ausgeübten Betätigungskraft und/oder des Betätigungsweges des Bremspedals kann die von dem Elektromotor 102 und dem Getriebe 104 zu erzeugende Verstärkungskraft ermittelt werden, beispielsweise mittels eines Wegsensors, der mit dem Bremspedal oder dem Krafteingangsglied 128 gekoppelt ist, oder durch Messung des im Hauptzylinder 200 vom Fahrer erzeugten Bremsdrucks, der sensorisch erfasst und ggf. plausibilisiert wird. Alternativ hierzu kann der Verzögerungswunsch und damit die mittels der Betätigungseinheit 106 in den Hauptbremszylinder 200 eingeleitete Kraft auch von einem System für autonomes oder teilautonomes Fahren initiiert sein.
Die Verstärkungskraft (bei normaler Betätigung des Bremspedals) bzw. gesamte Betätigungskraft (im autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb) wird von dem Elektromotor 102 und dem Getriebe 104 erzeugt und auf das Betätigungselement 120 der Betätigungseinheit 106 übertragen. Über die Stirnräder 112 und 114 des Getriebes 104 werden die Zahnstangenabschnitte 116 und 118 des Betätigungselements 120 angetrieben. Das Betätigungselement 120 liegt mit einer Stirnfläche an einer Anlageschulter 142 des Gehäusekörpers 122 an. Das Betätigungselement 120 kann dadurch den Gehäusekörper 122 bei einer Betätigung des Bremskraftverstärkers 100 in 1 entlang der Längsachse L nach links bewegen. Bei einer fahrerinduszierten Betätigung des Bremskraftverstärkers 100 wirken der Gehäusekörper 122 mit der Anlagefläche 138 und die Stirnfläche des Endelements 140 des Betätigungsglieds 124 auf die gummielastische Reaktionsscheibe 134 ein. Die resultierende Kraft aus der Summe der von dem Fahrer erzeugten Betätigungskraft (wenn vorhanden) und der von dem Elektromotor 102 und dem Getriebe 106 erzeugten Verstärkungskraft (bzw. Betätigungskraft bei einer autonomen oder teilautonomen Bremsung) wird von der Reaktionsscheibe 134 und dem daran anliegenden Krafteinleitelement 136 auf den Hauptbremszylinder 200 übertragen. Dadurch wird eine zwischen dem Gehäuse 130 des Bremskraftverstärkers 100 und dem Gehäusekörper 122 angeordnete Feder 144 komprimiert und der Druckkolben 202 des Hauptbremszylinders 200 in Richtung der Längsachse L nach links bewegt, wodurch sich auch der zweite Druckkolben 204 nach links bewegt. Auf diese Weise wird in den Druckkammern 208 und 210 ein hydraulischer Bremsdruck erzeugt. Der in den Druckkammern 208 und 210 erzeugte Bremsdruck wird über die Bremskreise 302 und 304 an die Radbremsen 400 weitergeleitet, um einen Bremsvorgang auszuführen.
Nach einem Bremsvorgang wird die Betätigungseinheit 106 in 1 durch die Rückstellkraft der Feder 144 und den Drucks in den Druckkammern 208, 210 entlang der Längsachse L bezüglich 1 wieder zurück nach rechts bewegt.
2A zeigt eine Betätigungseinheit 106 gemäß der vorliegenden Offenbarung in einer vergrößerten Ansicht. Dabei sind Elemente der Betätigungseinheit 106 der 2A, die jeweils Elementen der Betätigungseinheit 106 der 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Betätigungseinheit 106 der 2A kann, wie in 1 bezüglich der dort abgebildeten Betätigungseinheit 106 gezeigt ist, dieselbe Anordnung und Funktion haben.
