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Die Erfindung betrifft eine Bremsenanordnung eines Fahrzeugs, und ein Fahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind Hydraulikbremsanlagen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen im unbetätigten Zustand ein Abstand zwischen den Bremsbacken bzw. -belägen und der Bremsscheibe bzw. -trommel vorhanden ist. Ein derartiger Abstand wird als Lüftspiel bezeichnet. Dadurch wird ein Schleifen der Bremse im unbetätigten Zustand verhindert. Bei einer Betätigung der Bremse muss zunächst dieses Lüftspiel überwunden werden, sodass der benötigte Bremspedalweg länger wird. Zur Verkürzung des Ansprechwegs des Bremspedals sind aus dem Stand der Technik konstruktive Maßnahmen bekannt. Beispielsweise kann dies mittels eines zweistufigen Zylinders umgesetzt werden. Bekannte Systeme weisen jedoch häufig eine komplexe und kostenintensive Konstruktion auf.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsenanordnung eines Fahrzeugs bereitzustellen, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion einen kurzen Bremspedalansprechweg bei größerem Lüftspiel ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Somit wird die Aufgabe gelöst durch eine Bremsenanordnung eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Bremspedal, einen Bremszylinder, und eine Übertragungsvorrichtung. Die Übertragungsvorrichtung ist zwischen dem Bremspedal und dem Bremszylinder angeordnet, und insbesondere eingerichtet zur, vorzugsweise ausschließlich, mechanischen Kraftübertragung zwischen Bremspedal und Bremszylinder. Die Übertragungsvorrichtung weist dabei eine unproportionale Übersetzung auf, derart, um einen Bremspedalweg des Bremspedals unproportional auf einen Zylinderweg des Bremszylinders zu übertragen. Vorzugsweise ist die Übersetzung dabei als, insbesondere direkte, mechanische Übersetzung zwischen Bremspedalweg und Zylinderweg ausgebildet.
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Mit anderen Worten wird eine Bremsenanordnung bereitgestellt, bei der mittels der Übertragungsvorrichtung erreicht wird, dass der Weg, den das Bremspedal bei einer Bremsbetätigung zurückgelegt, nicht proportional umgesetzt wird auf den Weg, den der Bremszylinder zurückgelegt. Dadurch kann die mechanische Kopplung zwischen Bremspedal und Bremszylinder auf besonders einfache und kostengünstige Weise derart angepasst werden, dass das Lüftspiel der Bremse besonders schnell überwunden wird. Das heißt, vorzugsweise ist die Übertragungsvorrichtung derart ausgelegt, dass bei einer Bewegung des Bremspedals zu Beginn dieser Bewegung bei kleinem Bremspedalweg ein großer Zylinderweg zurückgelegt wird. Insbesondere wird bei größerer Auslenkung des Bremspedals der pro Bremspedalweg zurückgelegte Zylinderweg kleiner.
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Vorzugsweise ist die Übertragungsvorrichtung derart ausgebildet, dass die Übersetzung zu Beginn des Bremspedalwegs, insbesondere ausgehend von einer unbetätigten Ruhestellung, größer ist als bei einer vorbestimmten Auslenkung des Bremspedals.
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Ein weiterer Vorteil der Kopplung von Bremspedal und Bremszylinder mittels der Übertragungsvorrichtung ist, dass gleichzeitig zum optimierten Ansprechverhalten der Bremse mit kurzem Ansprechweg auf einfache Weise Anforderungen hinsichtlich einer, beispielsweise gesetzlichen, Mindestverzögerung, die bei der Bremsbetätigung bereitgestellt werden muss, ermöglicht werden kann.
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Bei dem Bremspedal handelt es sich vorzugsweise um ein Fußbremspedal, das insbesondere vorgesehen ist zur manuellen Betätigung durch einen Fuß eines Fahrers des Fahrzeugs.
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Bevorzugt ist die Übertragungsvorrichtung derart ausgebildet, dass die unproportionale Übersetzung zu Beginn des Bremspedalwegs am größten ist und mit zunehmendem Bremspedalweg sinkt. Das heißt, beim Beginn des Bremspedalwegs, insbesondere ausgehend von einer unbestätigten Ruhestellung, wird bei Bewegung des Bremspedals um einen vorbestimmten Pedalweg ein signifikant größerer Zylinderweg umgesetzt, als bei Bewegung des Bremspedals um den gleichen vorbestimmten Pedalweg ausgehend von einer bereits ausgelenkten Pedalstellung. Dadurch kann insbesondere das Lüftspiel der Bremse auf besonders einfache Weise schnell überwunden werden, um ein besonders vorteilhaftes Ansprechverhalten der Bremse bereitzustellen.
