EP2477860A1 - Bremskraftverstärker - Google Patents

Bremskraftverstärker

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Publication number
EP2477860A1
EP2477860A1 EP10737541A EP10737541A EP2477860A1 EP 2477860 A1 EP2477860 A1 EP 2477860A1 EP 10737541 A EP10737541 A EP 10737541A EP 10737541 A EP10737541 A EP 10737541A EP 2477860 A1 EP2477860 A1 EP 2477860A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cam
brake
brake booster
pressure piston
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10737541A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lin Feuerrohr
Jochen Moench
Christian Meyer
Hans-Peter Dommsch
Stefan Demont
Martin-Peter Bolz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2477860A1 publication Critical patent/EP2477860A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/745—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on a hydraulic system, e.g. a master cylinder

Definitions

  • the invention relates to a brake booster with an electric motor for a master cylinder, which is coupled by means of a transmission means with a pressure piston of the master cylinder, and amplifies a transmitted by means of a brake pedal to the pressure piston brake pressure.
  • power-assisted brake systems have a friction medium z.
  • a brake disc or a brake drum and a Radaktuator such as a caliper with a wheel brake on.
  • the Radaktuator is connected to a master cylinder by means of associated brake lines.
  • the master cylinder is further coupled to a brake pedal.
  • the brake booster is disposed between the brake pedal and the master cylinder and uses external energy, for example in the form of compressed air, negative pressure or electrical energy, to amplify a pedal applied by the driver pedal force on the brake pedal.
  • Usual gain factors are in a car in the range of five to ten.
  • a vacuum pump is required in addition to a vacuum-operated pneumatic brake booster.
  • the space required for a pneumatic brake booster depends on the necessary brake booster.
  • the diameter of the pneumatic brake booster can be up to 30 cm.
  • DE 10 2007 016 136 A1 an electromechanical brake booster for a vehicle brake system is shown, which has an electric motor for brake booster and a master cylinder coupled thereto.
  • the electric motor is connected to a spindle screw.
  • the spindle screw is coupled via a punch and a driver to the master cylinder.
  • the latter drives the spindle screw and displaces the punch against the master brake cylinder in order to increase the brake pressure introduced via the brake pedal.
  • the brake booster is particularly compact formable by a transmission means which couples an electric motor with a master cylinder, a cam gear, which is operatively connected to a pressure piston of a master cylinder and that the cam gear causes a displacement of the pressure piston in the master cylinder.
  • the cam gear has at least one cam, whose peripheral side is associated with a rolling device.
  • the unwinding device is coupled to the pressure piston and designed to unroll along the peripheral side of the cam. This has the advantage that a desired course of the brake booster can be flexibly adapted via the design of the peripheral side of the cam.
  • the pressure piston is connected directly to the unwinding device via an extension of the pressure piston. In this way, the brake booster can be made particularly robust.
  • a first cam disk is connected to a first spur gear and a second cam disk is connected to a second spur gear, wherein the two spur gears are coupled to at least one third spur gear and the cam disks fastened to the spur gears actuate the unwinding device.
  • the pressure piston of the master cylinder can be directly operated without a deflection, so that the master cylinder are aligned together with the brake booster in a particularly compact design to each other.
  • the pressure piston is connected to the unwinding device by means of a rocker arm, wherein the rocker arm has a receptacle for a tilting axis.
  • a circumferential contour of the cam is formed spirally or elliptically. These circumferential contours are particularly suitable for a uniform increase in the brake pressure.
  • the cam on a locking device which has a locking element and a spring element, wherein the locking device pulls the brake pedal in an initial position by the locking element entrains the unwinding on the cam.
  • the brake booster has a rear part device, in particular a spiral spring, which is coupled to the cam disc and a housing.
  • the rear part device braces against the housing and rotates by means of the tension the cam in a starting position.
  • the cam gear is coupled to the electric motor by means of a further gear, in particular a planetary gear or a spur gear.
  • a further gear in particular a planetary gear or a spur gear.
  • the brake booster is connected to a control unit which controls the energization of the electric motor of the brake booster based on the brake pressure applied via the brake pedal. In this way, the desired brake pressure and the desired braking characteristics of the vehicle can be variably adjusted accordingly.
  • FIG. 1 shows a schematic 3D representation of a brake booster according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic 3D illustration of a brake booster according to a second embodiment
  • Fig. 3 is a schematic side view of a brake booster according to a third embodiment.
  • FIG. 4 shows a schematic 3D representation of a brake booster according to a fourth embodiment.
  • the brake booster 100 has an electric motor 16 and an unillustrated planetary gear. Of the Electric motor 16 is fastened in a vehicle by means of fastening elements 24 and is connected by means of a terminal 17 to the electrical system and a control unit 50.
  • the cam 15 is arranged on an output shaft 32 of the transmission.
  • the cam 15 has a peripheral side 18, whose peripheral contour is adapted according to a torque curve of the electric motor 16 and formed spirally.
  • the peripheral side 18 of the cam 15 is associated with a unwinding device 19.