In der 2A ist die Ausnehmung des Gehäusekörpers 122, in dem das Betätigungsglied 124 teilweise aufgenommen ist, mit dem Bezugszeichen 150 gekennzeichnet. Zusätzlich ist in dem Längsschnitt der 2A zu sehen, dass der Gehäusekörper 122 als Hohlkörper ausgebildet ist. Ein ausgesparter Bereich 152 bildet eine weitere Ausnehmung. In dem ausgesparten Bereich 152 ist ein quer zur Betätigungsrichtung des Betätigungsglieds 124 verlaufendes Anschlagelement 154 aufgenommen, das an einem ersten Ende mit dem Betätigungsglied 124 starr gekoppelt ist. An einem zweiten, entgegengesetzten Ende ragt das Anschlagelement 154 durch ein im Gehäusekörper 122 gebildetes Fenster nach außen, um mechanisch mit einem dort angeordneten beweglichen Element eines Wegsensor gekoppelt zu werden. Dadurch ist es möglich, mittels des Wegsensors die Bewegung des Betätigungsglieds 124 quantitativ zu erfassen.
Das erste Ende des Anschlagelements 154 kann auf jede mögliche Weise mit dem Betätigungsglied 124 gekoppelt sein. Das Anschlagelement 154 kann beispielsweise in entsprechend geformte Aussparungen des Betätigungsglieds 124 eingreifen, das Anschlagelement 154 kann durch eine Durchgangsöffnung des Betätigungsglieds 124 geführt sein oder das Anschlagelement 154 kann beispielsweise so an dem ersten Ende ausgebildet sein, dass es das Betätigungsglied 124 umfangsseitig umgibt. Das Anschlagelement 154 weist hier einen gabelförmigen Aufsteckabschnitt auf, der ein Aufstecken des Anschlagelements 154 auf das Betätigungselement 124 quer zu seiner Längsachse erlaubt, wobei die gegenüberliegenden Gabeln in die umlaufende, nutförmige Vertiefung in dem Betätigungselement 124 eingreifen. In dem hier gezeigten Beispiel hat das Anschlagelement 154 in der geschnittenen Ansicht die Form eines „doppelten L“, es kann jedoch auch jede andere geeignete Form aufweisen. Wichtig ist, dass das Anschlagelement 154 eine Anschlagfläche bildet, die mit einer entsprechenden Anschlagfläche des Gehäusekörpers 122 zusammenwirken kann.
So weist das Anschlagelement 154 eine Anschlagfläche 158 auf, die eine Verlagerung des Betätigungsgliedes 124 relativ zu dem Gehäusekörper 122 in der zur Einbremsrichtung entgegengesetzten Richtung, also bezüglich 2A in Richtung der Längsachse L nach rechts, erlaubt und mit einer entsprechenden Anschlagfläche 168 des Gehäusekörpers 122 zusammenwirkt. Zwischen der Anschlagfläche 158 des Anschlagelements 154 und der Anschlagfläche 168 des Gehäusekörpers 122 ist ein elastisches Zwischenelement 160 angeordnet, das später noch genauer erläutert wird.
Der in der 2A gezeigte Zustand, in dem die Anschlagflächen 158, 168 miteinander zusammenwirken, entspricht einer Ruheposition des Betätigungsglieds 124 relativ zu dem Gehäusekörper 122. Die relative Ruheposition wird durch die Rückstellkraft der Feder 126 und die beiden Anschlagflächen 158, 168 definiert.
Die Anschlagflächen 158, 168 definieren die relative Ruheposition zwischen dem Gehäusekörper 122 und dem Betätigungsglied 124, wie oben schon erläutert wurde. Zudem dienen sie als Kopplungsflächen zwischen dem Betätigungsglied 124 und dem Gehäusekörper 122 bei einer Bewegung des Gehäusekörpers 122 in Einbremsrichtung im Fall einer autonomen Betätigung des Bremskraftverstärkers. Wie bezüglich 1 beschrieben, wird ein vom Elektromotor 102 erzeugtes Drehmoment über das Getriebe 104 auf das Betätigungselement 120 der Betätigungseinheit 106 und von diesem über die Anlageschulter 142 auf den Gehäusekörper 122 übertragen. Bei einer autonomen Betätigung des Bremskraftverstärkers 100, der dann als (einziger) Betätigungskrafterzeuger fungiert, wird also durch die Kopplung des Gehäusekörpers 122 mit dem Betätigungsglied 124 (über das mit dem Betätigungsglied 124 verbundene Anschlagelement 154) das Betätigungsglied 124 in Einbremsrichtung mitbewegt, unabhängig von einer Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer.