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Besonders bevorzugt ist die Übertragungsvorrichtung derart ausgebildet, dass eine Kraft-Weg-Kennlinie einer Bremspedalbetätigung unproportional ist. Das heißt, ein Zusammenhang zwischen einer Bremskraft, die ein Fahrer des Fahrzeugs beim Bremsen auf das Bremspedal ausüben muss, ist unproportional zum Bremspedalweg. Insbesondere ist die Übertragungsvorrichtung derart ausgebildet, dass bei steigendem Bremspedalweg die Bremskraft progressiv steigt. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes Ansprechverhalten der Bremse des Fahrzeugs ermöglicht werden.
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Beispielsweise kann begünstigt werden, dass der Fahrer beim Betätigen der Bremse durch eine geringe Bremskraft beim Beginn des Bremspedalwegs schnell einen großen Anteil des gesamten Bremspedalwegs überwindet, um das Lüftspiel schnell zu überwinden.
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Vorzugsweise ist die Übertragungsvorrichtung derart ausgebildet, dass die Kraft-Weg-Kennlinie einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei eine Steigung im ersten Abschnitt kleiner ist als im zweiten Abschnitt. Der erste Abschnitt entspricht einem Beginn der Bremspedalbetätigung, und repräsentiert insbesondere ein Betätigungsverhalten des Bremspedals ausgehend von einer Ruhelage. Der zweite Abschnitt entspricht einem Endbereich der Bremspedalbetätigung, das heißt insbesondere ausgehend von einer ausgelenkten Position des Bremspedals. Vorzugsweise schließen erster Abschnitt und zweiter Abschnitt unmittelbar aneinander an. Alternativ bevorzugt kann ein weiterer dritter Abschnitt zwischen erstem Abschnitt und zweitem Abschnitt vorgesehen sein. Somit kann auf einfache Weise zuverlässig erreicht werden, dass das gewünschte Ansprechverhalten der Bremse hinsichtlich einer schnellen Überwindung des Lüftspiels und anschließender feiner Dosierbarkeit erreicht wird.
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Weiter bevorzugt basiert der erste Abschnitt auf einer linearen Funktion. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt basiert der zweite Abschnitt auf einer quadratischen Funktion. Mit anderen Worten kann die Kraft-Weg-Kennlinie im ersten Abschnitt entsprechend einer linearen Funktion und/oder im zweiten Abschnitt entsprechend einer quadratischen Funktion ausgebildet sein. Damit kann auf einfache Weise und zuverlässig die unproportionale Übertragung des Bremspedalwegs auf den Zylinderweg umgesetzt werden.
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Bevorzugt ist die Übertragungsvorrichtung derart ausgebildet, dass im ersten Abschnitt ein Lüftspiel einer Bremse des Fahrzeugs, vorzugsweise vollständig, überwunden wird. Vorzugsweise ist der erste Abschnitt der Kraft-Weg-Kennlinie derart ausgebildet, dass dieser ausgehend von der Ruhelage des Bremspedals bis zu einem Anlagepunkt, an dem das Lüftspiel genau vollständig überwunden ist, das heißt beispielsweise die Bremsbeläge an der Bremsscheibe anlegen, definiert ist. Dadurch kann die Betätigungsweise der Bremse derart, dass das Lüftspiel bei vergleichsweise kleinem Bremspedalweg schnell überwunden wird, besonders einfach ermöglicht werden.
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Besonders bevorzugt ist die Kraft-Weg-Kennlinie stetig, und vorzugsweise differenzierbar. Das heißt, es liegen keine Unstetigkeit, wie beispielsweise Sprünge oder dergleichen vor. Ferner weist die Kraft-Weg-Kennlinie vorzugsweise keinen Knick auf. Damit kann ein besonders gleichmäßiges Betätigungsverhalten der Bremse bei der Betätigung bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise weist die Übertragungsvorrichtung eine Kurvenscheibe auf. Insbesondere steht die Kurvenscheibe mechanisch mit dem Bremszylinder in Eingriff. Als Kurvenscheibe wird insbesondere ein im wesentlichen scheibenförmiges Element angesehen, das eine seitliche Berandung in Form einer vorbestimmten Kurve aufweist. Die Form dieser Kurve ist dabei derart ausgebildet, um durch den mechanischen Eingriff mit dem Bremszylinder die unproportionale Übertragung des Bremspedalweg an den Zylinderweg zu bewirken. Damit kann bei einer besonders einfachen und kostengünstigen Konstruktion die unproportionale Bewegungsübertragung der Bremse bereitgestellt werden.
