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Die Erfindung betrifft ein fahrerunabhängig ansteuerbares Bremsgerät für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage umfassend einen Bremskraftverstärker und einen Hauptbremszylinder.
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Aus der Praxis sind Bremsgeräte mit Bremskraftverstärkern für hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage bekannt, welche sich sowohl durch eine direkte Krafteinwirkung des Fahrers als auch unabhängig von dem Fahrer mittels einer gesonderten Schaltvorrichtung betätigen lassen.
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Beispielsweise aus
WO 97/35754 A1 oder auch
WO 2004/005095 A1 ein Bremsgerät mit einem pneumatischen Bremskraftverstärker bekannt, welche auf einen damit gekoppelten Hauptbremszylinder einwirkt. Zur Aktivierung des Bremskraftverstärkers muss ein Schaltventil geöffnet werden, welcher direkt durch den Fahrer und durch eine elektromagnetische Schaltvorrichtung betätigt werden kann. Die elektromagnetische Schaltvorrichtung ist innerhalb des Bremskraftverstärkers zusammen mit dem Schaltventil in einem sogenannten Steuergehäuse angeordnet, welches bei Betätigung des Hauptbremszylinders durch den Bremskraftverstärker axial in Betätigungsrichtung verschoben wird.
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Eine derartige elektromagnetische Schaltvorrichtung verfügt über eine massive und schwere Spule, welche bei Betätigung des Bremskraftverstärkers mit bewegt wird und dadurch zwangsweise seine Trägheit erhöht. Die zur Ansteuerung der Schaltvorrichtung benötigte elektrische Energie wird über ein elektrisches Kabel zugeführt.
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Dieser muss hierfür störungsfrei innerhalb des Gehäuses des Bremskraftverstärkers sowie pneumatisches zuverlässig nach außen durchgeführt oder mit einer elektrischen Schnittstelle versehen werden, welche ebenfalls pneumatisch abgedichtet in dem Gehäuse des Bremskraftverstärkers montiert werden muss.
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Ein weiterer Aspekt betrifft die Erfassung des Betätigungsvorgangs oder des Betätigungswegs, um diese Information beispielsweise für Sicherheitsfunktionen wie Aktivierung eines Bremslichts zu verwenden oder daraus weitere verwertbare Informationen wie beispielsweise das verdrängte Volumen berechnen zu können. Hierfür sind aus der Praxis unterschiedliche insbesondere sensorbasierte Lösungen bekannt, bei denen üblicherweise ein an einen Kolben des Hauptbremszylinders gekoppeltes und simultan bewegtes Geberelement durch eine spezielle Sensorvorrichtung erfasst wird. Eine solche Erfassungssensorik muss ebenfalls sorgfältig und aufwendig montiert werden und benötigt eigene elektrische Zuleitungen und Schnittstellen.
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Vor diesem Hintergrund beruht die Aufgabe der Erfindung darauf, bei Einhaltung der Grundfunktionalität die Aufbau- und Montagekomplexität des Bremsgeräts insgesamt zu verringern und das Gewicht der bewegten Komponenten zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bremsgerät mit der Merkmalskombination nach dem Anspruch 1 gelöst. Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung und Figuren hervor.
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Die Erfindung sieht vor, dass die Schaltvorrichtung durch ein räumlich entfernt angeordnetes elektromechanisches Schaltmittel mechanisch betätigbar ist. Durch den Entfall einer kostspieligen und gewichtsintensiven elektromagnetischen Schaltvorrichtung können das Gewicht, Kosten und Montageaufwand signifikant verringert werden. Zudem kann das Schaltmittel außerhalb des Bremskraftverstärker vorgesehen werden, wodurch auch die Notwendigkeit einer aufwändigen Kabelverlegung dem Bremskraftverstärker entfällt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Schaltmittel eine durch eine elektronische Steuereinheit ansteuerbare Antriebseinheit aufweist, welche zur Betätigung der Schaltvorrichtung auf ein Kraftübertragungselement einwirkt, womit die mechanischen und elektrischen Komponenten zur weiteren Vereinfachung des Gesamtaufbaus und der Montage effektiv räumlich getrennt werden können.
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Eine bevorzugte Weiterbildung sieht dabei vor, dass die Antriebseinheit als ein Elektromotor mit einer drehbaren Antriebsachse ausgebildet ist, welcher über ein Zahnstangengetriebe mit dem Kraftübertragungselement zusammenwirkt. Dadurch kann das Schalten der Schaltvorrichtung mit robusten und besonders kostengünstig verfügbaren Komponenten realisiert werden.