  • the unwinding device 19 is fastened by means of a bearing pin 20 at a first end of a rocker arm 14.
  • the rocker arm 14 comprises in the central position a receptacle 21 which is associated with a tilting axis 22.
  • a pressure piston 1 1 of a master cylinder 10 At the Abroll worn 19 opposite the second end of the rocker arm 14 of the rocker arm 14 is connected to a pressure piston 1 1 of a master cylinder 10.
  • the master cylinder 10 further includes a piston rod 12 and a plurality of line connections 23.
  • the piston rod 12 is connected via a connecting head 13 to the brake pedal. Further, the piston rod 12 and the pressure piston
  • the electric motor 16 is energized by a control unit 50.
  • Electric motor 16 drives as a transmission means a cam gear with the cam 15, on the peripheral side 18 during a rotation of the cam 15, the unwinding device 19 along the peripheral side 18 rolls.
  • the unrolling device 19 is arranged on the bearing pin 20 by means of a roller bearing.
  • the unwinding device 19 scans the circumferential contours of the cam 15. If the cam 15 is rotated by the electric motor 16 counterclockwise, the rocker arm 14 is pressed to the outside. The second end of the rocker arm 14 presses the plunger 1 1 in the master cylinder 10. The second end of the rocker arm 14 is not connected to the plunger 1 1, but is located on the axial end surface of the plunger 1 1, to no forces transverse to the direction of the pressure piston 1 1 in the pressure piston 1 1 introduce. Forces transverse to the direction of displacement of the pressure piston 1 1 would due to the narrow tolerance range in the production of the pressure piston and the housing of the master cylinder 10 to tilt the pressure piston
  • the piston rod 12 is designed so that the force introduced via the piston rod end 13 is transmitted from the brake pedal to the pressure piston 1 1. In this way, it is ensured that the brakes are actuated by means of the brake circuit connected to the master cylinder without the electric support.
  • FIG. 2 shows a schematic 3D representation of a brake booster 200 according to a second embodiment.
  • the brake booster 200 in this case has an electric motor 16 shown in FIG.
  • the electric motor 16 is connected to a transmission 47 as a transmission means, wherein two opposite cams 15, 49 are each connected to a spur gear 25, 48.
  • the first spur gear 25 with the first cam 15 of the cam gear is arranged so that the second spur gear 48 is opposite to the second cam 49, wherein the cams 15, 49 to each other at a distance.
  • Both spur gears 25, 48 is at least a third spur gear 26 which is arranged on the drive axle 27 assigned. In each case one circumferential side 18 of the cam disks 15, 49 is scanned by a unwinding device 19.
  • the unwinding device 19 is connected directly to the pressure piston 1 1.
  • a coil spring 44 is arranged, which is connected on the inside with the spur gear 48 and at the outer end with the housing, not shown.
  • the electric motor 16 drives the drive axle 27 with the third spur gears 27.
  • a rotation of the two spur gears 15, 49 results in a rotation of the cam disks 15.
  • the rotation of the two cam disks 15 is coupled to the necessary displacement of the pressure piston 11.
  • the cam disk transmission is coupled with a spur gear as transfer means.
  • the force distribution can be adjusted here via the gear stages of the spur gear and the cam gear.
  • the brake booster 200 is designed to introduce no forces transverse to the direction of displacement of the pressure piston 1 1 in the pressure piston 1 1.
  • the drive shaft 27 is arranged orthogonal to the unwinding direction 19 and to the direction of displacement of the pressure piston 1 1 of the brake booster.
  • the helical spring 44 serves as a rear-part device in order, after a rotation hen the cams 15, 49 to put them back into the starting position.
  • the coil spring 44 is biased between a housing, not shown, and the first spur gear 25 installed. By rotating the first spur gear 25, the coil spring 44 is further braced. If the brake system is relaxed by the driver, either the control device 50 shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a schematic side view of a brake booster 300 according to a third embodiment.
  • the brake booster 300 has a cam 29 of the cam gear with an elliptical peripheral side 30.
  • the peripheral side 30 is associated with the unwinding device 19, wherein the unwinding device 19 is directly connected via an extension 28 with the sleeve 1 1.
  • the cam 29 is rotated by the symbolically represented drive 31 with a worm gear, wherein due to the symmetrical configuration of the cam 29, a maximum rotational range of 180 ° to
  • the electric motor 16 can also be connected directly to the cam disk or by means of a single-stage or multistage transmission, such as a helical, spur or planetary or sliding wedge gear.
  • a single-stage or multistage transmission such as a helical, spur or planetary or sliding wedge gear.
  • the cam disk 29 can also be coupled to the drive 31 as a double cam disk set with two cam disks 15, 29, as shown in FIG. 2.
  • 4 shows a schematic 3D illustration of a brake booster 400 according to a fourth embodiment.
  • the brake booster 400 is coupled by means of a triangle 39 with the brake pedal 33 and the master cylinder 34.
  • the structure of the drive of the cam 15 of the camshaft transmission corresponds to the structure shown in FIG.
  • the triangle 39 is connected to the first suspension point 37 with the brake pedal 33 and the vehicle.
