EP2280856A1

EP2280856A1 - Elektromechanischer bremskraftverstärker

Info

Publication number: EP2280856A1
Application number: EP09737926A
Authority: EP
Inventors: Herbert Vollert; Jochen Mayer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2011-02-09
Also published as: BRPI0911913A2; KR20110006668A; WO2009132882A1; US8783792B2; RU2010148540A; RU2523536C2; CN102015397A; DE102008001522A1; CN102015397B; JP2011518719A; KR101558195B1; US20110048874A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Bremskraftverstärker (1) mit einem Elektromotor (5) und einem Schraubgetriebe (6), der über einen Mitnehmer (14) eine Hilfskraft in eine Kolbenstange (2) einkoppelt. Die Erfindung schlägt vor, eine Spindel (12) des Schraubgetriebes (6) über ein Federelement (15) elastisch mit der Kolbenstange (2) zu verbinden, so dass bei einer schnellen Bremsbetätigung nicht das Schraubgetriebe (6) und ein Rotor (7) des Elektromotors (4) vollständig durch Muskelkraft beschleunigt werden müssen. Diezu einer Bremsbetätigung erforderliche Muskelkraft ist bei einer schnellen Bremsbetätigung dadurch verringert.

Description

Elektromechanischer Bremskraftverstärker

Beschreibung

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Bremskraftverstärker mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein derartiger elektromechanischer Bremskraftverstärker ist bekannt aus der Of- fenlegungsschrift DE 103 27 553 A1. Der bekannte Bremskraftverstärker weist eine Kolbenstange auf, die ein Bremspedal mechanisch mit einem Kolben eines Hauptbremszylinders verbindet. Unter einer Kolbenstange im Sinne der Erfindung soll allgemein ein Verbindungselement verstanden werden, das ein Bremspedal mechanisch mit einem Kolben eines Hauptbremszylinders verbindet unab- hängig von der Form des Verbindungselements, also auch wenn die Form des Verbindungselements nicht an eine Stange erinnert. Anstelle eines Bremspedals kann auch ein anderes Bedienelement zur Betätigung einer Fahrzeugbremsanlage per Muskelkraft vorgesehen sein, beispielsweise ein Handbremshebel. Der Begriff „Bremspedal" soll allgemein im Sinne eines solchen Bedienelements ver- standen werden. Die Kolbenstange des bekannten Bremskraftverstärkers weist einen Mitnehmer auf, der mit einer Spindel eines Schraubgetriebes zusammen wirkt. Die Spindel ist eine Hohlspindel und umschließt die Kolbenstange konzen- trisch. Eine Mutter des Spindeltriebs ist zugleich ein Rotor eines Elektromotors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers. Der Elektromotor mit dem Spindeltrieb kann als elektromechanischer Hilfskrafterzeuger aufgefasst werden, der bei Bestromung über den Mitnehmer eine Hilfskraft auf die Kolbenstange ausübt, die eine per Muskelkraft ausgeübte Betätigungskraft erhöht. Wird das Bremspedal schnell getreten, beispielsweise bei einer Notbremsung, kann die Kolbenstange der Gewindespindel vorauseilen, die Fahrzeugbremsanlage wird dann aus-schließlich per Muskelkraft betätigt. Ein Fahrzeugführer muss die Spindel und die Spindelmutter, die zugleich der Rotor des Elektromotors ist, nicht mitbe- schleunigen.

