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Die Erfindung betrifft eine Bremsgeberanordnung zur Betätigung einer Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Es sind Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge bekannt, welche eine zusätzliche Hilfskraft aufbringen, um eine vom Fahrer aufgebrachte Fußkraft zu unterstützen. Bei den meisten rein elektrischen Fahrzeugen stehen beispielsweise Vakuum-Bremskraftverstärker, welche durch den Einsatz einer zusätzlichen Vakuumpumpe die Hilfskraft erzeugen, oder elektromechanische Bremskraftverstärker, welche einen Elektromotor und eine Mechanik verwenden, wobei die Mechanik die Drehbewegung des Elektromotors in eine lineare Bewegung umwandelt, zur Verfügung.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 220 934 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung, mit einem Pedalhebel und Mittel zur Kopplung des Pedalhebels mit einem Eingangsglied der Kraftfahrzeugbremseinrichtung. Die Mittel zur Kopplung des Pedalhebels mit dem Eingangsglied umfassen ein erstes Element, das mit einem ersten Abschnitt über ein erstes Gelenk mit dem Eingangsglied koppelbar ist, und ein zweites Element, das mit einem ersten Abschnitt über ein zweites Gelenk mit dem Pedalhebel gekoppelt ist, ein drittes Gelenk, über das ein zweiter Abschnitt des ersten Elements und ein zweiter Abschnitt des zweiten Elements miteinander gekoppelt sind, und eine Führungseinrichtung, über die das dritte Gelenk auf einer vorgegebenen, in Bezug auf eine Abstützung des Pedalhebels ortsfesten Bahn geführt ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsgeberanordnung vorzuschlagen, welche sich durch einen kompakten Aufbau auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bremsgeberanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Bremsgeberanordnung, welche zur Betätigung einer Bremsvorrichtung eines Fahrzeuges ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dient die Bremsgeberanordnung zur Umwandlung einer von einem Fahrer aufgebrachten manuellen und/oder mechanischen Pedalkraft in eine hydraulische Betätigungskraft für einen Nehmerzylinder.
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Die Bremsgeberanordnung weist hierzu ein Bremspedal auf, welches zur Betätigung durch den Fahrer bzw. zur Einleitung der Pedalkraft durch den Fahrer ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere umfasst das Bremspedal einen Pedalhebel, welcher an einem Ende schwenkbar gelagert ist und an seinem anderen Ende eine Pedalplatte aufweist, über die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft eingeleitet wird und/oder einleitbar ist. Das Bremspedal weist weiterhin eine Pedalstange auf, welche zur Übertragung der Pedalkraft ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Pedalstange ist hierzu gelenkig mit dem Pedalhebel verbunden, wobei eine Kraftübertragung von dem Pedalhebel über die Pedalstange auf weitere Komponenten der Bremsgeberanordnung erfolgt. Insbesondere ist die Pedalstange zumindest annähernd mittig und/oder im Wesentlichen senkrecht an dem Pedalhebel angelenkt.
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Die Bremsgeberanordnung weist einen Bremskraftverstärker auf, welcher zur Erzeugung einer zusätzlichen Hilfskraft ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dient der Bremskraftverstärker zur fahrerunabhängigen Beeinflussung der hydraulischen Betätigungskraft bzw. der Bremskraft. Der Bremskraftverstärker kann prinzipiell als ein hydraulischer oder pneumatischer Bremskraftverstärker ausgebildet sein. Alternativ ist der Bremskraftverstärker als ein elektromechanischer Bremskraftverstärker ausgebildet. Der Bremskraftverstärker weist ein Koppelelement auf, welches zur Übertragung der Hilfskraft ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist der Bremskraftverstärker das Koppelement axial und/oder linear zu verlagern.