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Bevorzugt weist die Übertragungsvorrichtung eine Kulissenführung auf. Insbesondere wird als Kulissenführung eine mechanische Konstruktion angesehen, welche ein am Bremspedal angeordnetes erstes Bauteil und ein am Bremszylinder angeordnetes zweites Bauteil umfasst, wobei das zweite Bauteil derart im ersten Bauteil geführt ist, beispielsweise mittels einer Führung in einer vorbestimmten Geometrie, dass die Bewegung des Bremspedals unproportional an den Bremszylinder übertragen wird. Damit kann mit einer alternativen einfachen und kostengünstigen Konstruktion ermöglicht werden, dass der Bremspedalweg unproportional auf den Zylinderweg übertragen wird.
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Besonders bevorzugt umfasst die Kulissenführung ein Führungselement, das am Bremspedal angeordnet ist, und einen Bolzen, der am Bremszylinder angeordnet ist. Das Führungselement weist dabei eine Nut auf. Der Bolzen ist in der Nut geführt. Insbesondere weist die Nut eine derartige Geometrie auf, dass bei der Bewegung des Bremspedals durch die Führung des Bolzens in der Nut der Bolzen und damit der Bremszylinder eine zur Bewegung des Bremspedals unproportionale Bewegung ausführt. Damit kann die spezielle mechanische Kopplung zwischen Bremspedal und Bremszylinder auf unproportionale Weise besonders zuverlässig und einfach umgesetzt werden.
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Vorzugsweise umfasst die Bremsenanordnung ferner eine Bremskraftverstärkungseinrichtung. Insbesondere ist die Bremskraftverstärkungseinrichtung eingerichtet, um eine manuelle Bremsbetätigung durch einen Fahrer des Fahrzeugs über das Bremspedal, insbesondere mittels eines Aktuators, motorisch zu unterstützen. Insbesondere kann dabei durch die spezielle Kopplung von Bremspedal und Bremszylinder mittels der Übertragungsvorrichtung auch bei Ausfall, wie beispielsweise Defekt, der Bremskraftverstärkungseinrichtung eine zuverlässige Bremsfunktion bereitgestellt werden.
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Weiterhin führt die Erfindung zu einem Fahrzeug, vorzugsweise einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, umfassend die beschriebene Bremsenanordnung. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bremspedal um ein Fußbremspedal zur Betätigung durch einen Fuß eines Fahrers des Kraftfahrzeugs.
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Bevorzugt ist das Bremspedal an einem Fahrzeuginnenraumboden des Fahrzeugs mittels eines Gelenks drehbar befestigt. Insbesondere ist das Gelenk unmittelbar am Bremspedal angeordnet.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit einer Bremsenanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine vereinfachte schematische Ansicht der Bremsenanordnung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
- 3 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Bremsenanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 4 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Kraft-Weg-Diagramms einer Bremspedalbetätigung, welches durch eine der Bremsenanordnungen gemäß den Ausführungsbeispielen der Erfindung bereitgestellt werden kann.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Bremsenanordnung 1 eines Fahrzeugs 100 beschrieben werden. Dabei wird auf die 1 bis 4 Bezug genommen. Gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile sind dabei stets mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs 100, das eine Bremsenanordnung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich um ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen.
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Die Bremsenanordnung 1 ist Teil eines hydraulischen Bremssystems 10 des Fahrzeugs 100. Das Bremssystem weist pro Rad des Fahrzeugs jeweils eine Bremsscheibe oder Bremstrommel auf. Mittels Bremsbacken bzw. Bremsbelägen kann an der Bremsschreibe oder Bremstrommel mittels Reibung eine Bremsverzögerung des Fahrzeugs 100 erzeugt werden. Eine entsprechende Bewegung der Bremsbacken bzw. Bremsbeläge wird hydraulisch durch eine Bewegung eines Bremszylinders 3 initiiert.
