DE102020109933A1

DE102020109933A1 - Betätigungsvorrichtung zur Handbetätigung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs, Fahrzeug mit der Betätigungsvorrichtung und Verfahren zum Druckausgleich in einem Geberzylinder einer Betätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020109933A1
Application number: DE102020109933.9A
Authority: DE
Inventors: Aurelien Grauss; Simon ORTMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2021-10-14

Abstract

Es wird eine funktional verbesserte Betätigungsvorrichtung 1 zur Handbetätigung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die Betätigungsvorrichtung 1 weist einen Geberzylinder 3 mit einem Druckraum 5, einem Fluid 4 und einem Druckkolben 6 auf, wobei das Fluid 4 und der Druckkolben 6 in dem Druckraum 5 angeordnet sind und wobei der Druckkolben 6 in dem Druckraum 5 in eine Betätigungsrichtung X beweglich ist und von einer Ruhestellung R in eine Betätigungsstellung B überführbar ist. Die Betätigungsvorrichtung 1 umfasst einen schwenkbeweglichen Handhebel 8 zur Aktivierung des Geberzylinders 3 und zur Erzeugung einer Druckkraft 20. Zur Verbesserung einer Bremsperformance weist die Betätigungsvorrichtung 1 in der Betätigungsstellung B des Druckkolbens 6 eine zusätzliche Volumenaufnahme 15 für das Fluid 4 auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zur Handbetätigung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs. Die Betätigungsvorrichtung umfasst einen Geberzylinder mit einem Druckraum, einem Fluid und einem Druckkolben. Das Fluid und der Druckkolben sind in dem Druckraum angeordnet. Der Druckkolben ist in dem Druckraum in eine Betätigungsrichtung beweglich. Die Betätigungsvorrichtung umfasst einen schwenkbeweglichen Handhebel zur Aktivierung des Geberzylinders und zur Erzeugung einer Druckkraft. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit der Betätigungsvorrichtung und ein Verfahren zum Druckausgleich in einem Geberzylinder einer Betätigungsvorrichtung.
Handhebeleinrichtungen zur Betätigung einer hydraulisch aktivierbaren Bremse eines elektrisch angetriebenen Zweirads, z.B. eines Pedelecs, E-Bikes oder Elektrorollers, sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Solche Handhebeleinrichtungen umfassen üblicherweise einen manuell betätigbaren Auslösehebel, durch den ein Kolben eines Geberzylinders innerhalb eines Druckraums bewegt wird, um eine Druckkraft zur Aktivierung eines Nehmerzylinders einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs zu erzeugen.
Beispielsweise beschreibt die Druckschrift DE 10 2017 208 208 483 A1 eine hydraulische Fahrrad-Betätigungsvorrichtung mit einem Grundbauteil, einem Betätigungsbauteil, einem Hydraulikreservoirtank und einem Kolben, wobei der Kolben beweglich in dem Grundbauteil angeordnet ist und wobei das Betätigungsbauteil mit dem Kolben zu dessen Bewegung wirkverbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung mit einer verbesserten Bremsperformance bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung zur Handbetätigung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Fahrzeug mit der Betätigungsvorrichtung gemäß dem Anspruch 9 und durch ein Verfahren zum Druckausgleich in einem Geberzylinder einer Betätigungsvorrichtung für eine Bremseinrichtung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Unteransprüchen und/oder den beigefügten Figuren.
Es wird eine Betätigungsvorrichtung vorgeschlagen, welche zur Handbetätigung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Betätigungsvorrichtung an einem Lenker des Fahrzeugs anordbar, mittels dem ein Rad des Fahrzeugs zur Durchführung von Lenkbewegungen schwenkbar ist.
Beispielsweise ist das Fahrzeug als ein einspuriges oder mehrspuriges Fahrzeug ausgebildet. Optional ist das Fahrzeug als ein niederfluriges Fahrzeug ausgebildet. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ausgebildet. Insbesondere ist das Fahrzeug ein Elektroklein- oder kleinstfahrzeug oder als ein Elektromobil ausgebildet. Unter den Fahrzeugen sind insbesondere Fahrzeuge ohne Sitz oder selbstbalancierende Fahrzeuge mit oder ohne Sitz zu verstehen. Beispielsweise kann das Fahrzeug als ein elektrisches Einrad, z.B. als ein sogenanntes Monowheel oder Solowheel ausgebildet sein. Mit zwei oder mehr Rädern ist das Fahrzeug bevorzugt als ein Fahrrad, insbesondere als ein Elektrofahrrad, z.B. als ein Pedelec oder als ein E-Bike, ausgebildet sein. Das Fahrzeug kann alternativ als ein mehrspuriges Fahrrad, insbesondere mit drei oder mehr Rädern ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Transport- oder Lastenrad, insbesondere ein motorisiertes bzw. elektrisch angetriebenes Transport- oder Lastenrad, im Speziellen ein Dreirad- oder Vierrad-Pedelec oder eine Rikscha, insbesondere mit oder ohne Dach, oder ein Kabinenroller sein. Alternativ kann das Fahrzeugs als ein Roller, insbesondere als ein Elektromotorrad, als ein Elektromotorroller, als ein Elektroroller, Elektrotretroller, Elektroscooter, z.B. E-Scooter ausgebildet sein. Möglich ist im Rahmen der Erfindung auch, dass das Fahrzeug als ein Segway, Hoverboard, Kickboard, Skateboard, Longboard o.ä. ausgebildet ist.