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Die Bremsgeberanordnung weist weiterhin einen Geberzylinder auf, welcher zur Erzeugung der hydraulischen Betätigungskraft ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist der Geberzylinder über eine hydraulische Strecke mit dem Nehmerzylinder der Bremsvorrichtung verbunden, wobei bei einer Betätigung der Bremsgeberanordnung eine Fluidsäule über die hydraulische Strecke von dem Geberzylinder in Richtung des Nehmerzylinders verschoben wird, um die Bremsvorrichtung zu betätigen. Hierzu weist der Geberzylinder im Wesentlichen ein Zylindergehäuse sowie einen innerhalb des Zylindergehäuse axial verlagerbaren Kolben auf, welcher einen mit einem Betriebsmedium, vorzugsweise einer Hydraulikflüssigkeit gefüllten Druckraum axial begrenzt. Der Geberzylinder weist eine Kolbenstange auf, welche zur Aufnahme der Pedalkraft und/oder der Hilfskraft ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die Kolbenstange mit dem Kolben des Geberzylinders bewegungsgekoppelt bzw. fest verbunden.
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Weiterhin weist die Bremsgeberanordnung eine Übertragungsvorrichtung auf, welche zur Übertragung der Pedalkraft von der Pedalstange auf die Kolbenstange und ggf. der Hilfskraft von dem Koppelelement auf die Kolbenstange ausgebildet und/oder geeignet ist. Hierzu weist die Übertragungsvorrichtung ein erstes und ein zweites Übertragungsglied auf, über welche die Pedalstange, dass Koppelelement und die Kolbenstange miteinander bewegungsgekoppelt sind. Das erste und das zweite Übertragungsglied sind über ein erstes Gelenk schwenkbar miteinander gekoppelt, wobei das erste Gelenk in einer ersten Führungskulisse geführt ist.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das erste Übertragungsglied über ein zweites Gelenk mit dem Koppelelement und das zweite Übertragungsglied über ein drittes Gelenk mit der Koppelstange gekoppelt ist. Dabei ist das zweite Gelenk in einer zweiten Führungskulisse und das dritte Gelenk in einer dritten Führungskulisse geführt, wobei zumindest die erste Führungskulisse ausgebildet und/oder angeordnet ist, ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem zweiten und dem dritten Gelenk zu beeinflussen. Insbesondere ist die erste Führungskulisse derart zwischen der zweiten und der dritten Führungskulisse angeordnet, sodass das erste Übertragungsglied mit einem ersten Winkel zu dem Koppelelement und das zweite Übertragungsglied mit einem zweiten Winkel zu der Kolbenstange angeordnet ist. Durch eine Verschiebung der Gelenke innerhalb der jeweiligen Führungskulisse können der erste und der zweite Winkel verändert werden. Besonders bevorzugt ist das Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit des ersten und/oder zweiten Winkels veränderbar.
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Es wird somit eine Bremsgeberanordnung vorgeschlagen, bei der die von dem Bremskraftverstärker aufgebrachte Hilfskraft nicht unmittelbar in die Kolbenstange des Bremsgebers eingeleitet, sondern über die Übertragungsvorrichtung mit veränderlichen Übersetzungsverhältnis übersetzt wird. Durch die Anordnung des zweiten Übertragungsgliedes verstärkt sich der Hebeleffekt. Insbesondere ist die Übertragungsvorrichtung bzw. die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses derart ausgelegt, dass der Bremskraftverstärker optimal betrieben werden kann. Hierzu kann das Übersetzungsverhältnis so gewählt werden, dass ein wesentlich kleinerer Bremskraftverstärker die notwendige Energie innerhalb der benötigten Betätigungszeit aufbringen kann. Dadurch ist es möglich eine Bremsgeberanordnung zu schaffen, welche sich durch einen leichten sowie kompakten Aufbau auszeichnet. Weiterhin kann die Bremsgeberanordnung durch die Verwendung eines kleineren Bremskraftverstärkers deutlich kostengünstiger hergestellt werden.