Wenn der Verzögerungswunsch und damit die mittels der Betätigungseinheit 106 erzeugte Betätigungskraft von einem System für autonomes oder teilautonomes Fahren initiiert ist, dann wird über die Verbindung des Betätigungsglieds 124 mit dem Gehäusekörper 122 über das Anschlagelement 154 das Betätigungsglied 124 also in Einbremsrichtung mitbewegt. Da das Betätigungsglied 124 über das Krafteingangsglied 128 mit dem Bremspedal gekoppelt ist, wird auch das Bremspedal in Richtung des Fahrzeugbodens mitbewegt.
Befindet sich ein Hindernis in dem Verstellweg des Bremspedals, also zwischen dem Bremspedal und dem Fahrzeugboden, wirkt auf das Bremspedal und die Verbindungskomponenten zwischen dem Bremspedal und den durch den Elektromotor bewegten Komponenten der Betätigungseinheit 106 eine zur Einbremsrichtung entgegengesetzte Rückhaltekraft (Schleppkraft). Insbesondere wirkt auf das Betätigungsglied 124 und das Krafteingangsglied 128 eine in Zugrichtung (entgegengesetzt zur Einbremsrichtung) wirkende Rückhaltekraft, die zu einer Beschädigung von Komponenten führen kann.
Das zwischen der Anschlagfläche 158 des Anschlagelements 154 und der Anschlagfläche 168 des Gehäusekörpers 122 angeordnete elastische Zwischenelement 160 wirkt nun als Übertragungselement und wird bei dem Einwirken einer solchen Rückhaltekraft entgegengesetzt zur Einbremsrichtung elastisch verformt. Die elastische Verformung bewirkt eine Reduzierung der auf die Komponenten wirkenden Rückhaltekraft.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in der vom Gehäusekörper 122 gebildeten Ausnehmung 150, in der auch das Betätigungsglied 124 angeordnet ist, ein Dämpfungselement 180 vorgesehen. Das Dämpfungselement 180 ist in der 2B in einer perspektivischen Seitenansicht dargestellt. Das Dämpfungselement 180 umfasst einen scheibenförmig ausgebildeten Grundkörper und besitzt eine zentrale Öffnung 182 mit einem kreisförmigen Querschnitt. Das scheibenförmige Dämpfungselement 180 ist also insbesondere ringförmig ausgebildet. Das Dämpfungselement 180 kann aus Kunststoff (z. B. einem Elastomer) gebildet sein oder - zumindest bereichsweise - aus einem anderen, schwingungsdämpfenden Material wie einem Federblech.
Das Dämpfungselement 180 hat eine innere Umfangsfläche 184, die die Öffnung 182 in radialer Richtung begrenzt und in Umfangsrichtung verläuft, und eine äußere Umfangsfläche 186, die in radialer Richtung das Dämpfungselement 180 nach außen begrenzt und ebenfalls in Umfangsrichtung verläuft. Die innere Umfangsfläche 184 ist also entgegengesetzt angeordnet zu der äußeren Umfangsfläche 186.
Außerdem weist das Dämpfungselement 180 zwei Seitenflächen 188A (2B), 188B (2A) auf, die jeweils die innere Umfangsfläche 184 und die äußere Umfangsfläche 186 miteinander verbinden. Die innere Umfangsfläche 184 weist bereichsweise einen Kragen 190 auf, der die innere Umfangsfläche 184 in einer zu der radialen Richtung senkrechten Richtung in diesen Bereichen gegenüber der Dicke des scheibenförmigen Grundkörpers verlängert, also in axialer Richtung des Dämpfungselements 180. Im hier gezeigten Beispiel umfasst der Kragen 190 zwei zungenartige Abschnitte 190A, 190B, die die innere Umfangsfläche 184 in einer zu der radialen Richtung senkrechten Richtung in diesen Abschnitten verlängern. Es können aber auch mehr oder weniger solche Abschnitte 190A, 190B vorgesehen sein.