Bei der Bremseinrichtung des Fahrzeugs kann es sich z.B. um eine Backen- oder Scheibenbremse handeln, welche das Rad des Fahrzeugs mittels Reibung abbremsen kann. Eine Bremskraft wird insbesondere durch einen Nehmerzylinder des Fahrzeugs erzeugt.
Vorzugsweise ist die Betätigungsvorrichtung dazu ausgebildet, einen hydraulischen Druck zu erzeugen und in den Nehmerzylinder einzuleiten. Insbesondere ist die Betätigungsvorrichtung als eine Geberarmatur zur Erzeugung des hydraulischen Drucks und zur Übertagung des hydraulischen Drucks auf den Nehmerzylinder ausgebildet. Im Speziellen ist die Betätigungsvorrichtung strömungstechnisch mit dem Nehmerzylinder verbindbar.
Die Betätigungsvorrichtung weist einen Geberzylinder auf, welcher einen Druckraum, ein Fluid und einen Druckkolben umfasst. Beispielsweise handelt es sich bei dem Fluid um ein Hydraulikfluid, insbesondere um Hydrauliköl. Das Fluid und der Druckkolben sind in dem Druckraum angeordnet. Der Druckkolben ist in dem Druckraum in eine Betätigungsrichtung beweglich angeordnet. Dadurch ist der Druckkolben von einer Ruhestellung in eine Betätigungsstellung überführbar. Bevorzugt ist der Fluidraum mit dem Nehmerzylinder des Fahrzeugs strömungstechnisch verbindbar und/oder verbunden. Im Speziellen wird der hydraulische Druck bei der Bewegung des Druckkolbens in dem Druckraum, insbesondere bei der Überführung des Druckkolbens von der Ruhestellung in die Betätigungsstellung, erzeugt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Betätigungsvorrichtung ein Gehäuse auf. Vorzugsweise ist der Geberzylinder in dem Gehäuse aufgenommen, insbesondere darin angeordnet und/oder von diesem umgeben. Optional ergänzend umfasst die Hydraulikeinrichtung eine Kolbenstange zur Kraftbeaufschlagung und Bewegung des Druckkolbens in dem Druckraum. Vorzugsweise ist die Kolbenstange mit dem Druckkolben wirkverbunden, insbesondere form- und/oder kraftschlüssig an diesem befestigt. Optional ist die Kolbenstange in einer Bohrung in dem Gehäuse beweglich angeordnet.
Die Betätigungsvorrichtung umfasst einen Handhebel zur Aktivierung des Geberzylinders, sodass die Druckkraft erzeugbar ist. Der Handhebel ist vorzugsweise manuell aktivierbar. Er ist um eine Schwenkachse schwenkbeweglich angeordnet. Vorzugsweise steht der Handhebel mit dem Druckkolben in einer Wirkverbindung. Insbesondere ist der Handhebel über die Kolbenstange mit dem Druckkolben wirkverbunden. Optional ist die Kolbenstange form- und/oder kraftschlüssig an dem Handhebel befestigt. Bevorzugt ist die Kolbenstange in der Bohrung linear in die Betätigungsrichtung verschiebbar, wenn der Handhebel aktiviert ist und/oder um die Schwenkachse schwenkt bzw. geschwenkt ist. Vorzugsweise ist der Druckkolben in dem Druckraum in die Betätigungsrichtung linear bewegbar und von der Ruhestellung in die Betätigungsstellung überführbar, wenn sich die Kolbenstange in die lineare Bewegung bewegt.
Es ist vorgesehen, dass die Betätigungsvorrichtung in der Betätigungsstellung des Druckkolbens eine zusätzliche Volumenaufnahme für das Fluid aufweist. Vorzugsweise wird die zusätzliche Volumenaufnahme bei und/oder während der Bewegung des Druckkolbens in die Betätigungsrichtung gebildet. Insbesondere kann das Fluid bei und/oder während der Überführung des Druckkolbens in die Betätigungsstellung und/oder bei und/oder während der Überführung des Ausgleichskolbens in die Ausgleichsstellung in die Volumenaufnahme einströmen.