  • the triangle 39 is connected to the pressure piston 43 of the master cylinder 34.
  • the unwinding device 19 is arranged.
  • the unwinding device 19 is associated with a locking device 46 on the cam 15.
  • the locking device 46 includes a
  • Locking element 38 and a spring element 41st The locking device 46 is rotatably mounted in a pivot point 42. Furthermore, a driving latch 40 is arranged on the triangle 39. The gain of the brake pressure takes place when the cam 15 is rotated counterclockwise. In this case, the cam plate 15 presses the unwinding device 19 clockwise about the first suspension point 37. Further, the pressure piston 43 is displaced in the master cylinder 34 and thereby amplifies the pressure in the brake system.
  • the arrangement shown is needed in electric vehicles or vehicles with hybrid drive to carry the brake pedal 33 after actuation of the master cylinder 34 back to a starting position. If the brake pedal 33 is actuated by the vehicle driver, the brake pedal pushes the piston rod 12 into the master brake cylinder 34. Furthermore, the displacement of the brake pedal 33 is recorded by means of a sensor, not shown.
  • the control unit 50 controls the electric motor 16 so that the cam plate 15 is tracked in accordance with the displacement of the brake pedal 33, so that via the pressure piston 43, the brake pressure is increased. In order to achieve the maximum displacement of the pressure piston 1 1, the cam 15 is rotated by about 300 ° degrees. However, other angles are conceivable.
  • the latch 40 is configured to engage the brake pedal 33.
  • the unwinding device 19 and the locking device 46 serve to pull the brake pedal 33 to the starting position.
  • the cam 15 can be further rotated by the electric motor 16 from a set position counterclockwise, so that the Abrollinides 19 rolls over the outwardly directed peripheral side 18 near the starting position.
  • the outer contour of the blocking element 38 is designed so that the unwinding device 19 can roll on the peripheral side 18 of the cam 15 and is returned.
  • the electric motor 21 rotates the cam 15 in a clockwise direction, wherein the unwinding device 19 is moved between the locking element 38 and the peripheral side 18 in the starting position.
  • the locking device 46 grips the unwinding device 19 so that the triangle is pulled 39 to the right.
  • the driving pawl 40 also pulls the brake pedal 33 back to the starting position.
  • the peripheral side 18 is configured such that in the region of the locking device 46, the unwinding device 19 is thereby fixed by the peripheral side 18 on the cam by the surface of the unwinding device 19 and the peripheral side 18 of the cam 15 block each other and unrolling the unwinding device 19th prevent to allow retraction of the brake pedal 33.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker 100 mit einem Elektromotor 16 für einen Hauptbremszylinder 10, der mittels eines Übertragungsmittels 15 mit einem Druckkolben 11 des Hauptbremszylinders 10 gekoppelt ist und einen mittels eines Bremspedals 33 auf den Druckkolben 11 übertragenen Bremsdruck verstärkt, wobei das Übertragungsmittel 15 ein Kurvenscheibengetriebe aufweist, das mit dem Druckkolben 11 in Wirkverbindung steht und eine Verschiebung des Druckkolbens 11 in den Hauptbremszylinder 10 bewirkt.

Description

Beschreibung
Titel
B re m s kraftve rstä rke r
Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker mit einem Elektromotor für einen Hauptbremszylinder, der mittels eines Übertragungsmittels mit einem Druckkolben des Hauptbremszylinders gekoppelt ist, und einen mittels eines Bremspedals auf den Druckkolben übertragenen Bremsdruck verstärkt.
Stand der Technik
Allgemein weisen fremdkraftunterstützte Bremsanlagen ein Reibmedium z. B. eine Bremsscheibe oder eine Bremstrommel und einen Radaktuator wie beispielsweise einen Bremssattel mit einem Radbremszylinder auf. Der Radaktuator ist dabei mit einem Hauptbremszylinder mittels zugehörigen Bremsleitungen verbunden. Der Hauptbremszylinder ist ferner mit einem Bremspedal gekoppelt. Der Bremskraftverstärker ist zwischen dem Bremspedal und dem Hauptbremszylinder angeordnet und benutzt Fremdenergie, beispielsweise in Form von Druckluft, Unterdruck oder elektrischer Energie, um eine vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft auf das Bremspedal zu verstärken. Übliche Verstärkungsfaktoren liegen bei einem PKW im Bereich von fünf bis zehn.