Offenbarung der Erfindung

Der erfindungsgemäße elektromechanische Bremskraftverstärker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist eine Kolbenstange und einen elektromechanischen Hilfskrafterzeuger auf. Der Hilfskrafterzeuger kann wie bei dem aus der DE 103 27 553 A1 vorbekannten elektromechanischen Bremskraftverstärker ein Elektromotor mit einem Spindeltrieb oder allgemein einem Rotations- /Translations-Umsetzungsgetriebe sein, das die drehende Antriebsbewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung zur Verschiebung der Kolbenstange aufweist. Den Elektromotor und dem Rotations-/Translations- Umsetzungsgetriebe kann ein Untersetzungsgetriebe zwischengeschaltet sein. Weitere Möglichkeiten für den elektromechanischen Hilfskrafterzeuger sind ein Linearmotor, ein Elektromagnet oder evtl. ein Piezoelement, also allgemein eine Einrichtung, die elektrische Energie in mechanische Energie wandelt. Erfindungsgemäß ist ein Abtriebselement des Hilfskrafterzeugers elastisch, beispiels- weise mittels eines Federelements, mit der Kolbenstange verbunden. Das Abtriebselement ist das translatorisch bewegte Element des Hilfskrafterzeugers, im Falle eines Elektromotors mit Spindeltrieb also die Gewindespindel oder die Mutter, falls die Spindel rotierend angetrieben und die Mutter drehfest und axial verschieblich ist, im Falle eines Linearmotors oder Elektromagnet dessen Anker. Die elastische Verbindung muss nicht unmittelbar an der Kolbenstange erfolgen sondern kann auch mittelbar beispielsweise über das Bremspedal oder den dem kann auch mittelbar beispielsweise über das Bremspedal oder den Kolben des Hauptbremszylinders erfolgen.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass bei einer schnellen Bremsbetätigung, beispielsweise bei einer Notbremsung, die Kolbenstange dem Abtriebselement des Hilfskrafterzeugers vorauseilen kann, eine Kraftübertragung von der Kolbenstange auf das Abtriebselement des Hilfskrafterzeugers ist im Vergleich zu einer starr mit dem Abtriebselement verbundenen Kolbenstange verringert, womit sich e- benso die von einem Fahrzeugführer bei einer schnellen Bremsbetätigung aufzubringende Muskelkraft verringert, weil er wegen der elastischen Verbindung die beweglichen Teile des Hilfskrafterzeugers weniger stark beschleunigen muss. Trotzdem beschleunigt der Fahrzeugführer die beweglichen Teile des Hilfskrafterzeugers über die elastische Verbindung, so dass der Hilfskrafterzeuger schneller beschleunigt, beispielsweise ein Elektromotor des Hilfskrafterzeugers schneller anläuft.

Es ist möglich, den erfindungsgemäßen, elektromechanischen Bremskraftverstärker als Fremd krafterzeuger zur Betätigung einer Fahrzeugbremsanlage per Fremdkraft, also ohne Muskelkraft des Fahrzeugführers, zu verwenden. Eine Hilfsbremsung bei Ausfall des Hilfskrafterzeugers oder seiner Stromversorgung oder Steuerung/Regelung ist stets möglich. Die Hilfsbremsung ist eine Notbrem- sung wie gesagt bei Ausfall des Hilfskrafterzeugers und nicht zu verwechseln mit der Hilfskraftbremsung, bei der ein Teil der zur Bremsbetätigung aufgebrachten Betätigungskraft von der Muskelkraft des Fahrzeugführers und der übrige Teil der Betätigungskraft vom Hilfskrafterzeuger aufgebracht wird. Die Hilfskraftbremsung ist die vorgesehene Bremsbetätigung.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand. Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen elektromechani- schen Bremskraftverstärker gemäß der Erfindung im Achsschnitt.

Ausführungsform der Erfindung

Der in der Zeichnung dargestellte elektromechanische Bremskraftverstärker 1 gemäß der Erfindung weist eine Kolbenstange 2 auf, die ein Bremspedal 3 mechanisch mit einem nicht dargestellten Kolben eines Hauptbremszylinders verbindet und eine mit dem Bremspedal 3 ausgeübte Muskelkraft auf den Kolben des Hauptbremszylinders überträgt. Die Einleitung der Muskelkraft kann auch mit einem Handbremshebel oder einem sonstigen Bedienelement anstelle des Bremspedals 3 erfolgen (nicht dargestellt).

Der Bremskraftverstärker 1 weist einen elektromechanischen Hilfskrafterzeuger 4 auf, der einen Elektromotor 5 und ein Schraubgetriebe 6 umfasst. Der Elektromo- tor 5 ist als Hohlwellenmotor ausgeführt, er umschließt die Kolbenstange 2 konzentrisch. Ein Rotor 7 des Elektromotors 5 ist wie gesagt als Hohlwelle ausgebildet, trägt die Rotorwicklungen 8 und umschließt konzentrisch die Kolbenstange 2. Der Rotor 7 ist konzentrisch umschlossen von einem Stator 9 mit Statorwicklungen 10. Der Rotor 7 ist mit Kugellagern 11 drehbar im Stator 9 gelagert. Die dargestellte und beschriebene Konstruktion des Elektromotors 5 ist nicht zwingend für die Erfindung.