Bevorzugt wird durch den in dem Geberzylinder erzeugten hydraulischen Druck in dem Nehmerzylinder eine Bremskraft erzeugt, mittels der ein Reibbelag und ein Gegenstück der Bremseinrichtung zum Abbremsen des Rades des Fahrzeugs aneinandergedrückt werden können. Die erzeugte Bremskraft ist insbesondere abhängig von einer hydraulischen Übersetzung zwischen dem Geberzylinder und dem Nehmerzylinder, von einer Hebelübersetzung des Handhebels und von einem Reibwert zwischen Reibbelag und dem Gegenstück der Bremseinrichtung. Vor diesem Hintergrund ist es eine Überlegung der Erfindung, ohne Veränderungen an den Übersetzungen und der Bremseinrichtung eine Bremskraftperformance zu verbessern. Insbesondere soll die Druckkraft und die dadurch erzeugte Bremskraft während der Betätigung des Handhebels abgestimmt, z.B. ausgeglichen, und dadurch besser geregelt werden können.
Durch die Bildung der zusätzlichen Volumenaufnahme kann in vorteilhafter Weise eine einfache und kostengünstig integrierbare Lösung bereitgestellt werden, mittels der die Bremskraftperformance, insbesondere ohne Veränderung der hydraulischen Übersetzung und der Hebelübersetzung, verbessert werden kann. Insbesondere wird das Fluid nicht vollständig und mit voller Kraft unmittelbar aus dem Geberzylinder zu dem Nehmerzylinder des Fahrzeugs gedrückt, sondern es wird zum Teil in der Volumenaufnahme aufgenommen, wenn der Handhebel betätigt wird. Dies kann in vorteilhafter Weise bewirken, dass die Druckkraft und somit die Bremskraft besser regelbar ist. Bevorzugt ist die Druckkraft durch die Möglichkeit des Einströmens des Fluids in die Volumenaufnahme besser dosierbar, wenn der Handhebel nur teilweise geschwenkt ist und der Druckkolben zwischen der Ruhestellung und der Betätigungsstellung angeordnet ist. Beispielsweise ist die Bremskraft in der teilweisen Schwenkung des Handhebels etwas abgeschwächt, sodass die Bremseinrichtung des Fahrzeugs milder reagiert. Wenn der Handhebel voll geschwenkt ist und der Druckkolben in die Betätigungsstellung überführt ist, ist die ganze Druckkraft und die ganze Bremskraft vorzugsweise voll nutzbar, sodass die Bremseinrichtung mit gleicher Wirkung das Fahrzeug abbremsen kann, wie wenn keine zusätzliche Volumenaufnahme bereitgestellt wäre. Insbesondere kann ein plötzliches zu starkes Abbremsen und damit verbundene Risiken für den Fahrer, wie z.B. ein Schleudern über den Lenker des Fahrzeugs durch ruckartige Geschwindigkeitsreduzierung vermieden werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Betätigungsvorrichtung einen Ausgleichskolben. Vorzugsweise ist der Ausgleichskolben dazu ausgebildet, die zusätzliche Volumenaufnahme für das Fluid zu bilden. Bevorzugt steht der Ausgleichskolben mit dem Geberzylinder in einer Wirkverbindung. Insbesondere ist der Ausgleichskolben mit dem Druckkolben wirkverbunden. Vorzugsweise ist der Ausgleichskolben gemeinsam mit dem Druckkolben bewegbar, wobei sich beide in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Insbesondere bewegt sich der Druckkolben in die Betätigungsrichtung und der Ausgleichskolben in eine Gegenrichtung zu der Betätigungsrichtung. Die Bewegung des Druckkolbens wirkt vorzugsweise mittelbar auf den Ausgleichskolben, insbesondere wird der Ausgleichskolben durch das in die zusätzliche Volumenaufnahme einströmende Fluid in die Gegenrichtung gedrückt, wenn sich der Druckkolben in die Betätigungsrichtung bewegt und/oder wenn der Druckkolben das Fluid in dem Druckraum verdrängt.
In einer möglichen Realisierung der Erfindung ist der Ausgleichskolben durch die Überführung des Druckkolbens von der Ruhestellung in die Betätigungsstellung in die Gegenrichtung bewegbar. Insbesondere wird der Ausgleichskolben von einer Grundstellung in eine Ausgleichsstellung überführt, wenn sich der Druckkolben in die Betätigungsrichtung bewegt. Die Bewegung des Ausgleichskolbens in die Gegenrichtung erfolgt bevorzugt zeitlich versetzt oder verzögert zu der Bewegung des Druckkolbens in die Betätigungsrichtung. Bevorzugt nimmt der Ausgleichskolben die Grundstellung ein, wenn der Druckkolben die Ruhestellung einnimmt. Optional nimmt der Ausgleichskolben die Ausgleichsstellung ein, wenn der Druckkolben die Betätigungsstellung einnimmt.