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Das Kraftübertragungselement kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform im Wesentlichen stabförmig gestreckt ausgebildet sein und zumindest abschnittsweise eine Verzahnung aufweisen. Hierdurch kann es bei einer ausreichenden Zugfestigkeit besonders leicht ausgebildet sein und der Aufwand für etwaige pneumatische Abdichtung vergleichbar gering gehalten werden.
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Um das Zurückversetzen Schaltvorrichtung in die unbetätigten Ausgangslage sicher und effizient zu realisieren sieht eine weitere Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Kraftübertragungselement bei Betätigung des Bremskraftverstärkers eine Rückstellfeder vorspannt, welche nach Beendigung eines Bremsvorgangs das Schaltmittels und die Schaltvorrichtung zwangsweise in die unbetätigten Ausgangslage versetzt.
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Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht weiter vor, dass die Antriebseinheit außerhalb des Bremskraftverstärkers, besonders bevorzugt an dem Hauptbremszylinder angeordnet ist. Hierdurch wird eine gute Zugänglichkeit zur Antriebseinheit zwecks Montage, Wartung und Herstellung elektrischer Anschlüsse sichergestellt, zudem können aufgrund des vergleichsweisen großen verfügbaren Bauraums standardisierte und somit einfache und kostengünstige Antriebseinheiten verwendet werden.
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Für eine weitere Effizienzsteigerung sieht die Erfindung ebenfalls vor, dass eine Drehbewegung oder zumindest eine von einer unbetätigten Ausgangslage abweichende definierte Drehposition der Antriebachse der Antriebseinheit als ein Indikator einer Bremsbetätigung, insbesondere zwecks Aktivierung eines Bremslichts dient. Dadurch können entsprechende gesonderte Sensorvorrichtungen eingespart werden.
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Für eine besonders robuste und zuverlässige Steuerung des Bremskraftverstärkers kann diese gemäß der Erfindung bevorzugt ein Schaltventil aufweisen, welcher eine Betätigung des nachgelagerten Hauptbremszylinders durch den Bremskraftverstärker auslöst, wobei die Schaltvorrichtung zum mechanischen Schalten des Schaltventils eingerichtet wird.
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Gemäß der bevorzugten Weiterbildung kann das Schaltventil einen Ventilkörper umfassen, welcher mit wenigstens einem an einem Schaltkörper ausgebildeten Ventilsitz abdichtend interagiert, wobei das Abheben des Ventilsitzes von dem Ventilkörper eine Betätigung des nachgelagerten Hauptbremszylinders durch den Bremskraftverstärker auslöst und wobei die Schaltvorrichtung zum mechanischen Verschieben des Schaltkörpers zwecks Abhebens des Ventilsitzes von dem Ventilkörper eingerichtet wird.
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Besonders effektiv kann die Erfindung bei Bremsgeräten den mit pneumatischen Bremskraftverstärkern eingesetzt werden. Hierbei können beispielsweise bekannte Bremskraftverstärker mit elektromagnetischen Schaltvorrichtung mit einem vergleichsweisen geringen Aufwand effektiv modifiziert werden, indem die elektromagnetische Schaltvorrichtung durch eine geometrisch ähnlich gestaltete erfindungsgemäße Schaltvorrichtung ersetzt und durch eine außerhalb des Bremskraftverstärker anzubringen der Schalteinheit ergänzt wird.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 teilweise stark vereinfacht dargestellte Ausführung eines erfindungsgemäßen Bremsgeräts in Längsschnitt.
- 2 eine vergrößerte vereinfachte Darstellung des elektromechanischen Schaltmittels.
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Fig. 1
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Die 1 zeigt in einem Längs- beziehungsweise Axialschnitt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Bremsgeräts 1 für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage. Das Bremsgerät 1 weist einen Hauptbremszylinder 2 und einen pneumatischen Bremskraftverstärker 3. In der gezeigten Ausführungsform ist der Bremskraftverstärker 3 in tandembauweise ausgeführt, wobei innerhalb der Erfindung auch andere Bauformen ebenso zulässig sind.
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Grundsätzliche Funktionsweise eines pneumatischen Bremskraftverstärkers ist bekannt. Im Wesentlichen verfügt der Bremskraftverstärker 3 über ein dünnwandiges Verstärkergehäuse 17, welcher bei der dargestellten Tandembauweise in zwei separate Bereiche unterteilt ist. In jedem Bereich befindet sich jeweils eine Unterdruckkammer 22 (beziehungsweise 22') und eine Arbeitskammer 23 (beziehungsweise 23'), welche durch eine Membranenwand 24 (beziehungsweise 24') voneinander getrennt sind. Die beiden Membranenwände 24, 24' sind in einer kraftübertragenden Weise mit einem hülsenförmigen Steuergehäuse 21 verbunden.