Das Dämpfungselement 180 weist also einen scheibenförmigen Grundkörper mit der zentralen Öffnung 182 auf. Der scheibenförmige Grundkörper besitzt eine innere Umfangsfläche 184, eine äußere Umfangsfläche 186 und zwei Seitenflächen 188A, 188B. Der Kragen 190 ragt seitlich über diesen Grundkörper hinaus. Insbesondere verlängert er bereichsweise die innere Umfangsfläche 184 bezüglich der durch den Grundkörper definierten inneren Umfangsfläche 184.
In der 2A ist die Anordnung des Dämpfungselements 180 in der Betätigungseinheit 106 gezeigt. Das Dämpfungselement 180 ist so in der Ausnehmung 150 angeordnet, dass das Betätigungsglied 124 durch die zentrale Öffnung 182 des Dämpfungselements 180 ragt und die innere Umfangsfläche 184 des Dämpfungselements 180 reibschlüssig an der Oberfläche des Betätigungsglieds 124 anliegt. Das Dämpfungselement 180 umgibt das Betätigungsglied 124 in der hier gezeigten Ausführungsform vollständig. Das Dämpfungselement 180 sitzt ortsfest im Gehäusekörper 122 mittels eines Reibschlusses. Die Positionierung wird ferner durch die Wirkkraft der Rückstellfeder 126 unterstützt, die sich mit einem Ende an dem Dämpfungselement 180 abstützt. Das Betätigungsglied 124 gleitet bei Betätigung durch die innere Öffnung 182 des Dämpfungselements 180, wobei die Reibung der beiden Bauteile 124, 180 in diesem Kontaktbereich zu Dämpfungszwecken genutzt wird. Mit anderen Worten kann man das Dämpfungselement funktional auch als Teil des Gehäusekörpers 122 sehen. Die verlängerte Abschnitte 190A weisen dabei einen Kontaktdurchmesser auf, der geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Betätigungsglieds 124, wodurch ein Reibkontakt ermöglicht wird, der bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile 124, 180 zueinander die notwendige Dämpfung durch Reibung erzeugt. Die Größe der Reibung ist maßgeblich abhängig von der Größe der Kontaktfläche des Dämpfungselements und der Beschaffenheit der Kontaktoberflächen. Die Form, Größe und/oder Beschaffenheit der Kontaktflächen 190A ist dabei so gewählt, dass die für die Dämpfungszwecke notwendige Reibung erzielt wird und gleichzeitig die notwendige Verschiebbarkeit des Betätigungsglieds 124 gewährleistet ist und nicht unnötig behindert wird, um die für die Betätigung notwendige Betätigungskraft nicht unnötigerweise zu erhöhen. Das Dämpfungselement 180 weist ferner an der inneren Umfangsfläche 184 gebildete Aussparungen 189 auf, mittels denen auch die Größe der Reibung eingestellt werden kann. Durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Aussparungen 189 kann das Dämpfungselement auf unterschiedlich ausgelegte Bremskraftverstärker in einfacher Weise angepasst werden.
Die äußere Umfangsfläche 186 des Dämpfungselements 180 liegt reibschlüssig an einer die Ausnehmung 150 begrenzenden Innenwand 170 des Gehäusekörpers 122 an. Der Außendurchmesser des Dämpfungselements 180 ist also im Wesentlichen genauso groß wie oder etwas größer als der Innendurchmesser der Ausnehmung 150 an dieser Stelle des Gehäusekörpers 122.
