WO2012163844A1 - Pneumatischer bremskraftverstärker mit einer sensorvorrichtung zur berührungslosen überwachung von position und bewegung einer beweglichen wand - Google Patents

Pneumatischer bremskraftverstärker mit einer sensorvorrichtung zur berührungslosen überwachung von position und bewegung einer beweglichen wand Download PDF

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Jürgen Faller
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Continental Teves AG and Co OHG
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    • B60T13/567—Vacuum systems indirect, i.e. vacuum booster units characterised by constructional features of the casing or by its strengthening or mounting arrangements

Definitions

  • Pneumatic brake booster with a sensor device for non-contact monitoring of the position and movement of a movable wall.
  • the invention relates to a pneumatic brake booster, in particular for automotive vehicle brake systems, comprising a booster housing which is divided by at least one, can be acted upon with a pneumati ⁇ rule differential pressure axially movable wall into at least one vacuum chamber and at least one Häkam ⁇ mer, and a sensor device for contactless ⁇ loose monitoring of position and movement of the movable wall, which provides an electronic control unit electrical ⁇ Sig nal.
  • Automotive vehicle brake systems with a pneumatic brake booster for example, a current position of a Move ⁇ union wall within the brake booster used as a measure for the system state and the obtained information in the form of electrical signals to a control unit, a brake light switch or other units to be forwarded.
  • Separate sensor devices are used to monitor the position of the movable wall.
  • a pneumatic brake booster with a sensor device which comprises a disc-shaped magnet as a donor element and a Hall sensor as a sensor element, wherein the donor element is moved together with the movable wall and must be performed for position detection on the sensor element.
  • a disadvantage of this device is that the position can be detected only within a narrow range.
  • the sensor device is considered to be complicated in terms of their structure and the installation in the brake booster.
  • the object of the present invention is to provide an improved pneumatic brake booster with a sensor device which monitors the position and movement of the movable wall reliably and over the entire actuation path, simplifies installation in comparison with the prior art, and improves its ability to integrate into pneumatic systems Brake booster from ⁇ draws.
  • a sensor device for monitoring the position and movement of the movable wall of a brake booster according to the invention advantageously has a transmitting unit, a receiving unit and a reflection means, which is ge ⁇ suitable to reflect wavy signals.
  • sensor device can advantageously be imaged with different wave-shaped electromagnetic or sound signals, for example with radio, ultrasound, La ⁇ ser- or focused LED light signals.
  • a signal may be sent from the transmitting unit in the direction of the reflection means is reflected at the reflection means and can be registered as a Reflectors ⁇ pending signal echo from the receive unit and niege ⁇ directs ei ⁇ ne electronic control unit for further processing.
  • a further electronic Cont ⁇ roll unit can be provided within the sensor device.
  • the Kont ⁇ roll unit can be operatively connected between the electronic control unit on one side and transmitting unit or receiving ⁇ unit on the other side and are arranged in the same ⁇ Chen for integration of transmitting unit and the receiving unit provided component or the same housing.
  • the control unit can be used for converting control commands from the electronic control unit, for modulating the signal, for filtering and / or preprocessing the received signal echo, or for further purposes.
  • a current position of the movable wall can be particularly easily monitored and from a knowledge of the position of the movable wall further information about a current state of a motor vehicle brake system, such as an actuation request of the driver, a position of a piston in a master cylinder, operating state of an actuator and derived therefrom various actions and / or control commands, for example, to an actuator, an ABS or ESP device, a brake light switch, a pedal simulator and others are derived and initiated.
  • no moving transmitter element is necessary within the sensor device, which reduces assembly costs, lowers parts count and costs.
  • the position and BEWE ⁇ supply the movable wall reliably and are particularly easily monitored over the entire actuation.
  • a calibration of the sensor device for unambiguous position determination and / or error checking can be done electronically particularly easy, and it is possible to calibrate once, for example during the initial operation ⁇ acceptance or regularly, for example, after each braking process or another carried out separately identifiable event.
  • the transmitting unit and the receiving unit can be provided fixedly arranged on the amplifier housing. It is also pos ⁇ lich, the transmitting unit and the receiving unit in another already known component of a brake booster to integ ⁇ ing, provided that this component allows a Hineinragen the transmitting unit and the receiving unit in the vacuum chamber of the brake booster.