Der als Hohlwelle ausgeführte Rotor 7 bildet zugleich eine Mutter des Schraubgetriebes 6, d. h. der Rotor 7 weist ein Innengewinde auf. Das Schraubgetriebe 6 wandelt eine drehende Antriebsbewegung des Elektromotors 5 in eine translato- rische Bewegung zur Verschiebung der Kolbenstange 2. Bei der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist das Schraubgetriebe 6 als Spindeltrieb, und zwar als Kugelgewindetrieb ausgeführt. Auch das ist nicht zwin- gend für die Erfindung. Das Schraubgetriebe 6 weist eine Hohlspindel 12 auf, die konzentrisch im Rotor 7 angeordnet ist und die die Kolbenstange 2 konzentrisch umschließt. Die Spindel 12 weist ein Gewinde auf, das über Kugeln 13 in Eingriff mit dem Innengewinde des Rotors 7 steht. Die Gewinde des Rotors 7 und der Spindel 12 sind schraubenlinienförmige Kugelbahnen.

Die Kolbenstange 2 weist einen Mitnehmer 14 auf, der mit der Spindel 12 zusammenwirkt. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Mitnehmer 14 eine Ringstufe auf der dem nicht dargestellten Kolben des Hauptbremszylinders nahen Seite, die dem Bremspedal 3 zugewandt ist und mit dem Stirnende der Spindel 12 zusammenwirkt, die dem nicht dargestellten Kolben des Hauptbremszylinders zugewandt ist. Zwischen der den Mitnehmer 14 bildenden Ringstufe der Kolbenstange 2 und dem Stirnende der Spindel 12 ist ein Dämpfer 16 auf der Kolbenstange 2 angeordnet. Der Dämpfer 16 ist ein Gummipuffer, er hat die Form eines Gummirings mit Rechteckquerschnitt. Bei einer Bremsbetäti- gung durch Niedertreten des Bremspedals 3 wird der Elektromotor 5 des Hilfskrafterzeugers 4 bestromt, dadurch der Rotor 7, der die Mutter bildet, drehend angetrieben und die Spindel 12 in einer Betätigungsrichtung, also in Richtung des nicht dargestellten Kolbens des Hauptbremszylinders verschoben. Der Hilfskrafterzeuger 4 übt auf diese Weise über den Dämpfer 16 und den Mitnehmer 14 eine Hilfskraft auf die Kolbenstange 2 aus, die die mittels des Bremspedals 3 ausgeübte Muskelkraft erhöht. Eine Steuerung oder Regelung des Hilfskrafterzeugers 4 ist nicht dargestellt. Mit dem Hilfskrafterzeuger 4 ist auch eine Fremdkraftbremsung ohne Muskelkraftbetätigung möglich, bei der die Kraft zur Betätigung einer Fahrzeugbremsanlage ausschließlich vom Hilfskrafterzeuger erzeugt wird.

Ein Federelement 15 verbindet die Kolbenstange 2 elastisch mit der Spindel 12. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist das Federelement 15 eine Schraubenzugfeder, deren eine Endwindung mit der Kolbenstange 2 und deren andere Endwindung mit der Spindel 12 verbunden ist. Es ist nicht zwingend, eine Schraubenzugfeder als Federelement 15 zu verwenden, es kann auch eine Schraubendruckfeder oder ein sonstiges elastisches Element Verwendung finden (nicht dargestellt). Wird zu einer schnellen Bremsbetätigung, beispielsweise bei einer Notbremsung oder bei sportlicher Fahrweise, das Bremspedal 3 schnell niedergetreten, kann der als Ringstufe ausgebildete Mitnehmer 14 vom Stirnende der Spindel 12 abheben und die Kolbenstange 2 kann der Spindel 12 vorauseilen, d. h. die Kolbenstange 2 kann sich in Betätigungsrichtung schneller bewegen als die Spindel 12. Ein Fahrzeugführer muss dadurch bei einer schnellen Bremsbetätigung die beweglichen Teile des Hilfskrafterzeugers 4, also die Spindel 12 und den die Mutter bildenden Rotor 7, nicht voll mitbeschleunigen, der Elektro- motor 5 kann langsamer anlaufen, als es der Bewegung der Kolbenstange 2 entspricht. Die zu einer schnellen Bremsbetätigung erforderliche Muskelkraft ist dadurch verringert. Durch die elastische Verbindung der Kolbenstange 2 mit Spindel 12 über das Federelement 15 beschleunigt der Fahrzeugführer trotzdem die Spindel 12 und erleichtert und beschleunigt dadurch den Anlauf des Elektromo- tors 5.