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Das Bremssystem 10 ist dabei so ausgelegt, dass im unbetätigten Zustand der Bremsen ein vorbestimmtes Lüftspiel vorgesehen ist. Das Lüftspiel entspricht einem vorbestimmten Abstand zwischen Bremsbacken bzw. Bremsbelägen und der Bremsscheibe oder Bremstrommel. Bei einer Betätigung der Bremse muss dieses Lüftspiel zunächst überwunden werden, bevor die Bremsfunktion, das heißt die Verzögerung des Fahrzeugs 100 einsetzen kann. Um ein großes Lüftspiel, das vorteilhaft ist um beispielsweise unerwünschte Reibung der Bremsen im unbetätigten Zustand zu vermeiden, und gleichzeitig eine zuverlässige Betätigung der Bremse bei geringem Bremspedalweg bereitzustellen, ist die erfindungsgemäße Bremsenanordnung 1 vorgesehen, welche nachfolgend im Detail in Bezug auf zwei Ausführungsbeispiele näher beschrieben wird.
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2 zeigt dabei eine vereinfachte schematische Ansicht der Bremsenanordnung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Bremsenanordnung 1 umfasst ein Bremspedal 2, welches durch einen Fahrer des Fahrzeugs 100 manuell betätigt werden kann, um einen Bremsvorgang zu initiieren und zu steuern.
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Das Bremspedal 2 ist mittels eines Gelenks 12 drehbar an einem Fahrzeuginnenraumboden 11 des Fahrzeugs 100 befestigt. Das heißt, das Bremspedal 2 ist an dessen unterem Ende gelenkig am Fahrzeuginnenraumboden 11 angeschlagen.
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Das Bremspedal 2 ist über eine Übertragungsvorrichtung 4 mit dem Bremszylinder 3 mechanisch gekoppelt. Die Übertragungsvorrichtung 4 umfasst dabei eine Kurvenscheibe 41, welche an der Rückseite des Bremspedals 2 angeordnet ist. Die Kurvenscheibe 41 weist eine Kontaktfläche 41a auf, die mit dem Bremszylinder 3 in Kontakt steht. Bei einer Betätigung des Bremspedals 2 durch den Fahrer drückt die Kurvenscheibe 41 auf den Bremszylinder 3, wodurch der Bremsdruck im hydraulischen Bremssystem erzeugt wird.
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Die Kontaktfläche 41 a der Kurvenscheibe 41 ist dabei derart ausgebildet, dass eine unproportionale Übersetzung des Bremspedalwegs auf den Zylinderweg bewirkt wird. Das heißt, eine vorbestimmte Auslenkung des Bremspedals 2 bewirkt eine unproportionale Auslenkung des Bremszylinders 3.
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Dabei ist die Kontaktfläche 41 a der Kurvenscheibe 41 derart ausgebildet, dass die Übersetzung zu Beginn des Bremspedalwegs, das heißt bei Beginn der Auslenkung des Bremspedals 2 ausgehend von einer Ruhelage, am größten ist und mit zunehmendem Bremspedalweg unproportional sinkt.
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Zur Verdeutlichung der unproportionalen Übersetzung wird weiter Bezug genommen auf die 4, welche vereinfacht schematisch ein Kraft-Weg-Diagramm 50 des Bremssystems 10 zeigt. Dabei ist die Bremskraft 55, die am Bremspedal 2 aufgebracht wird in Abhängigkeit des Bremspedalwegs 56 bei der Betätigung dargestellt. Die Bremsenanordnung 1 ist dabei derart ausgelegt, dass eine Kraft-Weg-Kennlinie 5 unproportional ist.
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Die Kraft-Weg-Kennlinie 5 weist dabei einen ersten Abschnitt 51 auf, der einem Beginn der Bremspedalbetätigung ausgehend von der Ruhelage des Bremspedals 2 entspricht. Zudem weist die Kraft-Weg-Kennlinie 5 einen zweiten Abschnitt 52 auf, welcher einem Endbereich der Bremspedalbetätigung entspricht, und einen dritten Abschnitt 57, der zwischen dem ersten Abschnitt 51 und dem zweiten Abschnitt 52 liegt. Im ersten Abschnitt 51 weist die Kraft-Weg-Kennlinie 5 dabei eine erste Steigung auf, die kleiner ist als eine zweite Steigung im zweiten Abschnitt 52. Die erste Steigung ist durch eine erste Tangente 53, und die zweite Steigung durch eine zweite Tangente 54 gekennzeichnet.