  • a vacuum connection, a pressure sensor, a differential pressure sensor, a vacuum check valve or other components for integration of the transmitting unit and the receiving unit can be used.
  • assembly operations can be considerably simplified, the number of necessary seals on the vacuum chamber can be reduced, tolerance specifications during installation can be reduced, and the integration capability of the sensor device according to the invention into different embodiments of brake booster can be simplified.
  • a transmitting unit can be combined with a receiving unit close to the transmitting unit and spatially configured substantially tightly or integratively combined, for example arranged coaxially about a vertical axis to the reflecting means.
  • Characterized duri ⁇ fen of the signal and the signal echo along the same axis, and the signal transition is perpendicular.
  • such a tightly combined transceiver unit can be arranged effectively on ei ⁇ ner side of a female pipe of a vacuum connection, which further simplifies installation and a redu ⁇ ed diameter of the inner nozzle and thereby a smaller breakthrough in a housing wall of the brake booster he ⁇ leaves.
  • a framed RGBge- aforementioned transmit-receive unit in a further component such as egg ⁇ NEN pressure sensor, a vacuum check valve or other component or device within the invention is possible.
  • a transmission unit may, however, be arranged also dissolved with a transmitting unit remote receiving unit spatially in a defined distance transverse to the plumb line, for example, radially relative to the inner nozzle ei ⁇ nes vacuum port.
  • the Sendeein ⁇ standardized may be arranged so that it emits the signal in an angle to the plumb line in the direction of reflecting surface, so that the reflected echo signal ⁇ at an angle to the reflected signal.
  • Such an arrangement is particularly suitable for detecting errors in the brake system, which can be determined by an unexpected position of the movable wall.
  • a combination of the two aforementioned combined and resolved arrangements of the sensor unit is also possible.
  • a vertical signal path can be picked up by the receiving unit near the transmitter unit and used further for determining the position, position or speed
  • an angular signal signal can be obtained from a receiving unit remote from the transmitter unit at defined distances of the movable wall can be registered and used, for example for Kalibri mecanicszwe ⁇ bridges, error checking the sendeechsnahen receiving unit, for easy detection of certain positions of the movable wall or other purposes.
  • a signal delay between a transmission of the signal and a reception of the signal echo for determining a position and / or a movement of the movable wall.
  • the position of the movable wall can be measured continuously over a total possible displacement range of the wall easily and effectively, for example when using a high-frequency Sig ⁇ Nals.
  • a high-frequency alternating magnetic field or high-frequency Ra ⁇ diowellen generated in a transponder sent in the direction of reflection means as a signal and received as a reflected signal echo, where it is further possible, the signal echo in a microchip in the RFID element to decode to subsequently forward it to an electronic control unit for further ⁇ use.
  • a change in a distance between the RFID element and the reflection means and thus the position of the movable wall can be detected by an RFID element on the basis of one of the above-described analysis options of the invention. be caught signal echoes such as time span, frequency change or intensity change or other criteria.
  • Fig.l a first embodiment of a pneumatic brake booster according to the invention.
  • FIG. 2 shows a detailed view of another embodiment of a pneumatic brake booster according to the invention.
  • a first embodiment of a erfindungsge ⁇ MAESSEN brake booster 1 is shown. Here has the
  • the booster housing 2 has several Fixed To ⁇ supply means 14 to the stationary mounting of the brake booster 1 in the vehicle, for example on a bulkhead as well as other fixing means 15 for fixing a not ge ⁇ showed the brake booster 1 downstream master brake cylinder to the booster housing. 2
  • the movable wall 3 is coupled to a control housing 16 and movable with this simultaneously. Further, the movable wall 3 by a rolling diaphragm 17, a sealing ring 18 and a poppet valve 19 against the booster housing 3 and the Steuergeophu ⁇ se 16 can be sealed, so that between the vacuum chamber 4 and the working chamber 5, a pneumatic differential pressure can arise.
  • the poppet valve 19 controls the differential pressure in the chambers 4, 5 by releasing or closing pneumatic connections between the chambers 4, 5 with each other and an ambient atmosphere.
