DE19822414A1 - Bremsbetätigungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Bremsbetätigungsvorrichtung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire" vorgeschlagen. Die Vorrichtung verfügt über ein in einem Drehlager schwenkbar gelagertes Pedal (1), das mittels einer federbelasteten Vorrichtung entgegen der Betätigungsrichtung vorgespannt ist, sowie mit einem Faltenbalg (5) als Dämpfungsmittel zur definierten Einstellung einer vorgegebenen Kraft-Weg-Charakteristik. DOLLAR A Wesentlicher Vorteil des Faltenbalges (5) ist, daß kennlinienrelevante Größen einfach während der Herstellung variiert werden können. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Faltenbalg (5) gleichzeitig als elastisches Mittel wirksam ist, so daß eine separate Feder entfallen kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsbetätigungsvor­ richtung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire" mit einem, an einer Achse schwenkbar gelagerten Pedal, das mit elastischen Mitteln entgegen der Betätigungsrichtung vorgespannt ist, und ein Dämpfungsmittel zur definierten Einstellung einer vorgegebenen Kraft-Weg- Charakteristik aufweist, so daß bei Betätigung eine bestimm­ te Rückwirkungskraft erzeugt wird.

Eine derartige Einrichtung ist z. B. aus der DE 195 40 705 A1 bekannt. Bei der vorbekannten Einrichtung wird die Kraft-/Weg- Charakteristik des Betätigungspedals durch einen Tel­ lerfederstapel erzeugt, der zur definierten Dämpfung mit einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Anordnung zusammenwirkt. Die Dämpfung erfolgt dabei durch Strömung der Luft durch eine im Kolben vorgesehene Bohrung.

Weniger vorteilhaft ist bei der vorbekannten Einrichtung die konstante Drosselwirkung der vorhin erwähnten Bohrung an­ zusehen, die lediglich eine eingeschränkte Anpassung der Kraft-/Weg-Charakteristik des Betätigungspedals an eine, beispielsweise vom Fahrzeughersteller vorgegebene, eigene "Pedalcharakteristik" ermöglicht. Als nachteilig wird außer­ dem die im Tellerfederstapel auftretende Reibung empfunden, die eine kleine Hysterese zur Folge hat.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel vor­ zuschlagen, die eine veränderbare, vorzugsweise pedalweg- bzw. pedalgeschwindigkeitsabhängige Dämpfung des Wegsimula­ tors und somit eine flexiblere Anpassung der Kraft-/Weg-Cha­ rakteristik des Betätigungspedals an einen vorgegebenen Ver­ lauf ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Dämpfungseinrichtung ein Faltenbalg vorgesehen ist. Der Fal­ tenbalg läßt sich einfach herstellen und ein wesentlicher Vorteil ist, daß die kennlinienrelevanten Geometriegrößen des Faltenbalges mit geringem herstellungstechnischen Auf­ wand abgeändert werden können.

In Konkretisierung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß eine progressiv ansteigende Kennlinie der Reaktionskraft in Relation zu dem Pedalweg dadurch erzeugt wird, daß Balgwandstärke, Balglänge, Balgdurchmesser, das Verhältnis von Balginnendurchmesser zu Balgaußendurchmesser und Balgfaltung einzeln unabhängig voneinander oder in Kombina­ tion miteinander über den Balgkörper verändert sind.

Der Faltenbalg besteht gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform aus Metallwerkstoff und dessen duktiles Ver­ halten läßt sichere Funktion der Betätigungseinrichtung selbst für den Fall zu, daß wider Erwarten ein Riß in dem Faltenbalg entsteht. Folglich verfügt die Betätigungsein­ richtung über ausgeprägtes fail-safe-Verhalten.

Eine einfache Montage bei dem Fahrzeughersteller wird schließlich dadurch ermöglicht, daß der Faltenbalg zusammen mit der Achse für das Pedal in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen stark schematisiert den Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung bei jeweils entfernter Gehäusewandung wobei Fig. 1 der Frontansicht entspricht und der Fig. 2 die korrespondierende Seitenansicht zu entnehmen ist.

Ein Betätigungs- bzw. Bremspedal 1 nachstehend nur Pedal weist eine Fußtrittplatte 2 auf, die an einem biegesteifen, mittels einer Achse 4 drehbar gelagerten Arm 3 befestigt ist. Die gewünschte progressive Kraft-/Weg-Charakteristik wird durch ein das Pedal 1 entgegen der Betätigungsrichtung vorspannendes elastisches Mittel nachgebildet, mit anderen Worten simuliert. Der Kraftfahrzeugführer erhält dadurch den Eindruck, daß das Pedal unter fortschreitender Verschwenkung einen zunehmenden Widerstand entgegensetzt. Die Rück­ wirkungskraft oder Reaktionskraft des elastischen Mittels ist abhängig von der Auslenkung, welche letztendlich dem zurückgelegten Pedalweg entspricht und es kommt beispiels­ weise eine konische Schraubenfedern zum Einsatz.

Der Zeichnung ist weiter zu entnehmen, daß als Dämpfungs­ mittel ein Faltenbalg 5 mit radial äußerer Wellung oder Fal­ tung seiner Wandung 6 versehen ist. Der Faltenbalg 5 ist mit einem Ende an einer Fläche 7 eines Gehäuse 8 abgestützt und das andere Ende beaufschlagt einen abgekröpften Hebel 9, welcher drehfest mit dem Arm 3 verbunden ist. Der Raum mit der Achse 4 und dem daran angelenkten Arm 3 wird im wesent­ lichen allseitig nach außen durch Flächen des Gehäuse 8 be­ grenzt. Im Inneren des Gehäuse 8 ist ferner eine elektrische Auswertevorrichtung 10 für mit dieser elektrisch verbundene Einrichtungen 11 zum Erfassen des Betätigungsweges, insbe­ sondere Pedalschwenkwinkels angeordnet.