Ferner ist das Dämpfungselement 180 so angeordnet, dass eine der beiden Seitenflächen 188A, 188B des Dämpfungselements 180 in Anlage mit dem Gehäusekörper 122 ist, insbesondere in Anlage mit einer Anlageschulter 172 des Gehäusekörpers 122. An der anderen der beiden Seitenflächen 188B, 188A des Dämpfungselements 180 stützt sich die Feder 126 mit einem Ende ab. Insbesondere ist das Dämpfungselement 180 so angeordnet, dass der Kragen 190 mit der Seitenfläche 188A in Richtung des Inneren der Ausnehmung 150 zeigt, während die Seitenfläche 188B an der Anlageschulter 172 anliegt, welche die Ausnehmung 150 in Richtung auf den Hauptbremszylinder 200 abschließt.
Eine weitere Ausführungsform eines Dämpfungselements 180A ist in den 3A und 3B gezeigt. Die weitere Ausführungsform weist alle Merkmale der bezüglich 2A und 2B beschriebenen Ausführungsform auf. Zusätzlich ist das Dämpfungselement 180A an der äußeren Umfangsfläche 186 bereichsweise in einer zu der radialen Richtung senkrechten Richtung verlängert. Die bereichsweise verlängerten Bereiche bilden einen weiteren oder äußeren Kragen 192, der die Kontaktfläche des Dämpfungselements 190 zu dem Gehäusekörper 122 vergrößert. Die bereichsweise verlängerten Bereiche bilden hier einzelne Forstsätze 194, insbesondere krallenartige Fortsätze in einer zu der radialen Richtung senkrechten Richtung. Die Fortsätze 194 können sich, wie hier gezeigt ist, zu ihren Enden hin verjüngen und so eine zugespitzte Form haben. Die Fortsätze 194 sind in Umfangsrichtung des Dämpfungselements 180A beabstandet voneinander angeordnet. In dem hier gezeigten Beispiel sind die Fortsätze 194 mit gleichem Abstand voneinander angeordnet. Wie 3A zeigt, ist der an der inneren Umfangsfläche 184 gebildete Kragen 190 in Richtung des Inneren der Ausnehmung 150 des Gehäusekörpers 122 gerichtet, wie auch bei dem Dämpfungskörper 180 der 2A, und der an äußeren Umfangsfläche 186 ausgebildete weitere Kragen 192 ist entgegengesetzt ausgerichtet und zeigt in Richtung der Anlageschulter 172 des Gehäusekörpers 122. Insbesondere stützen sich die äußeren Enden der Fortsätze 194 des weiteren Kragens 192 an der Anlageschulter 172 ab. Die Feder 126 stützt sich wieder an der Seitenfläche 188A des Dämpfungselements 180A ab, die dem Inneren der Ausnehmung 150 zugewandt ist.
Das Dämpfungselement 180A der 3B kann so ausgebildet sein, dass die Fortsätze 194 nach dem Einbau des Dämpfungselements 180A in die Ausnehmung 150 des Gehäusekörpers 122 elastisch vorgespannt sind. Die elastische Vorspannung kann beispielweise umgesetzt werden, indem der Außendurchmesser des Dämpfungselements 180A an den Fortsätzen 194 größer ist als der Innendurchmesser des Bereichs der Ausnehmung 150, in dem die Fortsätze 194 angeordnet sind. Durch die elastische Vorspannung der Fortsätze 194 im eingebauten Zustand des Dämpfungselements 180A ist die Verankerung des Dämpfungselements 180A in der Ausnehmung 150 des Gehäusekörpers 122 verbessert. Das Dämpfungselement 180A der 3B kann ebenfalls aus Kunststoff gebildet sein, insbesondere einem Elastomer.