  • a control of the poppet valve 19 is effected by a piston rod 20, which device can be coupled to an actuating ⁇ not shown, for example, a brake pedal. However, it can also be done by another device not shown in Fig.l, for example, an electromagnetically, electromechanically, electro-hydraulically or otherwise effective actuator device.
  • the control housing 16 cooperates with a push rod 21 by applying a pressure force 22 exerted by the differential pressure on the movable wall 3 along an actuating axis 23 in the push rod 21 and further into a downstream, not shown master brake cylinder for generating required brake pressure in the wheel brake circuits, not shown initiates.
  • a return spring 24 counteracts the pressure force 22 and ensures a return of the control housing 16 and thus also the movable wall 3 along the actuating axis 23 in a Starting position when the differential pressure is less than a spring force of the return spring 24.
  • Providing necessary negative pressure for the vacuum chamber 4 is usually realized by an external Un ⁇ tertikario not shown, for example, a suction pipe of an internal combustion engine or a separate vacuum pump.
  • the lower ⁇ pressure source can be connected to the vacuum chamber 4 via vacuum lines, not shown.
  • a vacuum connection 13 is provided for connecting a vacuum line to the vacuum chamber 4.
  • the vacuum connection 13 has an outer connection 25 for connection to the vacuum line, not shown, and an inner connection 26, which opens into the vacuum chamber 4 and guided by an elastic shape sealing ring 27 in an outer wall 28 of the booster housing 2 and sealingly fi ⁇ xed.
  • a separate shaped portions 28 of the Vakuuman ⁇ circuit 13 may be externally supported on mold members of the booster housing 2 and are thereby secured against rotation.
  • other mounting options of a vacuum port 13 are possible, for example with directionalele ⁇ elements, bayonet locks or separate guide elements.
  • the brake booster 1 is equipped with a contactless sensor device 6 for monitoring the position and movement of the movable wall 3.
  • the sensor device 6 includes fully a transmission unit 8, a receiving unit 9, a Reflection ⁇ onsstoff 10 and an electrical connector 30 for connecting electrical lines 31 for supplying power to the transmitting unit and receiving unit 8 and 9 for the transfer of electrical see signals to an electronic control unit 7.
  • the Refle ⁇ tion means is so designed that it wave-shaped Sig ⁇ nale, for example, electromagnetic waves or sound waves can reflect the law of reflection.
  • a separately arranged on the movable wall 3 Me ⁇ tallelement, a plastic or metallized Kunststoffele- ment, a suitable site may be provided directly on the movable wall 3, or another structural member as a reflection means 10, also are both flat and convex, concave, parabolic, round or otherwise designed transmitting and receiving unit-side surface of the reflection means 10 mög ⁇ lich.
  • the transmitting unit 8 sends a signal 11 with known self ⁇ properties, for example a known Signalausbreitungsge ⁇ speed or a known signal frequency along a plumb line 32 perpendicular to and 10 in the direction of Reflexionsmit ⁇ means of According to the law of reflection is the angle of incidence equals the angle of reflection is thus a signal echo 12 in the entge ⁇ genforceen direction also along the Lotachse 32 and subsequently registered by the receiving unit 9. In this case, a signal delay between the transmission of the signal 11 and the reception of the signal echo 12 is detected.
  • knowledge of the signal propagation velocity can therefrom to the decision ⁇ fernung to the reflection means 10 and thus closed to the movable wall 3 can be according to the principle:
  • the signals 11 are transmitted in a short defined time sequence one behind the other, can also be a movement, a comparison with the previously determined positions Speed and acceleration of the movable wall can be calculated.
  • a signal the reflected signal echo 12 is parallel to or instead of the above-described method 11 emitted with a known signal frequency in the direction of the reflection means 10, received found the Fre acid sequence of the signal echoes 12 and the two frequencies compared with each other hereinafter. Taking into account the Doppler effect is thereby determined whether the reflection ⁇ medium 10 and thus the movable wall 3 moves in the direction of or from the transmitting unit 8 or stops.
  • the receiving unit 9 is designed arranged sendeechsnah, so that the two A ⁇ units spatially substantially closely around the plumb line 32 summarized on one side of the inner nozzle 26 are arranged so that a perpendicular or substantially perpendicular signal path can be registered , It can just as a combined transceiver be designed with, for example, coaxially about the perpendicular axis 32 arranged transmitting unit 8 and receiving unit. 9
  • a transmission unit 8, a receiving unit 9 or egg ⁇ ne combined transmitting-receiving unit can be used as an RFID element be ⁇ leads.