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In einer konkreten Realisierung ist vorgesehen, dass die erste Führungskulisse im Wesentlichen quer zu der zweiten und der dritten Führungskulisse verläuft, sodass ein Gesamtübersetzungsverhältnis der Übertragungsvorrichtung bei einer Betätigung mit zunehmender Verlagerung des zweiten und des dritten Gelenks erhöht wird. Anders formuliert, verläuft das erste Gelenk bei einer Betätigung des Bremspedals innerhalb der ersten Führungskulisse quer zur Bewegung des zweiten und des dritten Gelenks, so dass das Gesamtübersetzungsverhältnis mit zunehmendem Pedalweg des Bremspedals steigt. Insbesondere werden somit zunehmender Betätigung zunehmend höhere Kräfte an der Kolbenstange erzeugt. Bevorzugt sind die erste, die zweite und die dritte Führungskulisse im wesentlichen Z-förmig angeordnet, wobei die erste Führungskulisse zwischen der zweiten und der dritten Führungskulisse angeordnet ist. Insbesondere ist „im Wesentlichen Z-förmig“ dahingehend zu verstehen, dass die erste Führungskulisse rechtwinklig oder annähernd Rechtwinkel zu der zweiten und der dritten Führungskulisse angeordnet ist. Insbesondere ist der Bremskraftverstärker ausgebildet, das zweite Gelenk in der zweiten Führungskulisse in Abhängigkeit der geforderten Betätigungskraft mit oder entgegen der Pedalbewegung zu verschieben. Es wird somit eine einfache Anbindung des Bremskraftverstärkers an die Übertragungsvorrichtung vorgeschlagen.
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In einer ersten möglichen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erste Führungskulisse geradlinig verläuft, wodurch das Übersetzungsverhältnis einen exponentiellen Übersetzungsverlauf aufweist. Alternativ weist das Übersetzungsverhältnis zumindest abschnittsweise oder in einem Zwischenabschnitt einen exponentiellen und/oder einen überlinearen Übersetzungsverlauf auf. Anders formuliert, weist das Übersetzungsverhältnis gegen Ende des Pedalweges bzw. gegen Ende des Verschiebungsweges des zweiten und des dritten Gelenkes einen zunehmenden, insbesondere progressiven oder divergierenden, Übersetzungsverlauf auf. Es wird somit eine Übertragungsvorrichtung vorgeschlagen, welche insbesondere gegen Ende des Pedalweges bzw. des Verschiebungsweges hohe Kräfte an der Kolbenstange erzeugen kann.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erste Führungskulisse kurvenförmig verläuft, wodurch das Übersetzungsverhältnis einen sigmoiden Übersetzungsverlauf aufweist. Alternativ weist das Übersetzungsverhältnis einen S-förmigen Übersetzungsverlauf auf. Anders formuliert, weist das Übersetzungsverhältnis gegen Ende des Pedalweges bzw. gegen Ende des Verschiebungsweges des zweiten und des dritten Gelenkes einen abnehmenden, insbesondere degressiven oder konvergierenden, Übersetzungsverlauf auf. Insbesondere ist kurvenförmig dahingehend zu verstehen, dass das erste Gelenk innerhalb der ersten Führungskulisse entlang einer Krümmung bzw. Kurvenbahn geführt ist. Durch die kurvenförmige Ausgestaltung der ersten Führungskulisse wird verhindert, dass eine zu hohe Krafteinwirkung aufgrund des zusätzlichen Hebeleffekts auf die Kolbenstange gegen Ende des Pedalweges bzw. des Verschiebungsweges erfolgt.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die zweite und die dritte Führungskulisse geradlinig verlaufen. Besonders bevorzugt sind die zweite und die dritte Führungskulisse parallel und/oder gleichgerichtet zueinander ausgerichtet. Dadurch wird sichergestellt, dass die Ausgangskraft (Betätigungskraft am Geberzylinder) wieder parallel der Eingangskraft (Hilfskraft/Pedalkraft) steht. Somit wird eine besonders kompakte und bauraumsparende Integration bzw. Anbindung des Bremskraftverstärkers und des Geberzylinders an die Übertragungsvorrichtung ermöglicht.