Eine noch weitere Ausführungsform eines Dämpfungselements 180B ist in den 4A und 4B gezeigt. Das Dämpfungselement 180B der 4B ist ähnlich ausgebildet wie das der 3B und weist einen an der inneren Umfangsfläche 184 gebildeten Kragen 190 und einen an der äußeren Umfangsfläche 186 gebildeten äußeren Kragen 196 auf. Der die äußere Umfangsfläche 186 verlängernde Kragen 196 erstreckt sich im Unterschied zu der Ausführungsform der 3A und 3B in der gleichen Richtung bezüglich des scheibenförmigen Grundkörpers, also beispielweise bezüglich der Seitenflächen 188A, 188B, wie der die innere Umfangsfläche 184 verlängernde Kragen 190. Die innere Umfangsfläche 184 und die äußere Umfangsfläche 186 erstrecken sich im eingebauten Zustand beide in Richtung des Inneren der Ausnehmung 150. Die äußere Umfangsfläche 186 weist ebenfalls in Umfangsrichtung angeordnete und in Umfangsrichtung beabstandete Fortsätze 198 auf. Im hier gezeigten Beispiel sind die Fortsätze 198 gleichmäßig beabstandet, genauso wie die Fortsätze 194 der 3A und 3B. Die Fortsätze 198 sind krallen- oder laschenförmig und sind nicht zu ihren Enden zugespitzt, sondern erstrecken sich mit einer gleichen Breite in einer zur radialen Richtung senkrechten Richtung. Es ist aber auch möglich, dass die Fortsätze 198 wie in 3B gezeigt zugespitzt ausgebildet sind. Der die inneren Umfangsfläche 184 verlängernde Kragen 190 kann wie in 2B gezeigt ausgebildet sein, er kann aber auch beabstandete Fortsätze 194, 198 wie die äußere Umfangsfläche 186 der 3B und 4B aufweisen. Im hier gezeigten Beispiel ist die innere Umfangsfläche 184 mittels der gleichen Fortsätze 198 wie die äußere Umfangsfläche 186 verlängert.
Das Dämpfungselement 180B der 4B kann wie das Dämpfungselement 180A der 3B so ausgebildet sein, dass die Fortsätze 198 nach dem Einbau des Dämpfungselements 180B in die Ausnehmung 150 des Gehäusekörpers 122 elastisch vorgespannt sind. Die elastische Vorspannung kann beispielweise umgesetzt werden, indem der Außendurchmesser des Dämpfungselements 182 an den Fortsätzen 198 größer ist als der Innendurchmesser des Bereichs der Ausnehmung 150, in dem die Fortsätze 198 angeordnet sind. Das Dämpfungselement 180B der 4A und 4B kann aus einem, beispielsweise tiefgezogenen, Metallblech gebildet sein.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Dämpfungselement 180, 180A, 180B vorzugsweise einstückig ausgebildet. Das Dämpfungselement 180, 180A, 180B kann jedoch auch mehrteilig ausgebildet sein.
So kann in einer anderen Ausführungsform (nicht abgebildet) der Kragen 190 der inneren Umfangsfläche 184 mit einem daran angebrachten zusätzlichen Reibelement, insbesondere einer Reibhülse, versehen sein, mittels dem dann der direkte Kontakt zu dem Betätigungsglied 124 hergestellt werden kann. Das Reibelement kann nur den Kragen 190 sowie, optional, die dem Kragen 190 zugeordneten Bereiche der inneren Umfangsfläche 184 bedecken, es kann aber auch über den gesamten Kragen 190 und die gesamte innere Umfangsfläche 184 vorgesehen sein, und es kann sich insbesondere auch über den Kragen 190 hinaus, sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung erstrecken.
Eine mehrteilige Ausführung hat gegenüber einer einteiligen Ausführungsform den Vorteil, dass kein funktionseinschränkender Kompromiss zwischen der Herstellbarkeit und dem Reibverhalten eingegangen werden muss.
Wirkt auf das Bremspedal und die Verbindungskomponenten zwischen dem Bremspedal und den durch den Elektromotor 102 bewegten Komponenten der Betätigungseinheit 106 eine zur Einbremsrichtung entgegengesetzte Rückhaltekraft (Schleppkraft), insbesondere auf das Betätigungsglied 124 und das Krafteingangsglied 128, kann diese durch das zwischen der Anschlagfläche 158 des Anschlagelements 154 und der Anschlagfläche 168 des Gehäusekörpers 122 angeordnete elastische Zwischenelement 160 reduziert werden. Die Dämpfung durch das elastische Zwischenelement 160 ist aber in manchen Situationen nicht ausreichend, um ein Schwingen des gesamten Systems zu verhindern.