Bei Ausfall des Hilfskrafterzeugers 4 ist eine Bremsbetätigung per Muskelkraft durch Niedertreten des Bremspedals 3 stets möglich.

Das Schraubgetriebe 6 bildet ein Rotations-/Translations-Umsetzungsgetriebe, das eine rotierende Antriebsbewegung des Elektromotors 5 in eine translatori- sehe Bewegung zu einer Bremsbetätigung wandelt. Die Spindel 12 bildet ein Abtriebselement des Hilfskrafterzeugers 4. Bei einer Betätigungsgeschwindigkeit, die eine Beschleunigung beim Anlauf des Elektromotors 5 nicht übersteigt, überträgt die Spindel 12 die Hilfskraft des Hilfskrafterzeugers 4 ohne die Elastizität des Federelements 15 auf die den Mitnehmer 14 bildende Ringstufe der Kolben- Stange 2.

Der Dämpfer 16 dämpft einen Aufprall der Spindel 12 auf den Mitnehmer 14, wenn nach einer schnellen Bremsbetätigung die Spindel 12 den „vorausgeeilten" Mitnehmer 14 der Kolbenstange 2 „einholt". Dadurch wird eine Bremskraftverstärkungsüberhöhung und Bremsdrucküberhöhung durch den beschleunigten Hilfskrafterzeuger 4 vermindert, wenn die Spindel 12 gegen den Mitnehmer 14 krafterzeuger 4 vermindert, wenn die Spindel 12 gegen den Mitnehmer 14 stösst. Statt des Dämpfers 16 kann in der gelösten Grundstellung des Bremskraftverstärkers 1 ein Abstand zwischen dem Stirnende der Spindel 12 und dem Mitnehmer 14 bestehen. Die Dämpfung erfolgt dann durch ein Zusammendrücken des Federelements 15, also eine Druckbeanspruchung des Federelements 15, bevor die Spindel gegen den Mitnehmer 14 stösst. Die Dämpfung kann auch entfallen. In diesem Fall entfällt der Dämpfer 16 und die Spindel 12 liegt in der gelösten Grundstellung des Bremskraftverstärkers 1 am Mitnehmer 14 an. Das ermöglicht eine Vorspannung des Federelements 15 und die Hilfskraftübertragung vom Hilfskrafterzeuger 4 auf die Kolbenstange 2 erfolgt ohne Elastizität.

Claims

Patentansprüche

1. Elektromechanischer Bremskraftverstärker mit einer Kolbenstange (2) zur Übertragung einer Betätigungskraft von einem Bremspedal (3) auf einen Kolben eines Hauptbremszylinders und mit einem elektromechanischen

Hilfskrafterzeuger (4), mit dem eine Hilfskraft zur Verstärkung der Betätigungskraft erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abtriebselement (12) des Hilfskrafterzeugers (4) elastisch mit der Kolbenstange (2) verbunden ist.

2. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (12) des Hilfskrafterzeugers (4) über ein Federelement (15) elastisch mit der Kolbenstange (2) verbunden ist.

3. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskraftverstärker (1 ) einen Mitnehmer

(14) aufweist, der die Hilfskraft des Hilfskrafterzeugers (4) ohne Elastizität auf die Kolbenstange (2) überträgt.

4. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskraftverstärker (1 ) ein Dämpfer (16) aufweist, der eine Bewegung des Hilfskrafterzeugers (4) bei einem Auflaufen auf den Mitnehmer (14) dämpft.

5. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskrafterzeuger (4) einen Elektromotor (5) und ein Rotations-/Translations-Umsetzungsgethebe (6) aufweist.