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In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass das zweite Gelenk innerhalb der zweiten Führungskulisse entlang einer ersten Achse geradgeführt ist und das dritte Gelenk innerhalb der dritten Führungskulisse entlang einer zweiten Achse geradgeführt ist, wobei die erste und die weite Achse parallel und oder gleichgerichtet zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere ist die erste Achse durch das Koppelelement und die zweite Achse durch die Kolbenstange definiert. Alternativ oder optional ergänzend ist das Koppelelement koaxial zu der ersten Achse und/oder die Kolbenstange koaxial zu der zweiten Achse angeordnet. Insbesondere liegt das zweite Gelenk auf der ersten Achse und das dritte Gelenk auf der zweiten Achse. Es wird somit eine Übertragungsvorrichtung vorgeschlagen, welche sich durch eine besonders einfache und bauraumsparende Anbindung des Geberzylinders sowie des Bremskraftverstärker auszeichnet. Besonders bevorzugt können der Bremskraftverstärker sowie der Geberzylinder gleichgerichtet und/oder gemeinsam auf einer Seite der Übertragungsvorrichtung angeordnet werden.
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In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass der erste Winkel zwischen der ersten Achse und dem ersten Übertragungslied und der zweite Winkel zwischen der zweiten Achse und dem zweiten Übertragungsglied gebildet ist, wobei der erste Winkel ein spitzer Winkel und der zweite Winkel ein stumpfer Winkel ist. Unter einem spitzen Winkel ist in bekannter Weise ein Winkel zwischen 0° und 90° und unter einem stumpfen Winkel ist in bekannter Weise ein Winkel zwischen 90° und 180° zu verstehen. Insbesondere ist das Übersetzungsverhältnis zwischen zweiten und dritten Gelenk im Wesentlichen von dem ersten Winkel abhängig. Beispielsweise beträgt das Übersetzungsverhältnis i > 1 bei einem ersten Winkel von größer 45° und i < 1 bei einem ersten Winkel von kleiner 45°.
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In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass die Pedalstange über das zweite Gelenk angebunden ist. Alternativ ist die Pedalstange über das dritte Gelenk angebunden. Durch die Anbindung der Pedalstange an das zweite Gelenk steht dem Fahrer das komplette Übersetzungsverhältnis zwischen zweiten und dritten Gelenk zur Verfügung, sodass der Fahrer einen Kraftvorteil bei fehlerhaften oder ausgeschalteten Bremskraftverstärker hat. Durch die Anbindung der Pedalstange an das dritte Gelenk wird die Pedalkraft unmittelbar über das dritte Gelenk auf die Kolbenstange übertragen. Je nachdem welches Gelenk zur Anbindung der Pedalstange gewählt worden ist, muss bzw. darf der statische Sicherheitsfaktor der Übertragungsvorrichtung größer oder kleiner gewählt werden.
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In einer weiteren konkreten Ausführung ist vorgesehen, dass der Bremskraftverstärker ein Gehäuse aufweist, wobei die erste, zweite und die dritte Führungskulisse in das Gehäuse integriert sind. Insbesondere ist das Gehäuse als ein Gussgehäuse ausgebildet, wobei die Führungskulissen gusstechnisch, insbesondere durch Urformen, in das Gehäuse eingebracht sind. Alternativ können die erste und/oder die zweite und/oder die dritte Führungskulisse jedoch auch durch Trennen, beispielsweise durch Fräsen, in das Gehäuse eingebracht sein. Prinzipiell können das erste und/oder das zweite und/oder das dritte Gelenk innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Alternativ können das erste und/oder das zweite und/oder das dritte Gelenk teilweise oder vollständig außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Die erste und/oder zweite und/oder dritte Führungskulisse können jeweils durch mindestens einen Durchbruch oder mindestens eine Vertiefung in dem Gehäuse ausgebildet sein. Besonders bevorzugt weisen das erste, zweite und dritte Gelenk jeweils einen Schwenkbolzen auf, wobei der Schwenkbolzen innerhalb der Führungskulisse einseitig oder beidseitig geführt ist. Im Speziellen ist das Gehäuse zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei mindestens eine vorzugsweise beide Gehäusehälften jeweils eine Führungskulisse aufweisen. Durch dieses Design kann das sowieso vorhandene Gehäuse des Bremskraftverstärker verwendet werden, um die notwendigen Elemente der Übertragungsvorrichtung, insbesondere die Gelenke sowie deren Führungskulissen, besonders bauraumsparend in das Gehäuse zu integrieren.