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Der Bremskraftverstärker 3 kann sowohl unmittelbar durch den Fahrer als auch von diesem unabhängig, elektronisch gesteuert geschaltet werden. Zur Steuerung des Bremskraftverstärkers 3 dient ein in dem Steuergehäuse 21 angeordnetes Schaltventil 13. Im Einzelnen werden mithilfe des Schaltventils 13 pneumatische Verbindungen zwischen den jeweiligen Unterdruckkammern 22,22' und den korrespondierenden Arbeitskammern 23,23' sowie zwischen den Arbeitskammern 23,23' und der Umgebungsatmosphäre gesteuert.
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In einem betriebsbereiten unbetätigten Ausgangszustand herrsch in den jeweiligen Unterdruckkammern 22,22' und den korrespondierenden Arbeitskammern 23,23' der gleiche Unterdruck. Zugleich sind die Arbeitskammern 23,23' durch das Schaltwinkel 13 von der Atmosphäre abgesperrt.
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Zur Aktivierung des Bremskraftverstärkers 3 muss in dem Schaltventil 13 ein Ventilsitz 16 von einem Ventilkörper 14 gehoben werden, wodurch eine pneumatische Verbindung zwischen den Arbeitskammern 23,23' und der Atmosphäre hergestellt wird. Die Luft strömt dabei in die Arbeitskammern 23,23' und es entsteht eine Druckdifferenz zu den korrespondierenden Unterdruckkammern 22,22', in denen nach wie vor ein Unterdruck vorliegt. Durch die Druckdifferenz werden die Membranenwände 24,24' zusammen mit dem an diese gekoppelten Steuergehäuse 21 in Richtung Hauptbremszylinder 2 verschoben. Ein Kolben 18 des Hauptbremszylinders 2 wird dabei durch eine zwischen dem Kolben 18 und dem Steuergehäuse 21 eingeklemmten Druckstange 19 mit einer aus der Druckdifferenz resultierenden Verstärkungskraft betätigt.
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Der Ventilsitz 16 ist an einem gesonderten Schaltkörper 15 ausgebildet, welche zum Abheben des Ventilsitzes 16 von dem Ventilkörper 14 axial in Richtung Hauptbremszylinder 2 verschoben werden muss. Bei Betätigung durch den Fahrer geschieht dies durch eine mit einem hier nicht gezeigten Bremspedal gekoppelten Koppelstange 25.
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Bei einer fahrerunabhängig ausgelösten Betätigung, beispielsweise einer Notbremsung, wird der Schaltkörper 15 durch eine gesonderte Schaltvorrichtung 4 betätigt, welche mit dem Schaltkörper 15 einen axialen Hinterschnitt bildet. Bevorzugt kann die Schaltvorrichtung 4 gewichtssparend aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt werden.
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Mit der Schaltvorrichtung 4 ist in einer kraftübertragenen Weise ein stabförmiges Kraftübertragungselement 8 verbunden. Das Kraftübertragungselement 8 durchragt den Innenraum des Bremskraftverstärker 3 und endet außerhalb des Bremskraftverstärker 3, im gezeigten Ausführungsbeispiel in dem Gehäuse des Hauptbremszylinders 2. Zumindest hauptzylinderseitig verfügt das Kraftübertragungselement 8 über einen mit einer Verzahnung 11 versehenen Abschnitt. Innerhalb der Findung kann das Kraftübertragungselement 8 auch insgesamt als eine Art Zahnstange ausgebildet sein.
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Bei einer fahrerunabhängig ausgelösten Betätigung wird das Kraftübertragungselement 8 zusammen mit der damit verbundenen Schaltvorrichtung 4 mithilfe eines Zahnstandesgetriebes 10 axial in Betätigungsrichtung B beziehungsweise in Richtung Hauptbremszylinder 2 verschoben. Die Schaltvorrichtung 4 nimmt dabei den Schaltkörper 15 mit, sodass dieser ebenfalls in Betätigungsrichtung B axial verschoben und der daran ausgebildete Ventilsitz 16 von dem Ventilkörper 14 abgehoben wird.
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Das Zahnstangenbetriebe 10 wird durch eine elektromotorische Antriebseinheit 5 angetrieben, welche außerhalb des Bremskraftverstärkers 3 an dem Hauptbremszylinder 2 angeordnet ist und durch eine elektronische Steuereinheit 6 gesteuert werden kann.