Eine bevorzugte konstruktive Umsetzung der Erfindung sieht vor, dass der Druckkolben einen Aufnahmeraum umfasst. Vorzugsweise ist der Aufnahmeraum eine sich in die Betätigungsrichtung zylinderförmig erstreckende Aussparung in dem Druckkolben. Insbesondere ist der Aufnahmeraum, insbesondere in der Ruhestellung des Druckkolbens, mit Luft gefüllt. Vorzugsweise ist der Ausgleichskolben in dem Aufnahmeraum aufgenommen. Insbesondere ist der Ausgleichskolben in dem Aufnahmeraum in die Gegenrichtung zu der Betätigungsrichtung beweglich angeordnet.
Besonders bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung, dass die zusätzliche Volumenaufnahme gebildet ist, wenn der Ausgleichskolben die Ausgleichsstellung einnimmt. Insbesondere ist die zusätzliche Volumenaufnahme in dem Aufnahmeraum gebildet. Im Speziellen gibt der Ausgleichskolben nach und nach die Volumenaufnahme in dem Aufnahmeraum frei, wenn er sich in die Gegenrichtung bewegt und/oder von der Grundstellung in die Ausgleichsstellung überführt wird.
Eine mögliche konstruktive Umsetzung der Erfindung sieht vor, dass die Betätigungsvorrichtung eine Druckfeder umfasst. Vorzugsweise ist die Druckfeder in dem Aufnahmeraum des Druckkolbens angeordnet. Besonders bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung, dass der Ausgleichskolben auf der Druckfeder gelagert ist. Insbesondere ist der Ausgleichskolben gegen eine Vorspannkraft der Druckfeder in die Gegenrichtung innerhalb des Aufnahmeraums bewegbar. Insbesondere ist der Ausgleichskolben durch das Einströmen des Fluids in den Aufnahmeraum und den dadurch erzeugen Druck und/oder durch den Druck, der durch die Bewegung des Druckkolbens in die Betätigungsrichtung erzeugt wird, gegen die Vorspannkraft in die Gegenrichtung bewegbar.
Eine weitere mögliche konstruktive Umsetzung der Erfindung sieht vor, dass die Betätigungsvorrichtung ein Kolbengehäuse umfasst. Vorzugsweise sitzt das Kolbengehäuse auf dem Druckkolben, insbesondere umgibt das Kolbengehäuse dem Druckkolben zumindest abschnittsweise. Im Speziellen vergrößert das Kolbengehäuse den Druckkolben in seiner Länge und/oder einen Durchmesser und/oder Durchmesserverlauf des Druckkolbens. Bevorzugt ist das Kolbengehäuse gemeinsam mit dem Druckkolben in dem Druckraum in die Betätigungsrichtung bewegbar.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Kolbengehäuse eine Strömungsöffnung auf. Vorzugsweise kann das in dem Druckraum angeordnete Fluid bei und/oder während der Bewegung des Ausgleichskolbens in die Gegenrichtung durch die Strömungsöffnung in den Aufnahmeraum einströmen. Insbesondere bewirkt die Bewegung des Druckkolbens in die Betätigungsrichtung ein Verdrängen des Fluids zu dem Nehmerzylinder und zugleich ein Einströmen des Fluids durch die Strömungsöffnung in den Aufnahmeraum. Durch das Einströmen des Fluids in den Aufnahmeraum wird der Ausgleichskolben in dem Aufnahmeraum in die Gegenrichtung bewegt, sodass die zusätzliche Volumenaufnahme in dem Aufnahmeraum für das Fluid gebildet wird. Insbesondere kann sich das Fluid in der Volumenaufnahme sammeln, wenn der Ausgleichszylinder von der Grundstellung in die Ausgleichsstellung überführt wird und/oder wenn er die Ausgleichsstellung einnimmt. Dadurch dass die Volumenaufnahme zur Aufnahme des Fluids gebildet wird, kann in vorteilhafter Weise der Ausgleich der Druckkraft und somit die Verbesserung der Bremsperformance erfolgen. Ein zu starkes und/oder ruckartiges Abbremsen des Fahrzeugs durch die Betätigung des Handhebels kann in vorteilhafter Weise vermieden werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Betätigungsvorrichtung eine Dichtungseinrichtung. Beispielsweise ist die Dichtungseinrichtung als ein Dichtungsring ausgebildet. Vorzugsweise sitzt die Dichtungseinrichtung auf dem Ausgleichskolben, insbesondere an einem in die Betätigungsrichtung gerichteten Ende des Ausgleichskolbens. Vorzugsweise dichtet die Dichtungseinrichtung einen Bereich des Aufnahmeraums gegenüber der zusätzlichen Volumenaufnahme ab, wobei in dem Bereich insbesondere die Druckfeder angeordnet ist.
Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, dass der Druckkolben von der Betätigungsstellung in die Ruhestellung zurückbewegt wird, wenn der Handhebel nicht mehr betätigt wird. Durch die Zurückbewegung des Druckkolbens wird der Ausgleichskolben von der Ausgleichsstellung in die Grundstellung, insbesondere durch die Druckfeder federkraftunterstützt, zurückbewegt.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug mit der Betätigungsvorrichtung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 8. Vorzugsweise weist das Fahrzeug eine elektrische Antriebseinrichtung, insbesondere einen Elektromotor, z.B. einen Radnaben- oder Direktmotor, auf. Bevorzugt handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug. Optional ergänzend kann das Fahrzeug durch Muskelkraft betätigt werden.
Ein Verfahren zum Druckausgleich in einem Geberzylinder einer Betätigungsvorrichtung für eine Bremseinrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere der Betätigungsvorrichtung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bildet einen weiteren Gegenstand der Erfindung. Im Rahmen des Verfahrens wird während der Aktivierung des Geberzylinders eine zusätzliche Volumenaufnahme für ein Fluid des Geberzylinders bereitgestellt. Insbesondere wird die Volumenaufnahme zusätzlich zu einem Druckraum des Geberzylinders bereitgestellt. Im Speziellen strömt zumindest ein Teil des in dem Druckraum befindlichen Fluids bei, während oder nach der Aktivierung des Geberzylinders in die Volumenaufnahme ein.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

1a eine schematische Schnittdarstellung einer Betätigungsvorrichtung zur Handbetätigung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
1b eine Detaildarstellung eines Geberzylinders der Betätigungsvorrichtung mit einem Ausgleichskolben in einer Grundstellung;
2 die Betätigungsvorrichtung mit dem Ausgleichskolben in einer Ausgleichsstellung;
3a die Betätigungsvorrichtung mit dem Ausgleichskolben bei der Überführung von der Grundstellung in die Ausgleichsstellung;
3b eine Detaildarstellung des Ausgleichskolbens aus der 3a mit einer nach und nach gebildenden zusätzlichen Volumenaufnahme;
4 ein Druck-Hebelweg-Diagramm zum Vergleich eines Bremsdrucks einer Betätigungsvorrichtung mit zusätzlicher Volumenaufnahme und ohne zusätzlicher Volumenaufnahme.

Einander entsprechende oder gleiche Komponenten sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der 1a ist eine schematische Schnittdarstellung einer Betätigungsvorrichtung 1 gezeigt. Die Betätigungsvorrichtung 1 ist dazu ausgebildet, eine Bremseinrichtung eines Fahrzeugs, z.B. eine Scheibenbremse, manuell auszulösen. Die Betätigungsvorrichtung 1 kann hierzu an einem Lenker des Fahrzeugs angeordnet werden. Das Fahrzeug ist ein Elektroklein- oder Kleinstfahrzeug, z.B. ein elektrisch angetriebenes Zweirad, z.B. Pedelec oder E-Bike, oder ein Elektroroller, z.B. E-Scooter. Die Betätigungsvorrichtung 1 ist als eine Geberarmatur ausgebildet, welche mit einem Nehmerzylinder des Fahrzeugs zur Aktivierung der Bremseinrichtung über eine Hydraulikleitung in einer Wirkverbindung stehen kann.
Die Betätigungsvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2 und einen Geberzylinder 3. Der Geberzylinder 3 ist in dem Gehäuse 2 aufgenommen. Der Geberzylinder 3 weist einen mit Fluid 4, insbesondere Hydrauliköl, gefüllten Druckraum 5 und einen Druckkolben 6 auf. Der Druckkolben 6 ist in dem Druckraum 5 beweglich angeordnet. Zur Aktivierung des Nehmerzylinders des Fahrzeugs kann das Fluid 4 mittels des Druckkolbens 6 durch die Hydraulikleitung gedrängt werden.
Die Betätigungsvorrichtung 1 weist eine Kolbenstange 7 auf, welche in einer Bohrung in dem Gehäuse 2 beweglich angeordnet ist. Die Betätigungsvorrichtung 1 umfasst auch einen Handhebel 8, welcher schwenkbeweglich an dem Gehäuse 2 gelagert ist. Der Handhebel 8 kann manuell betätigt, insbesondere geschwenkt werden, um die Bremseinrichtung des Fahrzeugs zu betätigen und ein Rad des Fahrzeugs abzubremsen.
Der Handhebel 8 ist mit dem Druckkolben 6 über die Kolbenstange 7 wirkverbunden. Hierfür ist die Kolbenstange 7 an dem Handhebel 8 und an dem Druckkolben 6 form- und/oder kraftschlüssig befestigt. Bei einer Schwenkbewegung des Handhebels 8 wird die Kolbenstange 7 durch den Handhebel 8 in der Bohrung verschoben, sodass sie den Druckkolben 6 zumindest teilweise in den Druckraum 5 hineinverschiebt und das Fluid 4 dabei zur Aktivierung des Nehmerzylinders in die Hydraulikleitung verdrängt. Eine Dichtungseinrichtung 12 ist an einem der Kolbenstange 7 zugewandten Ende des Druckkolbens 6 angeordnet, um den Bereich des Druckraums 5, in dem die Kolbenstange 7 angeordnet ist, gegen eindringendes Fluid 4 abzudichten. Der Druckkolben 6 wird bei und/oder während der Betätigung und/oder Schwenkung des Handhebels 8 in eine Betätigungsrichtung X bewegt und dabei von einer Ruhestellung R in eine Betätigungsstellung B überführt.