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In einer konkreten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Bremskraftverstärker einen Aktor aufweist, welcher zur Erzeugung einer Zugkraft und/oder einer Druckkraft auf das zweite Gelenk ausgebildet und oder geeignet ist. Hierzu ist das Koppelelement als eine axial verlagerbaren Koppelstange ausgebildet, welche mit dem Aktor bewegungsgekoppelt ist. Insbesondere ist die Koppelstange parallel und/oder gleichgerichtet zu der Kolbenstange des Geberzylinders angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Aktor auf der Seite des Geberzylinders und/oder auf der gegenüberliegenden Seite des Bremspedals angeordnet. Durch Aufbringen einer Druckkraft auf das zweite Gelenk, wirkt die Hilfskraft der Pedalkraft entgegen, sodass eine Reduzierung der Bremskraft realisiert wird. Entsprechend kann durch Aufbringen einer Zugkraft auf das zweite Gelenk, die Hilfskraft zusätzlich zu der Pedalkraft wirken, sodass die erzeugte Bremskraft erhöht wird. Es wird somit eine besonders einfache und kompakte Anbindung des Bremskraftverstärker an die Übertragungsvorrichtung vorgeschlagen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Bremsgeberanordnung in einer ersten Ausführung;
- 2 die Bremsgeberanordnung in gleicher Darstellung wie 1 in einer zweiten Ausführung;
- 3 eine schematische Darstellung eines Bremskraftverstärkers der Bremsgeberanordnung gemäß 1 und 2;
- 4 einen Wegverlauf und sowie einen resultierenden Übersetzungsverlauf der Bremsgeberanordnung bei einer Betätigung in einem Diagramm.
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Die 1, 2 zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer Bremsgeberanordnung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beispielsweise dient die Bremsgeberanordnung 1 zur Betätigung einer Bremsvorrichtung eines Fahrzeuges, nicht dargestellt. Die Bremsgeberanordnung 1 weist im Wesentlichen ein Bremspedal 2, einen Bremskraftverstärker 3, einen Geberzylinder 4 sowie eine Übertragungsvorrichtung 5 auf.
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Das Bremspedal 2 umfasst einen Pedalhebel 6 sowie eine Pedalstange 7. Der Pedalhebel 6 ist einseitig über ein Schwenklager 8 schwenkbar, zum Beispiel an einer Fahrzeugkarosserie befestigt. An seiner dem Schwenklager 8 gegenüberliegenden Seite weist der Pedalhebel 6 endseitig eine Pedalplatte 9 auf, über welche eine vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft 100 auf das Bremspedal 2 übertragen wird. Die Pedalstange 7 ist über ein weiteres Schwenkgelenk 10 gelenkig mit dem Pedalhebel 6 verbunden. Die Pedalstange 7 kann hierzu beispielsweise im Wesentlichen mittig über das weitere Schwenkgelenk 10 an dem Pedalhebel 6 angelenkt sein.
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Der Bremskraftverstärker 3 weist einen Aktor 11 sowie ein Koppelelement 12 auf, wobei der Aktor 11 mit dem Koppelelement 12 bewegungsgekoppelt ist. Beispielsweise ist der Aktor 11 als ein elektromechanischer, hydraulischer oder pneumatischer Linearaktor ausgebildet. Das Koppelelement 12 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als eine Koppelstange 13 ausgeführt, wobei der Aktor 11 die Koppelstange 13 in axialer Richtung in Bezug auf eine erste Achse 103 mit einer Hilfskraft 101 beaufschlagt. Die Hilfskraft 101 kann dabei als eine in axialer Richtung in Bezug auf die erste Achse 103 gerichtete Zugkraft und/oder Druckkraft definiert sein. Beispielsweise ist die Achse 103 durch eine Längsachse der Koppelstange 13 definiert.