In herkömmlichen Dieselmotorfahrzeugen sowie bei Fahrzeugen mit Ottomotoren, die mittels Benzindirekteinspritzung oder ohne Drosselklappe die Gemischaufbereitung vollziehen, ist zusätzlich zu einem unterdruckbetriebenen pneumatischen Bremskraftverstärker eine Unterdruckpumpe erforderlich. Des Weiteren ist der benötigte Bauraum für einen pneumatischen Bremskraftverstärker abhängig von der notwendigen Bremskraftverstärkung. Der Durchmesser des pneumatischen Bremskraftverstärkers kann dabei bis zu 30 cm umfassen. In der DE 10 2007 016 136 A1 ist ein elektromechanischer Bremskraftverstärker für ein Fahrzeugbremssystem gezeigt, der einen Elektromotor zur Bremskraftverstärkung und einen daran gekoppelten Hauptbremszylinder aufweist. Der Elektromotor ist mit einer Spindelschraube verbunden. Die Spindelschraube ist über einen Stempel und einen Mitnehmer an den Hauptbremszylinder gekoppelt. Bei einer Aktivierung des Elektromotors treibt dieser die Spindelschraube an und verschiebt den Stempel gegen den Hauptbremszylinder, um den über das Bremspedal eingebrachten Bremsdruck zu verstärken.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen kompakten und verbesserten Bremskraftverstärker zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch einen Bremskraftverstärker gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der Bremskraftverstärker besonders kompakt ausbildbar ist, indem ein Übertragungsmittel, das einen Elektromotor mit einem Hauptbremszylinder koppelt, ein Kurvenscheibengetriebe aufweist, das mit einem Druckkolben eines Hauptbremszylinders in Wirkverbindung steht und dass das Kurvenscheibengetriebe eine Verschiebung des Druckkolbens in den Hauptbremszylinder bewirkt.
Dies hat den Vorteil, dass der Bremskraftverstärker ohne Unterdruck betrieben werden kann und gleichzeitig die Übersetzung und/oder die Umlenkung durch das Übertragungsmittel mittels des Kurvenscheibengetriebes bauraumoptimiert an dem Hauptbremszylinder angeordnet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Kurvenscheibengetriebe wenigstens eine Kurvenscheibe auf, deren Umfangsseite eine Abrolleinrichtung zugeordnet ist. Die Abrolleinrichtung ist mit dem Druckkolben gekoppelt und ausgelegt, entlang der Umfangsseite der Kurvenscheibe abzurollen. Dies hat den Vorteil, dass ein gewünschter Verlauf der Bremskraftverstärkung flexibel über die Gestaltung der Umfangsseite der Kurvenscheibe anpassbar ist. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Druckkolben mit der Abrolleinrichtung über einen Fortsatz des Druckkolbens direkt verbunden. Auf diese Weise kann der Bremskraftverstärker besonders robust ausgebildet werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine erste Kurvenscheibe mit einem ersten Stirnrad und eine zweite Kurvenscheibe mit einem zweiten Stirnrad verbunden, wobei die beiden Stirnräder mit wenigstens einem dritten Stirnrad gekoppelt sind und die an den Stirnrädern befestigten Kurvenscheiben die Ab- rolleinrichtung betätigen. Auf diese Weise kann der Druckkolben des Hauptbremszylinders ohne eine Umlenkung direkt betätigt werden, so dass der Hauptbremszylinder zusammen mit dem Bremskraftverstärker in besonders kompakter Bauart zueinander ausgerichtet sind. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Druckkolben mit der Abrolleinrichtung mittels eines Kipphebels verbunden, wobei der Kipphebel eine Aufnahme für eine Kippachse aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die Abtastung der Umfangsseite der Kurvenscheibe durch die Abrolleinrichtung parallel zur Verschieberichtung des Druckkolbens des Hauptbremszylinders erfolgen und somit der verfügbare Bauraum gezielt ausgenutzt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Umfangskontur der Kurvenscheibe spiralförmig oder elliptisch ausgebildet. Diese Umfangskonturen eignen sich besonders für eine gleichmäßige Verstärkung des Bremsdruckes.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Kurvenscheibe eine Sperreinrichtung auf, die ein Sperrelement und ein Federelement aufweist, wobei die Sperreinrichtung das Bremspedal in eine Ausgangsstellung zieht, indem das Sperrelement die Abrolleinrichtung auf der Kurvenscheibe mitnimmt. Dies hat den Vorteil, dass bei Fahrzeugen mit Elektro- oder Hybridantrieb das Bremspedal in eine Ausgangsstellung gebracht werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Bremskraftverstärker eine Rücksteileinrichtung, insbesondere eine Spiralfeder, auf, die mit der Kur- venscheibe und einem Gehäuse gekoppelt ist. Beim Verstärken des Bremsdruckes verspannt sich die Rücksteileinrichtung gegenüber dem Gehäuse und dreht mittels der Verspannung die Kurvenscheibe in eine Ausgangsposition. Dies hat den Vorteil, dass der Elektromotor zum Betrieb des Bremskraftverstärkers nur in eine Richtung bestromt werden kann und somit kostengünstiger ausgebildet sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Kurvenscheibengetriebe mittels eines weiteren Getriebes, insbesondere eines Planetengetriebes oder eines Stirnradgetriebes, mit dem Elektromotor gekoppelt. Auf diese Weise kann der Elektromotor kleiner und kostengünstiger ausgeführt werden als bei einem Bremskraftverstärker ohne Getriebe.