Das Dämpfungselement 180, 180A, 180B gemäß der vorliegenden Offenbarung ist dazu vorgesehen, die bei einer wirkenden Rückhaltekraft auftretenden Schwingungen zu begrenzen. Dazu liegt das Dämpfungselement 180, 180A, 180B reibschlüssig an dem Betätigungsglied 124 und an dem Gehäusekörper 122 an. Die reibschlüssige Verbindung ist insbesondere derart gewählt, dass das Dämpfungselement 180, 180A, 180B am äußeren Umfangsrand ortsfest mit dem Gehäusekörper 122 verankert ist. Die durch die innere Umfangsfläche 184 oder an der inneren Umfangsfläche 184 vorgesehene Reibfläche ist so dimensioniert und/oder ausgebildet, dass eine definierte, die Schwingungen des Betätigungsglieds 124 dämpfende Reibung zwischen dem Betätigungsglied 124 und dem Dämpfungselement 180, 180A, 180B aufgebaut wird. Insbesondere kann über die Ausbildung des inneren Kragens 190 die Kontaktfläche zu dem Betätigungsglied 124 so dimensioniert und ausgestaltet werden, eine vorbestimmte, gewünschte Größe der Reibung zu erzeugen.
Die hier offenbarte Lösung ist insbesondere geeignet für elektrisch gesteuerte Betätigungseinheiten, die eine direkte mechanische Kopplung des Bremspedals mit einem elektromechanisch angetriebenen Bauteil der jeweiligen Betätigungseinheit vorsehen, bei der das Bremspedal also im Fall einer autonomen oder teilautonomen Bremsung mitgeschleppt wird. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen erschweren die im Einklemmfall beim autonomen Bremsen auftretenden Schwingungen das sensorische Erkennen des Einklemmfalls als solches. Mit dem offenbarten Dämpfungselement können derartige Schwingungen reduziert und der Einklemmfall so sicher erkannt werden. Bei erkanntem Einklemmfall kann dann der weitere Bremsdruckaufbau an ein anderes Aggregat übergeben werden, beispielsweise die Hydraulikpumpe einer Fahrdynamikregelung (ESC), und der Elektromotor 102 eine Bewegung der Betätigungseinheit 106 entgegen der Einbremsrichtung veranlassen, um die Klemmkraft abzubauen.
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

DE 102014211551 A1 [0004]
WO 2017/215812 A1 [0004]

Claims

Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage (1000), mit einem Gehäusekörper (122) mit einer Ausnehmung, einem in der Ausnehmung (150) des Gehäusekörpers (122) angeordneten Betätigungsglied (124), wobei das Betätigungsglied (124) an einem ersten Ende mit einem Bremspedal koppelbar ist und an einem zweiten, entgegengesetzten Ende mit einer Kraftfahrzeugbremse (400) koppelbar ist, wobei der Gehäusekörper (122) und das Betätigungsglied (124) zu einer Betätigung der Kraftfahrzeugbremse (400) in einer Einbremsrichtung verlagerbar angeordnet sind, und mit einem Dämpfungselement (180, 180A, 180B), das in der Ausnehmung (150) des Gehäusekörpers (122) so angeordnet ist, dass es mit einer inneren Umfangsfläche (184) an einer äußeren Wand des Betätigungsglieds (124) reibschlüssig anliegt und mit einer äußeren, entgegengesetzten Umfangsfläche (186) an einer die Ausnehmung (150) begrenzenden Innenwand (170) des Gehäusekörpers (122) reibschlüssig anliegt.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der Umfangsflächen (184) des Dämpfungselements (180, 180A, 180B) in einer zu einer radialen Richtung des Dämpfungselements (180, 180A, 180B) senkrechten Richtung wenigstens bereichsweise verlängert ausgebildet ist.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach Anspruch 2, wobei wenigstens eine der Umfangsflächen (186) des Dämpfungselements (180A, 180B) in Umfangsrichtung angeordnete, voneinander beabstandete Fortsätze (194, 198) aufweist, die die wenigstens eine Umfangsfläche (186) des Dämpfungselements (180A, 180B) in einer zu der radialen Richtung des Dämpfungselements (180A, 180B) senkrechten Richtung bereichsweise verlängern.