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Der Geberzylinder 4 weist eine Kolbenstange 14 auf, welche in axialer Richtung in Bezug auf eine zweite Achse 104 verlagerbar ist. Beispielsweise ist der Geberzylinder 4 über eine hydraulische Leitung mit einem Nehmerzylinder, nicht dargestellt, der Bremsvorrichtung verbunden. Beispielsweise wird bei einer Bewegung der Kolbenstange 14 in Richtung des Geberzylinders 4 eine Fluidsäule in Richtung des Nehmerzylinders verschoben, sodass die Bremsvorrichtung betätigt bzw. eine Betätigungskraft 102 erzeugt wird. Die zweite Achse 104 ist beispielsweise durch eine Längsachse der Kolbenstange 14 definiert. Dabei sind die Koppelstange 13 und die Kolbenstange 14 bzw. die erste Achse 103 und die zweite Achse 104 gleichgerichtet und/oder achsparallel zueinander ausgerichtet. Dadurch sind der Bremskraftverstärker 3 und der Geberzylinder 4 auf einer gemeinsamen Seite gegenüberliegend zu dem Bremspedal 2 anordenbar.
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Die Übertragungsvorrichtung 5 weist ein erstes und ein zweites Übertragungsglied 15, 16 auf, wobei die beiden Übertragungsglieder 15, 16 über ein erstes Gelenk 17 schwenkbar miteinander verbunden sind. Weiterhin ist das erste Übertragungsglied 15 über ein zweites Gelenk 18 schwenkbar mit der Koppelstange 13 und das zweite Übertragungsglied 16 über ein drittes Gelenk 19 schwenkbar mit der Kolbenstange 14 verbunden. Beispielsweise sind das erste, das zweite und das dritte Gelenk 17, 18, 19 jeweils als ein Schwenkgelenk ausgebildet.
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Das erste Gelenk 17 ist dabei in einer ersten Führungskulisse 20, das zweite Gelenk 18 in einer zweiten Führungskulisse 21 und das dritte Gelenk 19 in einer dritten Führungskulisse 22 geführt. Die zweite und die dritte Führungskulisse 21, 22 weisen dabei einen geradlinigen Verlauf auf, wobei sich die zweite Führungskulisse 21 in axialer Richtung in Bezug auf die erste Achse 103 erstreckt und die dritte Führungskulisse 22 in axialer Richtung in Bezug auf die zweite Achse 104 erstreckt. Somit ist das zweite Gelenk 18 innerhalb der zweiten Führungskulisse 21 in axialer Richtung in Bezug auf die erste Achse 103 geradgeführt und das dritte Gelenk 19 innerhalb der dritten Führungskulisse 22 in axialer Richtung in Bezug auf die zweite Achse 104 geradgeführt.
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Die erste Führungskulisse 20 ist derart zwischen der zweiten und der dritten Führungskulisse 21, 22 angeordnet, sodass die erste Führungskulisse 20 ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem zweiten Gelenk 18 und dem dritten Gelenk 19 beeinflusst. Hierzu erstreckt sich die erste Führungskulisse 20 quer, insbesondere in einer radialen Richtung in Bezug auf die erste bzw. zweite Achse 103, 104, zwischen der zweiten und der dritten Führungskulisse 21, 22. In der gezeigten Darstellung sind die Führungskulissen 20, 21, 22 Z-förmig zueinander angeordnet, wobei die erste Führungskulisse 20 im Wesentlichen senkrecht bzw. rechtwinklig zu der zweiten und dritten Führungskulisse 21, 22 angeordnet ist.