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Bremskraftverstärker mit einem Steuergerät verbunden, das die Bestromung des Elektromotors des Bremskraftverstärkers anhand des über das Bremspedal aufgebrachten Bremsdrucks steuert. Auf diese Weise können der gewünschte Bremsdruck sowie die gewünschten Bremseigenschaften des Fahrzeugs entsprechend variabel ange- passt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische 3D-Darstellung eines Bremskraftverstärkers gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine schematische 3D-Darstellung eines Bremskraftverstärkers gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Bremskraftverstärkers gemäß einer dritten Ausführungsform, und
Fig. 4 eine schematische 3D-Darstellung eines Bremskraftverstärkers gemäß einer vierten Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt eine schematische 3D-Darstellung eines Bremskraftverstärkers 100 gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Bremskraftverstärker 100 weist dabei einen Elektromotor 16 und ein nicht dargestelltes Planetengetriebe auf. Der Elektromotor 16 ist dabei in einem Fahrzeug mittels Befestigungselementen 24 befestigt und wird mittels eines Anschlusses 17 mit dem Bordstromnetz und einem Steuergerät 50 verbunden. Die Kurvenscheibe 15 ist auf einer Abtriebswelle 32 des Getriebes angeordnet. Die Kurvenscheibe 15 weist eine Umfangsseite 18 auf, deren Umfangskontur entsprechend einem Drehmomentverlauf des Elektromotors 16 angepasst und spiralförmig ausgebildet ist. Der Umfangsseite 18 der Kurvenscheibe 15 ist eine Abrolleinrichtung 19 zugeordnet. Die Abrolleinrichtung 19 wird mittels eines Lagerbolzens 20 an einem ersten Ende eines Kipphebels 14 befestigt. Der Kipphebel 14 umfasst dabei in mittiger Lage eine Aufnahme 21 , die einer Kippachse 22 zugeordnet ist. Am zur Abrolleinrichtung 19 gegenüber liegenden zweiten Ende des Kipphebels 14 ist der Kipphebel 14 mit einem Druckkolben 1 1 eines Hauptbremszylinders 10 verbunden. Der Hauptbremszylinder 10 umfasst des Weiteren eine Kolbenstange 12 und mehrere Leitungsanschlüsse 23. Die Kolbenstange 12 ist über einen Verbindungskopf 13 mit dem Bremspedal verbunden. Ferner sind die Kolbenstange 12 und der Druckkolben
1 1 mit einem im Gehäuse des Hauptbremszylinders angeordneten Kolben verbunden.
Um den über ein Bremspedal erzeugten Bremsdruck im Hauptbremszylinder 10 zu verstärken, wird durch ein Steuergerät 50 der Elektromotor 16 bestromt. Der
Elektromotor 16 treibt dabei als Übertragungsmittel ein Kurvenscheibengetriebe mit der Kurvenscheibe 15 an, auf deren Umfangsseite 18 bei einer Rotation der Kurvenscheibe 15 die Abrolleinrichtung 19 entlang der Umfangsseite 18 abrollt. Um ein sauberes Abrollen der Abrolleinrichtung 19 zu gewährleisten, ist die Ab- rolleinrichtung 19 mittels eines Wälzlagers auf dem Lagerbolzen 20 angeordnet.
Die Abrolleinrichtung 19 tastet die Umfangskonturen der Kurvenscheibe 15 ab. Wird die Kurvenscheibe 15 durch den Elektromotor 16 gegen den Uhrzeigersinn verdreht, so wird der Kipphebel 14 nach außen gedrückt. Das zweite Ende des Kipphebels 14 drückt dabei den Druckkolben 1 1 in den Hauptbremszylinder 10. Das zweite Ende des Kipphebels 14 ist nicht mit dem Druckkolben 1 1 verbunden, sondern liegt an der axialen Endfläche des Druckkolbens 1 1 auf, um keine Kräfte quer zur Verschieberichtung des Druckkolbens 1 1 in den Druckkolben 1 1 einzubringen. Kräfte quer zur Verschieberichtung des Druckkolbens 1 1 würden aufgrund des engen Toleranzbereiches in der Fertigung des Druckkolbens und des Gehäuses des Hauptbremszylinders 10 zu einem Verkanten des Druckkolbens
1 1 im Hauptbremszylinder 10 führen. Die Kolbenstange 12 ist dabei so ausgelegt, dass die über den Kolbenstangenkopf 13 eingebrachte Kraft aus dem Bremspedal auf den Druckkolben 1 1 übertragen wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Bremsen mittels des am Hauptbremszylinder angeschlossenen Bremskreises auch ohne die elektrische Unterstützung betätigbar sind.