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Die gesamte Kraft-Weg-Kennlinie 5 ist dabei stetig und differenzierbar. Das heißt, es liegen keine Sprünge oder Knicke im Verlauf der Kraft-Weg-Kennlinie 5 vor.
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Zudem ist die Kurvenscheibe 41 derart ausgebildet, dass die daraus resultierende Kraft-Weg-Kennlinie 5 im ersten Abschnitt 51 im Wesentlichen einer linearen Funktion und im zweiten Abschnitt 52 im Wesentlichen einer quadratischen Funktion entspricht. Dadurch kann die unproportionale Übersetzung besonders einfach und genau definiert bereitgestellt werden.
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Insbesondere ist die Kraft-Weg-Kennlinie 5 dabei durch eine entsprechende Geometrie der Kurvenscheibe 41 derart ausgebildet, dass innerhalb des ersten Abschnitts 51 das Lüftspiel der Bremse vollständig überwunden wird. Bevorzugt erfolgt dabei das Anlegen der Bremsbeläge genau am Übergang zwischen erstem Abschnitt 51 und drittem Abschnitt 57. Dadurch wird erreicht, dass zur Überwindung des Lüftspiels ein großer Bremspedalweg bei niedriger Bremspedalkraft überwunden werden kann, wie anhand des Kraft-Weg-Diagramms 50 zu erkennen. Nach Überwindung des Lüftspiels wird durch die größere Steigung im zweiten Abschnitt 52 ein feinfühligeres Ansprechverhalten der Bremse bereitgestellt. Zudem wird durch den zweiten Abschnitt 52 sichergestellt, dass stets eine ausreichende Bremswirkung, beispielsweise auch bei Ausfall einer Bremskraftverstärkungseinrichtung, ermöglicht werden kann.
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3 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Bremsenanordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der 2 mit dem Unterschied einer alternativen Ausgestaltung der Übertragungsvorrichtung 4 zwischen dem Bremspedal 2 und dem Bremszylinder 3.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel der 3 umfasst die Übertragungsvorrichtung 4 eine Kulissenführung 42, die die mechanische Kopplung zwischen Bremspedal 2 und Bremszylinder 3 bewirkt. Die Kulissenführung 42 umfasst dabei ein Führungselement 42a, das an der Rückseite des Bremspedals 42 befestigt ist. Im Führungselement 42a ist eine Nut 42b ausgebildet. In der Nut 42b ist ein Bolzen 42c geführt, der am Bremszylinder 3 befestigt ist.
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Eine Geometrie der Nut 42b ist dabei derart ausgebildet, um die unproportionale Übersetzung zwischen Bremspedal 2 und Bremszylinder 3 bereitzustellen. Insbesondere ist die Geometrie der Nut 42b dabei im Wesentlichen analog der Geometrie der Kontaktfläche 41a der Kurvenscheibe 41 ausgebildet.
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Die Kriterien der Auslegung der Kulissenführung 42 zur Bereitstellung der Kraft-Weg-Kennlinie sind dabei analog zum ersten Ausführungsbeispiel der 2 und wie in Bezug auf 4 beschrieben. Die Kulissenführung 42 bietet damit eine alternative vorteilhafte Konstruktion, mittels der eine direkte mechanische Kopplung zwischen Bremspedal 2 und Bremszylinder 3 mit unproportionaler Übersetzung bereitgestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Bremsenanordnung
- 2
- Bremspedal
- 3
- Bremszylinder
- 4
- Übertragungsvorrichtung
- 5
- Kraft-Weg-Kennlinie
- 10
- Bremssystem
- 11
- Fahrzeuginneraumboden
- 12
- Gelenk
- 41
- Kurvenscheibe
- 41a
- Kontaktfläche
- 42
- Kulissenführung
- 42a
- Führungselement
- 42b
- Nut
- 42c
- Bolzen
- 50
- Kraft-Weg-Diagramm
- 51
- erster Abschnitt
- 52
- zweiter Abschnitt
- 53
- erste Tangente
- 54
- zweite Tangente
- 55
- Bremskraft
- 56
- Bremspedalweg
- 57
- dritter Abschnitt