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Dabei ist zwischen dem ersten Übertragungsglied 15 und der Koppelstange 13 ein erster Winkel 105 und zwischen dem zweiten Übertragungsglied 16 und der Kolbenstange 14 ein zweiter Winkel 106 gebildet. Der erste Winkel 105 ist als ein spitzer Winkel und der zweite Winkel 106 als ein stumpfer Winkel ausgebildet. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem zweiten Gelenk 18 und dem dritten Gelenk 19 ist zumindest von dem ersten Winkel 105 abhängig. Beispielsweise beträgt das Übersetzungsverhältnis i < 1 bei einem Winkel 105 von kleiner 45° und i > 1 bei einem Winkel 105 von größer 45°.
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Durch das zweite Übertragungsglied 16 wird zum einen erreicht, dass der Hebeleffekt verstärkt wird, wodurch der Aktor 11 des Bremskraftverstärkers 3 deutlich weniger Kraft aufbringen muss und somit kleiner dimensioniert werden kann. Zum anderen steht die Ausgangskraft wieder parallel der Eingangskraft, wodurch eine deutliche einfachere und kompaktere Anbindung des Bremskraftverstärker 3 an die Übertragungsvorrichtung 5 ermöglicht wird.
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Wie der 1 zu entnehmen ist das Bremspedal 2 über die Pedalstange 7 an das zweite Gelenk 18 angebunden. In einem Betrieb wird somit die Pedalkraft 100 über die Pedalplatte 9 auf den Pedalhebel 6 aufgebracht und über die Pedalstange 7 in das zweite Gelenk 18 eingeleitet. Durch die eingeleitete Pedalkraft 100 wird das zweite Gelenk 18 entlang der zweiten Führungskulisse 21 in axialer Richtung in Bezug auf die erste Achse 103 in Richtung des Aktors 11 verschoben, wobei zugleich das erste Gelenk 17 und das dritte Gelenk 19 in der jeweiligen Führungskulisse 20, 22 verschoben werden. Dabei verändert sich das Übersetzungsverhältnis zwischen zweiten und dritten Gelenk 18, 19 in Abhängigkeit des ersten bzw. zweiten Winkels 105, 106, so dass mit zunehmenden Verschiebungsweg der Gelenke 17, 18, 19 die auf die Kolbenstange 14 einwirkende Kraft und somit die Betätigungskraft 102 steigt.
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Durch eine Betätigung des Bremskraftverstärkers 3, z.B. bei einer Notbremsung, kann eine fahrerunabhängige Beeinflussung der durch den Geberzylinder 4 erzeugten Betätigungskraft 102 realisiert werden, indem beispielsweise zusätzlich eine Zugkraft als die Hilfskraft 101 auf das zweite Gelenk 18 aufgebracht wird, um die Betätigungskraft 102 zu erhöhen. Mit der Anbindung der Pedalstange 7 an das zweite Gelenk 18 hat der Fahrer einen Kraftvorteil bei fehlerhaften oder ausgeschalteten Aktor 11.
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Alternativ kann das Bremspedal 2 jedoch auch, wie in 2 gezeigt, über die Pedalstange 7 an das dritte Gelenk 19 angebunden werden. In einem Betrieb wird somit die Pedalkraft 100 über die Pedalplatte 9 auf den Pedalhebel 6 aufgebracht und über die Pedalstange 7 unmittelbar in das dritte Gelenk 19 eingeleitet. Durch die eingeleitete Pedalkraft 100 wird das dritte Gelenk 19 entlang der dritten Führungskulisse 22 in axialer Richtung in Bezug auf die zweite Achse 104 in Richtung des Geberzylinders 4 verschoben, wobei zugleich das erste Gelenk 17 und das zweite Gelenk 18 in der jeweiligen Führungskulisse 20, 22 verschoben werden. Somit wird die Pedalkraft 100 ohne Übersetzung auf die Kolbenstange 14 übertragen, wobei im Bedarfsfall der Bremskraftverstärker 3 zugeschaltet werden kann. Je nachdem welches Gelenk 18, 19 zur Anbindung des Bremspedals 2 gewählt worden ist, muss/darf der statische Sicherheitsfaktor der Bremsgeberanordnung 1 etwas großer/kleiner gewählt werden.