Wie aus der 1b, einer Detaildarstellung des Druckkolbens 6 aus der 1a, zu erkennen ist, umfasst die Betätigungsvorrichtung 1 einen Ausgleichskolben 9. Der Ausgleichskolben 9 ist in einem Aufnahmeraum 10 beweglich angeordnet. Der Aufnahmeraum 10 ist in dem Druckkolben 6 eingebracht. In der Ruhestellung R des Druckkolbens 6 ist der Aufnahmeraum 10 mit Luft gefüllt. In dem Aufnahmeraum 10 ist eine Federeinrichtung 11, insbesondere eine Druckfeder, angeordnet. Der Ausgleichskolben 9 ist auf der Federeinrichtung 11 federnd gelagert.
Die Betätigungsvorrichtung 1 umfasst ein Kolbengehäuse 13. Das Kolbengehäuse 13 sitzt auf dem Druckkolben 6 und umgibt diesen teilweise. Es ist gemeinsam mit dem Druckkolben 6 in die Betätigungsrichtung X bewegbar. Das Kolbengehäuse 13 weist eine Strömungsöffnung 14 auf, welche an einem in die Betätigungsrichtung X gerichteten Ende des Druckkolbens 6 angeordnet ist und von dem Druckraum 5 in den Aufnahmeraum 10 führt.
Der Ausgleichskolben 9 ist in dem Aufnahmeraum 10 gegen eine Federkraft der Federeinrichtung 11 in eine Gegenrichtung G zu der Betätigungsrichtung X bewegbar. Insbesondere wird der Ausgleichskolben 9 bei und/oder während der Bewegung in die Gegenrichtung G von einer Grundstellung S in eine Ausgleichsstellung A überführt. Gemäß der 1a und 1b ist der Handhebel 8 unbetätigt und/oder nicht geschwenkt. Der Druckkolben 6 nimmt die Ruhestellung R ein und der Ausgleichskolben 9 nimmt die Grundstellung Sein.
Die 2 zeigt die Betätigungsvorrichtung 1 mit vollständig betätigten und/oder geschwenkten Handhebel 8 und mit dem Druckkolben 6, welcher die Betätigungsstellung B einnimmt. Der Druckkolben 6 ist vollständig in den Druckraum 5 hineinverschoben und hat das Fluid 4 aus dem Druckraum 5 vollständig verdrängt. Der Ausgleichskolben 9 ist gegen die Federkraft der Federeinrichtung 11 in die Gegenrichtung X vollständig in den Aufnahmeraum 10 hineingedrückt und nimmt die Ausgleichsstellung A ein.
Die 3a zeigt die Betätigungsvorrichtung 1, wobei der Handhebel 8 betätigt wird und bereits zum Teil, in etwa zur Hälfte einer möglichen Schwenkbewegung, geschwenkt ist. Der Druckkolben 6 wird durch die Schwenkbewegung des Handhebels 8 in die Betätigungsrichtung X bewegt und von der Ruhestellung R (1a, 1b) in die Betätigungsstellung B (2) bewegt.
In der 3b ist eine Detaildarstellung des Ausgleichskolbens 9 in dem Aufnahmeraum 10 aus der 3a gezeigt. Der Ausgleichskolben 9 wird durch die Bewegung des Druckkolbens 6 in die Betätigungsrichtung X in die Gegenrichtung G bewegt und von der Grundstellung S (1a, 1b) in die Ausgleichsstellung A (2) überführt. Bei und/oder während der Bewegung des Druckkolbens 6 in die Betätigungsrichtung X wird das Fluid 4 in dem Druckraum 5 verdrängt, wobei ein Teil des Fluids durch die Hydraulikleitung in den Nehmerzylinder des Fahrzeugs strömt und ein anderer Teil des Fluids durch die Strömungsöffnung 14 in den Aufnahmeraum 10 einströmt.
Die Betätigungsvorrichtung 1 umfasst einen Dichtungsring 16, welcher in einer Nut des Ausgleichskolbens 9 sitzt. Der Dichtungsring 16 dichtet einen Bereich des Aufnahmeraums 10 gegen das einströmende Fluid 4 ab, in dem die Federeinrichtung 11 angeordnet ist.