Fig. 2 zeigt eine schematische 3D-Darstellung eines Bremskraftverstärkers 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Im Folgenden werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen benannt. Der Bremskraftverstärker 200 weist dabei einen in Fig. 1 gezeigten Elektromotor 16 auf. Der Elektromotor 16 ist dabei mit einem Getriebe 47 als Übertragungsmittel verbunden, wobei zwei gegenüberliegende Kurvenscheiben 15, 49 mit jeweils einem Stirnrad 25, 48 verbunden sind. Das erste Stirnrad 25 mit der ersten Kurvenscheibe 15 des Kurvenscheibenge- triebes ist dabei so angeordnet, dass das zweite Stirnrad 48 mit der zweiten Kurvenscheibe 49 gegenüberliegt, wobei die Kurvenscheiben 15, 49 zueinander einen Abstand aufweisen. Beiden Stirnräder 25, 48 ist wenigstens ein drittes Stirnrad 26, das auf der Antriebsachse 27 angeordnet ist, zugeordnet. Jeweils eine Umfangsseite 18 den Kurvenscheiben 15, 49 wird durch eine Abrolleinrichtung 19 abgetastet. Die Abrolleinrichtung 19 ist dabei direkt mit dem Druckkolben 1 1 verbunden. An einer nach außen gerichteten Stirnfläche des zweiten Stirnrades 48 ist eine Spiralfeder 44 angeordnet, die innenseitig mit dem Stirnrad 48 und am äußeren Ende mit dem nicht dargestellten Gehäuse verbunden ist. Um die Kurvenscheiben 15 zu verdrehen, treibt der Elektromotor 16 die Antriebsachse 27 mit den dritten Stirnrädern 27 an. Ein Verdrehen der beiden Stirnräder 15, 49 resultiert in einer Drehung der Kurvenscheiben 15. Die Verdrehung der beiden Kurvenscheiben 15 ist gekoppelt an die notwendige Verschiebung des Druckkolbens 1 1 . Als Übertragungsmittel ist dabei das Kurvenscheibenge- triebe mit einem Stirnradgetriebe gekoppelt. Die Kraftaufteilung kann hierbei über die Verzahnungsstufen des Stirnradgetriebes und des Kurvenscheibengetriebes eingestellt werden. Der Bremskraftverstärker 200 ist dabei ausgelegt, keine Kräfte quer zur Verschieberichtung des Druckkolbens 1 1 in den Druckkolben 1 1 einzubringen. Hierzu ist die Antriebswelle 27 orthogonal zur Abrollrichtung 19 und zur Verschieberichtung des Druckkolbens 1 1 des Bremskraftverstärkers angeordnet. Die Spiralfeder 44 dient als Rücksteileinrichtung, um nach einem Verdre- hen der Kurvenscheiben 15, 49 diese wieder in die Ausgangsposition zu stellen. Hierfür ist die Spiralfeder 44 vorgespannt zwischen einem nicht dargestellten Gehäuse und dem ersten Stirnrad 25 eingebaut. Durch ein Verdrehen des ersten Stirnrads 25 wird die Spiralfeder 44 weiter verspannt. Wird das Bremssystem durch den Fahrer entspannt, so kann entweder das in Fig. 1 gezeigte Steuergerät 50 die Kurvenscheiben 15, 49 in die Ausgangsposition fahren oder die Kurvenscheiben 15, 49 werden durch den im Bremssystem verbliebenen hydraulischen Druck zurückgedrückt. Da der im Bremssystem verbleibende hydraulische Druck nicht ein komplettes Zurückdrücken der Kurvenscheiben 15, 49 gewähr- leistet, dreht die verspannte Spiralfeder 44 die Kurvenscheiben 15, 49 in die
Ausgangsposition. Es genügt in der Ausführungsform, eine Spiralfeder 44 an einem der beiden Stirnräder 25, 48 anzuordnen. Es können jedoch auch mehrere Spiralfedern 44 eingesetzt werden. Die Rücksteileinrichtung kann aber an dem Elektromotor 16 angeordnet sein. Die Verwendung einer Rücksteileinrichtung hat den Vorteil, dass der Elektromotor 16 nur für eine Bestromung in eine Drehrichtung ausgelegt sein muss.
Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Bremskraftverstärkers 300 gemäß einer dritten Ausführungsform. Dabei weist der Bremskraftverstärker 300 eine Kurvenscheibe 29 des Kurvenscheibengetriebes mit einer elliptischen Um- fangsseite 30 auf. Der Umfangsseite 30 ist die Abrolleinrichtung 19 zugeordnet, wobei die Abrolleinrichtung 19 über einen Fortsatz 28 mit der Hülse 1 1 direkt verbunden ist. Die Kurvenscheibe 29 wird durch den symbolisch dargestellten Antrieb 31 mit einem Schneckengetriebe verdreht, wobei durch die symmetrische Ausgestaltung der Kurvenscheibe 29 ein maximaler Verdrehbereich von 180° zur
Verfügung steht. Dies hat zur Folge, dass innerhalb dieser 180° die maximale Verschiebestrecke zum Aufbau des Druckes im Hauptbremszylinder 10 zur Verfügung gestellt werden muss. Statt dem Schneckengetriebe kann der Elektromotor 16 auch direkt mit der Kurvenscheibe oder mittels eines ein- oder mehrstufi- gen Getriebes wie etwa einem Schraubrad-, Stirnrad-, oder Planeten- oder Gleitkeilgetriebe verbunden sein. Ebenso wie in Fig. 2 gezeigt, wird die Kraftaufteilung bzw. die Übersetzung mittels des Schneckengetriebes und der Kurvenscheibe 29 eingestellt. Die Kurvenscheibe 29 kann ebenso als doppelter Kurvenscheiben- satz mit zwei Kurvenscheiben 15, 29, wie in Fig. 2 gezeigt, mit dem Antrieb 31 gekoppelt sein. Fig. 4 zeigt eine schematische 3D-Darstellung eines Bremskraftverstärkers 400 gemäß einer vierten Ausführungsform. Der Bremskraftverstärker 400 ist dabei mittels einer Triangel 39 mit dem Bremspedal 33 und dem Hauptbremszylinder 34 gekoppelt. Der Aufbau des Antriebs der Kurvenscheibe 15 des Kurvenschei- bengetriebes entspricht dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau. Die Triangel 39 ist am ersten Aufhängepunkt 37 mit dem Bremspedal 33 und dem Fahrzeug verbunden. Am zweiten Aufhängepunkt ist die Triangel 39 mit dem Druckkolben 43 des Hauptbremszylinders 34 verbunden. Am dritten Aufhängepunkt 36 ist die Abrolleinrichtung 19 angeordnet. Der Abrolleinrichtung 19 ist eine Sperreinrichtung 46 an der Kurvenscheibe 15 zugeordnet. Die Sperreinrichtung 46 umfasst ein
Sperrelement 38 und ein Federelement 41 . Die Sperreinrichtung 46 ist in einem Drehpunkt 42 drehbar gelagert. Ferner ist an der Triangel 39 eine Mitnahmeklinke 40 angeordnet. Die Verstärkung des Bremsdrucks erfolgt dabei, wenn die Kurvenscheibe 15 gegen den Uhrzeigersinn verdreht wird. Dabei drückt die Kurven- Scheibe 15 die Abrolleinrichtung 19 im Uhrzeigersinn um den ersten Aufhängepunkt 37. Ferner wird der Druckkolben 43 in den Hauptbremszylinder 34 verschoben und verstärkt dadurch den Druck im Bremssystem.
Die gezeigte Anordnung wird in Elektrofahrzeugen oder Fahrzeugen mit Hybrid- antrieb benötigt, um das Bremspedal 33 nach der Betätigung des Hauptbremszylinders 34 wieder in eine Ausgangsposition zu befördern. Wird das Bremspedal 33 durch den Fahrzeugführer betätigt, drückt das Bremspedal die Kolbenstange 12 in den Hauptbremszylinder 34. Ferner wird mittels eines nicht dargestellten Sensors die Verschiebung des Bremspedals 33 aufgezeichnet. Das Steuergerät 50 steuert den Elektromotor 16 so nach, dass die Kurvenscheibe 15 entsprechend der Verschiebung des Bremspedals 33 nachgeführt wird, sodass über den Druckkolben 43 der Bremsdruck erhöht wird. Um den maximalen Verschiebeweg des Druckkolbens 1 1 zu erreichen, wird die Kurvenscheibe 15 um etwa 300° Grad verdreht. Es sind jedoch auch andere Winkel denkbar.
Um das Bremspedal 33 aus einer niedergedrückten Position zurückzuholen, ist die Klinkeneinrichtung 40 ausgelegt, das Bremspedal 33 zu umgreifen. Die Abrolleinrichtung 19 und die Sperreinrichtung 46 dienen dazu, das Bremspedal 33 in die Ausgangsposition zu ziehen. Um in die dargestellte Ausgangsposition zu gelangen, kann die Kurvenscheibe 15 durch den Elektromotor 16 weiter aus einer eingestellten Position gegen den Uhrzeigersinn verdreht werden, sodass die Abrolleinrichtung 19 über die nach außen gerichtete Umfangsseite 18 nahe der Ausgangsposition abrollt. Die Außenkontur des Sperrelements 38 ist so ausgestaltet, dass die Abrolleinrichtung 19 auf der Umfangsseite 18 der Kurvenscheibe 15 abrollen kann und zurückgeführt wird. Nach dem Überrollen der Sperreinrichtung 46 dreht der Elektromotor 21 die Kurvenscheibe 15 im Uhrzeigersinn, wobei die Abrolleinrichtung 19 zwischen das Sperrelement 38 und der Umfangsseite 18 in die Ausgangsposition gefahren wird. Dabei umklammert die Sperreinrichtung 46 die Abrolleinrichtung 19 so, dass die Triangel 39 nach rechts gezogen wird. Dabei zieht die Mitnahmeklinke 40 das Bremspedal 33 ebenso in die Ausgangsposition zurück.
Um das Bremspedal 33 zurück zu holen, ist es alternativ denkbar, den Elektromotor 16 nach Beendigung des Bremsvorgangs im Uhrzeigersinn in Richtung der Ausgangsposition zu fahren, bis die Sperreinrichtung die Abrolleinrichtung 19 umgreift. Danach wird die Kurvenscheibe 15 gegen den Uhrzeigersinn verdreht, um das Bremspedal 33 mittels der Triangel 39 und der Abrolleinrichtung 19 zurück in eine Ausgangsposition zu ziehen.