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Der Bremskraftverstärker 3 weist zudem ein Gehäuse 23 zur Aufnahme des Aktors 11 und des Koppelelements 12 auf, wobei die erste, die zweite und die dritte Führungskulisse 20, 21, 22 in das Gehäuse 23 integriert sind.
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3 zeigt den Bremskraftverstärker 3 mit dem Gehäuse 23 in einer schematischen Darstellung, wobei die Führungskulissen 20, 21, 22 beispielsweise jeweils als ein in dem Gehäuse 23 ausgebildeter Durchbruch ausgebildet sind. Die Gelenke 17, 18, 19 weisen jeweils einen Schwenkbolzen 24 auf, welcher endseitig in der jeweiligen Führungskulisse 20, 21, 22 geführt aufgenommen ist. Beispielsweise ist das Gehäuse 23 zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Übertragungsglieder 15, 16 bzw. die Gelenke 17, 18, 19 zwischen den Gehäusehälften in dem Gehäuse 23 angeordnet sind. Dabei weisen die Gehäusehälften jeweils die Führungskulissen 20, 21, 22 auf, so dass die Schwenkbolzen 24 beidseitig geführt sind.
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Um zu verhindern, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen dem zweiten und dritten Gelenk 18, 19 zu schnell ansteigt, kann die erste Führungskulisse 20, wie in 3 gezeigt, kurven- oder nierenförmig ausgebildet sein. Das erste Gelenk 17 bzw. dessen Schwenkbolzen 24 läuft dabei, statt gerade durch den kompletten Hub, auf einer Kurvenbahn ab.
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4 zeigt einen Wegverlauf 107 des zweiten Gelenks 18 und einen weiteren Wegverlauf 108 des dritten Gelenks 19 über den gesamten Pedalweg des Bremspedals 2 sowie dem daraus resultierenden Übersetzungsverlauf 109 des Übersetzungsverhältnisses i zwischen zweiten und dritten Gelenk 18, 19. Bei einer kurvenförmigen Ausgestaltung der ersten Führungskulisse 20, wie in 3 gezeigt, nimmt der Übersetzungsverlauf 109 gegen Ende des Wegverlaufs 107 bzw. des weiteren Wegverlaufs 108 ab, so dass sich annähernd ein sigmoider Übersetzungsverlauf 109 ergibt. Bei einer geradlinigen Ausgestaltung der ersten Führungskulisse 20, würde der resultierende Übersetzungsverlauf, nicht dargestellt, hingegen einen exponentiellen Verlauf aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremsgeberanordnung
- 2
- Bremspedal
- 3
- Bremskraftverstärker
- 4
- Geberzylinder
- 5
- Übertragungsvorrichtung
- 6
- Pedalhebel
- 7
- Pedalstange
- 8
- Schwenklager
- 9
- Pedalplatte
- 10
- weiteres Schwenkgelenk
- 11
- Aktor
- 12
- Koppelelement
- 13
- Koppelstange
- 14
- Kolbenstange
- 15
- erstes Übertragungsglied
- 16
- zweites Übertragungsglied
- 17
- erstes Gelenk
- 18
- zweites Gelenk
- 19
- drittes Gelenk
- 20
- erste Führungskulisse
- 21
- zweite Führungskulisse
- 22
- dritte Führungskulisse
- 23
- Gehäuse
- 24
- Schwenkbolzen
- 100
- Pedalkraft
- 101
- Hilfskraft
- 102
- Betätigungskraft
- 103
- erste Achse
- 104
- zweite Achse
- 105
- erster Winkel
- 106
- zweiter Winkel
- 107
- Wegverlauf
- 108
- weiterer Wegverlauf
- 109
- Übersetzungsverlauf