Eine starke Vereinfachung des Bauaufwandes geht damit ein­ her, daß der Faltenbalg 5 zugleich als elastisches Mittel ausgebildet ist und die erforderliche Reaktionskraft und Rückstellkraft zum Zurückstellen des Pedals 1 aus einer aus­ gelenkten Stellung in eine kraftfreie Ruhelage aufbringt. Durch diese Bauweise kann nämlich ein gesondert zu montie­ rendes elastisches Mittel entfallen, was zu großen Kosten­ vorteilen führt.

Für eine progressiv ansteigende Kennlinie der Reaktionskraft in Relation zu dem Pedalweg sieht die Erfindung vor, daß Balgwandstärke, Balglänge, Balgdurchmesser, das Verhältnis von Balginnendurchmesser zu Balgaußendurchmesser und Balgfaltung einzeln unabhängig voneinander oder in Kombina­ tion miteinander über die Länge des Balgkörpers unterschied­ lich variiert sind. So ist es beispielsweise möglich dadurch auf die Kennlinie Einfluß zu nehmen, daß der Balgdurchmesser konisch zulaufend von einem Ende zu dem anderen Ende aus ge­ führt ist, oder daß die Wandstärke von dem einen zu dem an­ deren Ende zu- bzw. abnimmt. Außerdem ist es möglich, den Abstand zwischen den einzelnen Wellen oder Falten unter­ schiedlich zu gestalten, so daß bei bestimmten Auslenkungen Auflageeffekte von aneinander anliegenden Wellen oder Falten zur Variation der Kennlinie ausgenutzt werden können.

In Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Faltenbalg in seinem Inneren ein eingeschlossenes, kompres­ sibles, Gasvolumen aufweist, so daß auch dadurch die Kenn­ linie der Reaktionskraft beeinflußbar ist.

Für eine abgeänderte insbesondere verstärkte Dämpfungswir­ kung des Faltenbalges 5 ist dieser aus mehreren, aneinander befestigten Werkstofflagen nach Art eines Mehrschichtwerk­ stoffes aufgebaut. Vorzugsweise sind die einzelnen Werk­ stofflagen aus Metall und sind unter Zwischenlage eines ela­ stischen Kunststoffes aneinander befestigt, so daß jede Lage bezogen auf die zugeordnete andere Lage in bestimmtem Maße Relativbewegungen ausführen kann, woraus der gewünschte stärkere Dämpfungseffekt resultiert. Es ist allerdings auch möglich durch abschnittsweise geänderte Werkstoffe, insbe­ sondere Metallwerkstoffe bei der Herstellung des Faltenbalgs 5 und durch die unterschiedlichen Steifigkeiten dieser Werk­ stoffe die Kennlinie abzuändern.

Schließlich wird eine besonders montagefreundliche Brems­ betätigungsvorrichtung erreicht, indem der Faltenbalg 5 zu­ sammen mit der Achse 4 für das Pedal 1 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und unmittelbar an einer Wand des Kraft­ fahrzeuges befestigt wird. Das so geschaffene Betätigungs­ modul ist gegen Verschmutzung geschützt an der Wand anordbar und senkt gleichzeitig Montagekosten bei dem Kraftfahrzeug­ hersteller, weil es lediglich noch mit Stellvorrichtungen elektrisch verbunden werden muß.

Allen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist ge­ mein, daß die Betätigungsvorrichtung selbst bei einem Riß im Bereich des Faltenbalges seine Funktion aufrechterhält, so daß höchste Sicherheitsanforderungen ohne redundant vorzuse­ hende Bauteile erfüllt werden.

Claims (8)

1. Bremsbetätigungsvorrichtung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire" mit einem, an einer Achse (4) schwenkbar gelagerten Pedal (1), das mit elastischen Mitteln entgegen der Betäti­ gungsrichtung vorgespannt ist, und ein Dämpfungsmittel zur definierten Einstellung einer vorgegebenen Kraft- Weg-Charakteristik aufweist, so daß bei Betätigung eine bestimmte Rückwirkungskraft erzeugt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Dämpfungsmittel ein Faltenbalg (5) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (5) zugleich als elastisches Mittel ausgebildet ist und die erforderliche Reaktionskraft und Rückstellkraft zum Zurückstellen des Betätigungs­ pedals (1) aus einer ausgelenkten Stellung in eine kraftfreie Ruhelage aufbringt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine progressiv ansteigende Kennlinie der Re­ aktionskraft in Relation zu dem Pedalweg dadurch er­ zeugt wird, daß Balgwandstärke, Balglänge, Balgdurch­ messer, das Verhältnis von Balginnendurchmesser zu Bal­ gaußendurchmesser und Balgfaltung einzeln unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander über die Länge des Balgkörpers unterschiedlich variiert sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (5) für eine Beeinflussung seines Federkennwertes ein eingeschlossenes, kompressibles, Gasvolumen aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (5) für eine abgeänderte Dämpfungs­ wirkung aus mehreren, aneinander befestigten Werkstoff­ lagen nach Art eines Mehrschichtwerkstoffes aufgebaut ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (5) aus Metallwerkstoff besteht.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (5) zusammen mit der Achse (4) für das Pedal (1) in einem gemeinsamen Gehäuse (8) angeordnet ist.

8. Bremsbetätigungsvorrichtung mit einem Faltenbalg (5) zur Reaktionskrafterzeugung, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einem Kraft­ fahrzeug.