Der Ausgleichskolben 9 wird während der Bewegung des Druckkolbens 6 in die Betätigungsrichtung X durch das einströmende Fluid 4 in die Gegenrichtung G gedrückt, sodass er in dem Aufnahmeraum 10 Platz freigibt, welcher eine zusätzliche Volumenaufnahme 15 für das einströmende Fluid 4 ist. Je weiter der Ausgleichskolben 9 in die Gegenrichtung G bewegt wird, desto größer wird die zusätzliche Volumenaufnahme 15. Bei der vollständigen Betätigung des Handhebels 8 und in der Ausgleichsstellung A des Ausgleichskolbens 9, so wie es in der 2 gezeigt ist, weist die zusätzliche Volumenaufnahme 15 ihr maximales Volumen auf.
Die 4 zeigt ein Weg-Druck-Diagramm, wobei das Diagramm eine erste Kurve 17 einer herkömmlichen Betätigungsvorrichtung ohne zusätzliche Volumenaufnahme 15 und ohne Ausgleichskolben 9 und einer zweiten Kurve 18 der Betätigungsvorrichtung 1 gemäß den 1a, 1b, 2, 3a und 3b umfasst.
Auf der X-Achse des Diagramms ist ein Hebelweg 19 in Millimetern angetragen, den der Handhebel 8 bei der Betätigung zurücklegt. Auf der Y-Achse ist eine Druckkraft 20 in bar angetragen, welche von dem Geberzylinder 3 auf den Nehmerzylinder des Fahrzeugs übertragen wird.
Bis zu einem zurückgelegten Hebelweg von z.B. 22 Millimetern verlaufen die beiden Kurven 17, 18 übereinstimmend. Der Druckkolben 6 nimmt die Ruhestellung S ein oder er ist nur ein geringes Stück in die Betätigungsrichtung X gedrückt. Der Ausgleichskolben 9 nimmt die Grundstellung G ein, so wie es in den 1a, 1b gezeigt ist.
Danach steigt die erste Kurve 17 steiler an als die zweite Kurve 18, was bedeutet, dass die Druckkraft bei der herkömmlichen Betätigungsvorrichtung stärker zunimmt als bei der Betätigungsvorrichtung 1, welche die zusätzliche Volumenaufnahme aufweist. Dies hat den Hintergrund, dass bei der herkömmlichen Betätigungsvorrichtung das Fluid ohne Möglichkeit des Ausweichens in die Volumenaufnahme mit zunehmender Schwenkung des Handhebels 8 in die Hydraulikleitung gedrängt wird, welche den Geberzylinder 3 mit dem Nehmerzylinder des Fahrzeugs strömungstechnisch verbindet. Das Abbremsen des Fahrzeugs erfolgt verhältnismäßig stark und gegebenenfalls auch ruckartig.
Bei der Betätigungsvorrichtung 1 mit der zusätzlichen Volumenaufnahme 15 wird der Druckkolben 6 bei zunehmender Schwenkung des Handhebels 8 immer weiter in die Betätigungsrichtung X bewegt und gemäß der 3a, 3b von der Ruhestellung R in die Betätigungsstellung B überführt. Zeitlich etwas versetzt wird der Ausgleichskolben 9 durch das in den Aufnahmeraum 10 einströmende Fluid von der Grundstellung G in die Ausgleichsstellung S überführt. Ein Teil des in dem Druckraum 5 vorhandenen Fluids sammelt sich währenddessen in der zusätzlichen Volumenaufnahme 15, während der andere Teil mit zunehmender Bewegung des Druckkolbens 6 in die Hydraulikleitung gedrängt wird. Dies zeigt sich in der flacher verlaufenden zweiten Kurve 18 und hat den Vorteil, dass die Druckkraft 20 in geringerem Maße und/oder langsamer ansteigt. Die Bremskraft verhält sich in entsprechender Weise, sodass das Fahrzeug bei teilweise, z.B. zur Hälfte des möglichen Hebelwegs 19, betätigtem Handhebel 8, sanfter und/oder weniger ruckartig abgebremst werden kann. Die Bremsperformance ist somit in vorteilhafter Weise verbessert, sodass Gefahren für einen Fahrer des Fahrzeugs beim Abbremsen des Fahrzeugs vermieden werden können, z. B. dass es bei zu starken und/oder ruckartigen Bremsen zu einem Vorwärtsschleudern des Fahrers über den Lenker kommt.