Statt der dargestellten Sperreinrichtung 46 ist ebenso denkbar, die Sperreinrichtung 16 in die Geometrie der Kurvenscheibe 15 zu integrieren, sodass ein Zurückholen des Bremspedals 33 ermöglicht wird. Hierzu ist die Umfangsseite 18 so ausgestaltet, dass in dem Bereich der Sperreinrichtung 46 die Abrolleinrichtung 19 durch die Umfangsseite 18 dadurch an der Kurvenscheibe festgelegt wird, indem die Fläche der Abrolleinrichtung 19 und der Umfangsseite 18 der Kurvenscheibe 15 gegeneinander blockieren und ein Abrollen der Abrolleinrichtung 19 verhindern, um ein Zurückziehen des Bremspedals 33 zu ermöglichen.

Claims

Ansprüche
1 . Bremskraftverstärker (100; 200; 300; 400) mit einem Elektromotor (16) für einen Hauptbremszylinder (10), der mittels eines Übertragungsmittels (15; 49; 29;) mit einem Druckkolben (1 1 ) des Hauptbremszylinders (10) gekoppelt ist und einen mittels eines Bremspedals (33) auf den Druckkolben (1 1 ) übertragenen Bremsdruck verstärkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmittel (15; 49; 29) ein Kurvenscheibengetriebe aufweist, das mit dem Druckkolben (1 1 ) in Wirkverbindung steht und eine Verschiebung des Druckkolbens (1 1 ) in den Hauptbremszylinder (10) bewirkt.
2. Bremskraftverstärker (100; 200; 300; 400) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kurvenscheibengetriebe wenigstens eine Kurvenscheibe (15, 49; 29) aufweist, wobei einer Umfangsseite (18; 30) der Kurvenscheibe (15, 29; 49) eine Abrolleinrichtung (19) zugeordnet ist, die mit dem Druckkolben (1 1 ) gekoppelt und ausgelegt ist, entlang der Umfangsseite der Kurvenscheibe (15) abzurollen.
3. Bremskraftverstärker (300) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (1 1 ) mit der Abrolleinrichtung (19) über einen Fortsatz des Druckkolbens (1 1 ) direkt verbunden ist.
4. Bremskraftverstärker (200) nach einem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kurvenscheibe (15) mit einem ersten Stirnrad (25) und eine zweiten Kurvenscheibe (49) mit einem zweiten Stirnrad (48) verbunden ist, wobei die beiden Stirnräder (25, 48) mit wenigstens einem dritten Stirnrad (26) gekoppelt sind und die beiden Kurvenscheiben (15, 49) die Abrolleinrichtung (19) betätigen.
Bremskraftverstärker (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (1 1 ) mit der Abrolleinrichtung (19) mittels eines Kipphebels (14) verbunden ist, wobei der Kipphebel (14) eine Aufnahme (21 ) für eine Kippachse (22) aufweist.
Bremskraftverstärker (400) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurvenscheibengetriebe (15, 49; 29) eine Triangel (39) aufweist, wobei ein erster Aufhängepunkt (37) der Triangel (39) mit dem Bremspedal (33), ein zweiter Aufhängepunkt (35) der Triangel (39) mit dem Druckkolben (43) und an einem dritten Aufhängepunkt (36) der Triangel (39) die Abrolleinrichtung (19) zugeordnet ist.
Bremskraftverstärker (100; 200; 300; 400) nach einem der Ansprüche 2 bis
6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsseite (18; 30) der Kurvenscheibe (15, 49; 29) spiralenförmig oder elliptisch ausgebildet ist.
Bremskraftverstärker (100; 200; 300; 400) nach einem der Ansprüche 2 bis
7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (15) eine Sperreinrichtung (46) umfasst, die ein Sperrelement (38) und ein Federelement (41 ) aufweist, wobei die Sperreinrichtung (46) ausgelegt ist, das Bremspedal (33) in eine Ausgangsstellung zu ziehen, indem das Sperrelement (38) die Abrolleinrichtung (19) auf der Kurvenscheibe (15) mitnimmt.
Bremskraftverstärker (100; 200; 300; 400) nach einem der Ansprüche 2 bis
8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücksteileinrichtung, insbesondere eine Spiralfeder (44), mit der Kurvenscheibe (15) und einem Gehäuse gekoppelt und ausgelegt ist, beim Verstärken des Bremsdruckes sich gegenüber dem Gehäuse zu verspannen und mittels der Verspannung die Kurvenscheibe (15, 49; 30) in eine Ausgangsposition zu drehen.
0. Bremskraftverstärker (100; 200; 300; 400) nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurvenscheibengetriebe (15, 49; 29) mittels eines weiteren Getriebes (47), insbesondere mittels eines Planetengetriebes, mit dem Elektromotor (16) gekoppelt ist.
1 . Bremskraftverstärker (100; 200; 300; 400) nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskraftverstärker (100; 200; 300; 400) mit einem Steuergerät (50) verbunden ist, das ausgelegt ist, die Bestromung des Elektromotors (16) des Bremskraftverstärkers (100; 200; 300; 400) anhand des über das Bremspedal (33) aufgebauten Bremsdruckes zu steuern.
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