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach einem der Ansprüche 2 und 3, wobei die äußere Umfangsfläche (186) des Dämpfungselements (180A, 180B) in einer zu der radialen Richtung des Dämpfungselements (180A, 180B) senkrechten Richtung wenigstens bereichsweise verlängert ausgebildet ist und elastisch vorgespannt an der Innenwand (170) des Gehäusekörpers (122) anliegt.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die innere Umfangsfläche (184) des Dämpfungselements (180B) und die äußere Umfangsfläche (186) des Dämpfungselements (180B) in der gleichen Richtung wenigstens bereichsweise verlängert ausgebildet sind.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die innere Umfangsfläche (184) des Dämpfungselements (180A) und die äußere Umfangsfläche (186) des Dämpfungselements (180A) in entgegengesetzten Richtungen wenigstens bereichsweise verlängert ausgebildet sind.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dämpfungselement (180, 180A, 180B) einen scheibenförmig ausgebildeten Körper umfasst.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dämpfungselement (180, 180A, 180B) das Betätigungsglied (124) wenigstens bereichsweise in Umfangsrichtung des Betätigungsglieds (124) umgibt.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die innere Umfangsfläche (184) des Dämpfungselements (180, 180A, 180B) eine zentrale Öffnung (182) des Dämpfungselements (180, 180A, 180B) begrenzt, wobei die zentrale Öffnung (182) insbesondere eine Öffnung mit kreisförmigem Querschnitt ist.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die innere Umfangsfläche wenigstens teilweise durch eine separat ausgebildete Reibhülse gebildet ist.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dämpfungselement (180, 180A, 180B) aus Metall und/oder Kunststoff gebildet ist.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Rückstellfeder (126), die in der Ausnehmung (150) angeordnet ist, wobei die Rückstellfeder (126) ein erstes Ende aufweist, das an einer ersten Seitenfläche (188A) des Dämpfungselements (180, 180A, 180B) anliegt, und ein zweites Ende aufweist, das an dem Betätigungsglied (124) anliegt.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach Anspruch 12, wobei die Rückstellfeder (126) mit ihrem ersten Ende eine zweite Seitenfläche (188B) des Dämpfungselements (180B) in Anlage an einer Anlageschulter (172) des Gehäusekörpers (122) hält.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Rückstellfeder (126) eine Spiralfeder ist, und eine bereichsweise verlängerte innere Umfangsfläche (184) in einen Innenraum der Spiralfeder ragt.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein elastisches Zwischenelement (160) vorgesehen ist, das eine während der Betätigung der Kraftfahrzeugbremse (400) durch elektrisches Ansteuern der Betätigungseinheit (106) auf das Betätigungsglied (124) wirkende Zugkraft reduziert.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach Anspruch 15, wobei die elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) ein Anschlagelement (154) aufweist, das eine Verlagerung des Betätigungsglieds (124) relativ zu dem Gehäusekörper (122) in einer zu der Einbremsrichtung entgegengesetzten Richtung ab einer Anschlagposition begrenzt, und wobei das elastische Zwischenelement (160) in der Anschlagposition zwischen dem Anschlagelement (154) und dem Gehäusekörper (122) angeordnet ist.
Elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungsglied (124) bei einer Verlagerung in der Einbremsrichtung und in einer zur Einbremsrichtung entgegengesetzten Richtung bezüglich des Dämpfungselements (180, 180A, 180B) beweglich angeordnet ist.
Bremskraftverstärker (100), mit einer elektrisch ansteuerbaren Betätigungseinheit (106) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
Kraftfahrzeug-Bremsanlage (1000), mit dem Bremskraftverstärker (100) nach Anspruch 18.