Bei weiterer Schwenkung des Handhebels 8, insbesondere ab einem mit dem Handhebel 8 zurückgelegten Hebelweg 19 von z.B. 29 Millimetern, insbesondere bei einer weiteren Betätigung des Handhebels 8 bis dieser vollständig geschwenkt ist, verlaufen die beiden Kurven 17, 18 wieder parallel. Dies bedeutet, dass die Druckkraft bei der herkömmlichen Betätigungsvorrichtung und bei der Betätigungsvorrichtung 1 mit der zusätzlichen Volumenaufnahme 15 bei der weiteren Schwenkung des Handhebels 8 in gleichem Maße ansteigt. Der zu der ersten Kurve 17 parallele Verlauf der zweiten Kurve 18 ist dadurch begründet, dass der Druckkolben 6 die Betätigungsstellung einnimmt und der Ausgleichskolben 9 die Ausgleichsstellung A einnimmt, so wie es in der 2 gezeigt ist. Der zusätzliche Volumenaufnahme 15 ist vollständig mit dem Fluid 4 gefüllt, sodass das restliche Fluid vollständig zur Übertragung der Druckkraft 20 auf den Nehmerzylinder verwendet wird. Die Druckraft 20 der beiden im Vergleich stehenden Betätigungsvorrichtungen ist somit gleichgroß, sodass auch bei der Betätigungsvorrichtung 1 mit der zusätzlichen Volumenaufnahme die volle Bremswirkung umgesetzt und das Fahrzeug sicher abgebremst werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Betätigungsvorrichtung
2: Gehäuse
3: Geberzylinder
4: Fluid
5: Druckraum
6: Druckkolben
7: Druckstange
8: Handhebel
9: Ausgleichskolben
10: Aufnahmeraum
11: Federeinrichtung
12: Dichtungseinrichtung
13: Kolbengehäuse
14: Strömungsöffnung
15: zusätzliche Volumenaufnahme
16: Dichtungsring
17: erste Kurve
18: zweite Kurve
19: Hebelweg
20: Druckkraft
A: Ausgleichsstellung
B: Betätigungsstellung
G: Gegenrichtung
R: Ruhestellung
S: Ausgleichsstellung
X: Betätigungsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017208208483 A1 [0003]

Claims

Betätigungsvorrichtung (1) zur Handbetätigung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs, wobei die Betätigungsvorrichtung (1) einen Geberzylinder (3) mit einem Druckraum (5), einem Fluid (4) und einem Druckkolben (6) aufweist, wobei das Fluid (4) und der Druckkolben (6) in dem Druckraum (5) angeordnet sind und wobei der Druckkolben (6) in dem Druckraum (5) in eine Betätigungsrichtung (X) beweglich ist und von einer Ruhestellung (R) in eine Betätigungsstellung (B) überführbar ist; wobei die Betätigungsvorrichtung (1) einen schwenkbeweglichen Handhebel (8) zur Aktivierung des Geberzylinders (3) und zur Erzeugung einer Druckkraft (20) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (1) in der Betätigungsstellung (B) des Druckkolbens (6) eine zusätzliche Volumenaufnahme (15) für das Fluid (4) aufweist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (1) zur Bildung der zusätzlichen Volumenaufnahme (15) einen Ausgleichskolben (9) umfasst, wobei der Ausgleichskolben (9) mit dem Geberzylinder (3) in einer Wirkverbindung steht.
Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (6) einen Aufnahmeraum (10) aufweist, wobei der Ausgleichskolben (9) in dem Aufnahmeraum (10) in eine Gegenrichtung (G) zu der Betätigungsrichtung (X) beweglich aufgenommen ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskolben (9) von einer Grundstellung (G) in eine Ausgleichsstellung (S) überführt ist, wenn der Druckkolben (6) von der Ruhestellung (R) in die Betätigungsstellung (B) überführt ist, wobei die zusätzliche Volumenaufnahme (15) in der Ausgleichsstellung (S) des Ausgleichskolbens (9) in dem Aufnahmeraum (10) gebildet ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (1) eine Federeinrichtung (11) umfasst, wobei der Ausgleichskolben (9) auf der Federeinrichtung (11) federnd gelagert ist und gegen eine Vorspannkraft der Federeinrichtung (11) in die Gegenrichtung (G) bewegbar ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (1) ein Kolbengehäuse (13) umfasst, wobei das Kolbengehäuse (13) auf dem Druckkolben (6) sitzt und gemeinsam mit diesem in die Betätigungsrichtung (X) bewegbar ist, wobei das Kolbengehäuse (13) den Aufnahmeraum (10) teilweise verschließt.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbengehäuse (13) eine Strömungsöffnung (14) aufweist, wobei das Fluid (4) teilweise in der Ausgleichsstellung (S) des Ausgleichskolbens (9) durch die Strömungsöffnung (14) in den Aufnahmeraum (10) eingeströmt ist und/oder in der zusätzlichen Volumenaufnahme (15) aufgenommen ist.
Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (1) eine Dichtungseinrichtung (16) umfasst, wobei die Dichtungseinrichtung (16) auf dem Ausgleichskolben (9) sitzt und einen Bereich des Aufnahmeraums (10) gegenüber der zusätzlichen Volumenaufnahme (15) abdichtet.
Fahrzeug mit der Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Druckausgleich in einem Geberzylinder (3) einer Betätigungsvorrichtung (1) für eine Bremseinrichtung eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aktivierung des Geberzylinders (3) eine zusätzliche Volumenaufnahme (15) für ein Fluid (4) des Geberzylinders (3) gebildet wird.