  • the RFID element Radio Frequency Identification
  • the RFID element has a transponder, which generates a high frequency alternating field may ⁇ netic or high-frequency radio waves and transmits the signal 11 in the direction of reflecting means 10 degrees.
  • the magnetic alternating field or the radio waves are reflected by the Ref ⁇ lexionsstoff 10 as a signal echo 12, received by the RFID element and decoded by a microchip in the transponder.
  • the RFID element detects a change in a Abstan- of Y between the RFID element and the reflection means 10 and generates a signal which is forwarded to an electronic STEU ⁇ erritt 7 and processed therein.
  • an electronic control unit 33 is provided within the sensor device 6, which is operatively connected between the electronic control unit 7 on one side and the transmitting unit 8 or receiving unit 9 on the other side.
  • the control unit 33 can be used for converting control commands from the electronic control unit 7, for modulating the signal 11, for filtering and / or preprocessing the received signal echo 12, or for other purposes, without departing from the invention.
  • the control unit is arranged integrated in the same component, in which already the transmitting unit 8 and the receiving ⁇ unit 9 are arranged. In the embodiment shown, it is the vacuum connection 13, but of course also any other component provided for integrating the transmitting unit 8 and the receiving unit 9, also for integration can be used by the control unit 33, without departing from the invention.
  • control ⁇ unit 33 It is also possible within the invention to dispense with the control ⁇ unit 33, so that control of the transmitting unit 8 and the receiving unit 9 and the evaluation of the control unit 7 or another electronic component is taken.
  • a brake booster 1 in the vacuum chamber 4 protruding devices such as a vacuum check valve, a pressure sensor for Mes ⁇ sen pneumatic pressure in the vacuum chamber 4, or a differential pressure sensor for simultaneous measurement be provided by pneumatic pressures in the vacuum chamber 4 and working chamber 5 mounted on the booster housing 2.
  • the Sendeein ⁇ unit 8 with the receiving unit 9 can just as in those pre ⁇ called devices held in a vacuum port 13 are inte grated ⁇ provided without departing from the invention.
  • a transmission unit 8 and a receiving unit is also a separate, 9 comprehensive sensor unit with a ⁇ inde-ended connection to the booster housing and without a Kombina ⁇ tion with other functions within the invention are conceivable.
  • FIG. 2 In FIG. 2 is a detail view of a further execution ⁇ form of a brake booster 1 of the invention is shown.
  • the receiving unit 9 is spatially resolved away from the transmitting unit 8 and arranged at a defined distance X transversely to the perpendicular axis 32 on the inner connecting piece 26 of the vacuum connection 13.
  • the impact point A 32 shifts transversely to the plumb line by knowing a current position of the impact point A at the receiving unit 9, the current position of the reflecting surface and thus the distance Y can be calculated ,
  • a movement, a velocity and an acceleration of the movable wall can also be calculated on the basis of a comparison with the previously determined positions.
  • the receiving unit 9 such that only a single impact point A or a few defined impact points can be registered. This can be detected by a geometrically unique design specification dedicated positions of the movable wall 3.
  • Fig. 3 shows a cross section of the inner socket 26 of the Vakuuman ⁇ circuit of an embodiment of the invention with an integrated therein provided transmission unit 8 and a sendeechsnah and spatially closely adjacent the transmission unit 8 arranged receiving unit 9.
  • Fig.l between the signal 11 and the signal echo 12 an angular distance ⁇ ⁇ 0 ° and thus a largely vertical signal path.
  • FIG. 4 shows a further embodiment according to the invention of a narrow spatial arrangement, shown in FIG. 3, of transmitting unit 8 and receiving unit 9 for ensuring a lot signal signal.
  • the Emp ⁇ capturing unit 9 is radially outside coaxial to the transmitting unit 8 is arranged ⁇ provided.
  • Figure 5 shows a further embodiment according to the invention of a narrow spatial arrangement, shown in FIG. 3, of transmitting unit 8 and receiving unit 9 for ensuring a lot signal signal.