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Wenn der Bremskraftverstärker 3 den Kolben 18 des Hauptbremszylinder 2 betätigt und das Steuergehäuse 21 sich dabei in Betätigungsrichtung B versetzt, wird das Kraftübertragungselements 8 ebenfalls in Betätigungsrichtung B verschoben. Dabei spannt das Kraftübertragungselement 8, entweder unmittelbar direkt oder wie hier gezeigt über ein Stößel 20, eine Rückstellfeder 12. Durch die vorgespannte Rückstellfeder 12 wird sichergestellt, dass die Schaltvorrichtung 4 nach Beendigung des Bremsvorgangs und der Rückversetzung des Steuergehäuses 21 in seine unbetätigten Ausgangsstellung ebenfalls in die unbetätigten Ausgangsstellung relativ zum Steuergehäuse 21 verschoben wird.
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In der gezeigten Ausführungsform ist die Rückstellfeder 12 an beziehungsweise in dem Hauptbremszylinder 2 angeordnet. Innerhalb der Findung kann die Rückstellfeder jedoch auch in anderen Positionen vorgesehen sein, beispielsweise unmittelbar zwischen der Schaltvorrichtung 4 und dem Steuergehäuse 21.
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Wird der Bremskraftverstärker 3 durch den Fahrer betätigt, so wird das Kraftübertragungselement 8 durch die mit dem Steuergehäuse 21 mitgeschleppt Schaltvorrichtung 4 passiv in Betätigungsrichtung B mitverschoben. Die Antriebseinheit 5 ist derart ausgelegt, dass sie in einem unbetätigten Zustand nicht blockiert, sodass sie einfach zwangsweise mit drehen kann.
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Fig.2
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2 zeigt vergrößert und vereinfacht den Bereich des Zahnstangengetriebes 10 gemäß 1.
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Im Endbereich des Kraftübertragungselements 8 ist an dem Hauptbremszylinder 2 die elektromotorischen Antriebseinheit 5 angeordnet, welche durch eine elektronische Steuereinheit 6 gesteuert werden kann. An einem Ritzel oder unmittelbar an der Antriebsachse 9 der Antriebseinheit 5 ausgebildeten Zähne 26 greifen in die Verzahnung 11 des Kraftübertragungselements 8 ein und bilden das Zahnstangengetriebe 10.
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Grundsätzlich sind innerhalb der Findung auch andere Lösungen zu axialer Betätigung des Kraftübertragungsglieds 8 vorstellbar, beispielsweise ein Schneckentrieb und dergleichen.
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Weil die Antriebsachse 9 der Antriebseinheit 5 bei Betätigung des Bremskraftverstärkers 3 in jeden Fall mitdreht, ist der Drehwinkel der Antriebsachse 9 zwangsweise an axiale Positionen anderer bewegte Komponenten wie beispielsweise des Steuergehäuses 21 oder auch des Kolbens 18 gekoppelt. Daher kann die Drehung der Antriebsachse 9 oder eine bestimmte definierte Drehposition beziehungsweise Drehwinkel beispielsweise dazu benutzt werden, die Bremsbetätigung an sich oder indirekt die Position einer bestimmten Komponente zu erfassen und etwaige weitere gesonderte Erfassungsvorrichtungen einzusparen. Diese Information kann anschließend für vielfältige weitere Vorgänge und Prozesse verwertet werden, beispielsweise zum Schalten eines Bremslichts, zur Bestimmung eines verdrängten Volumens oder der Betätigungsgeschwindigkeit und dergleichen.
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Die Drehbewegung oder Position beziehungsweise Drehwinkel der Antriebsachse 9 können dabei mit einem der üblichen bekannten Verfahren zur Registrierung des Rotordrehwinkels eines Elektromotors erfasst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremsgerät
- 2
- Hauptbremszylinder
- 3
- Bremskraftverstärker
- 4
- Schaltvorrichtung
- 5
- Schaltmittel
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Antriebseinheit
- 8
- Kraftübertragungselement
- 9
- Antriebsachse
- 10
- Zahnstangengetriebe
- 11
- Verzahnung
- 12
- Rückstellfeder
- 13
- Schaltventil
- 14
- Ventilkörper
- 15
- Schaltkörper
- 16
- Ventilsitz
- 17
- Verstärkergehäuse
- 18
- Kolben
- 19
- Druckstange
- 20
- Stößel
- 21
- Steuergehäuse
- 22
- Unterdruckkammer
- 23
- Arbeitskammer
- 24
- Membranenwand
- 25
- Koppelstange
- 26
- Zähne
- B
- Betätigungsrichtung
- L
- Löserichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 9735754 A1 [0003]
- WO 2004/005095 A1 [0003]