  • the Emp ⁇ capturing unit 9 is radially outside coaxial to the transmitting unit 8 is arranged ⁇ provided.
  • Figure 5 shows a further embodiment according to the invention of a narrow spatial arrangement, shown in FIG. 3, of transmitting unit 8 and receiving unit 9 for ensuring a lot signal signal.
  • FIG. 5 shows a further embodiment with a spatially resolved arrangement of transmitting unit 8 and receiving unit 9, wherein the receiving unit 9 remote transmitting unit and on the circumference of mecanicstut ⁇ zen 26 radially opposite the transmitting unit. 8 is arranged at a distance X to the latter.
  • ⁇ form other positions not shown may be conceivable as long as the characteristic distance X is suffi ⁇ ciently large enough to realize an angle ⁇ of Figure 2 substantially greater than 0 °, thereby enabling an angled beam path.
  • transmission unit 8 and receiving unit 9 does not remain limited to a vacuum port 13, but just as in a Drucksensornach the same principle, in a pressure sensor, a vacuum check valve, another component or can be installed in another separate housing.
  • the transmitting unit 8 and the receiving unit 9 are formed as RFID elements, so that the sensor device 6 operates according to the principle of operation described in Fig.l.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker (1), insbesondere für Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem Verstärkergehäuse (2), welches durch mindestens eine, mit einem pneumatischen Differenzdruck beaufschlagbare axial bewegliche Wand (3) in mindestens eine Unterdruckkammer (4) und mindestens eine Arbeitskammer (5) unterteilt ist, und einer Sensorvorrichtung (6) zur Überwachung von Position und Bewegung der beweglichen Wand (3), welche einer elektronischen Steuereinheit (7) elektrische Signale bereitstellt. Um die Position und die Bewegung der beweglichen Wand zuverlässig sowie über den gesamten Betätigungsweg überwachen zu können, sowie einen vereinfachten Einbau und verbesserte Integrationsfähigkeit zu gewährleisten wird eine Sensorvorrichtung (6) vorgeschlagen, die über ein Reflexionsmittel (10), eine Sendeeinheit (8) zum Aussenden eines Signals (11) in Richtung vom Reflexionsmittel (10) und eine Empfangseinheit (9) zum Empfangen von einem Signalecho (12) verfügt.

Description

Pneumatischer Bremskraftverstärker mit einer Sensorvorrichtung zur berührungslosen Überwachung von Position und Bewegung einer beweglichen Wand.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bremskraftverstärker, insbesondere für Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem Verstärkergehäuse, welches durch mindestens eine, mit einem pneumati¬ schen Differenzdruck beaufschlagbare axial bewegliche Wand in mindestens eine Unterdruckkammer und mindestens eine Arbeitskam¬ mer unterteilt ist, und einer Sensorvorrichtung zur berührungs¬ losen Überwachung von Position und Bewegung der beweglichen Wand, welche einer elektronischen Steuereinheit elektrische Sig¬ nale bereitstellt.
Stand der Technik:
Für Kraftfahrzeugbremsanlagen ist es wichtig und notwendig, ei¬ nen möglichst genauen Systemzustand, insbesondere eine für den Bremsdruckaufbau relevante Position von Betätigungskomponenten, möglichst zu jedem beliebigen Zeitpunkt zu kennen. Bei den
Kraftfahrzeugbremsanlagen mit einem pneumatischen Bremskraftverstärker kann beispielsweise eine momentane Position einer beweg¬ lichen Wand innerhalb des Bremskraftverstärkers als ein Maß für den Systemzustand herangezogen und die gewonnene Information in Form von elektrischen Signalen an eine Steuereinheit, einen Bremslichtschalter oder weitere Aggregate weitergeleitet werden. Zur Überwachung der Position der beweglichen Wand werden gesonderte Sensorvorrichtungen eingesetzt. Beispielsweise ist aus der DE 103 51 933 AI ein pneumatischer Bremskraftverstärker mit einer Sensorvorrichtung bekannt, welche einen scheibenförmigen Magneten als Geberelement und einen Hallsensor als Sensorelement umfasst, wobei das Geberelement gemeinsam mit der beweglichen Wand bewegt wird und zur Positionserfassung am Sensorelement vorbei geführt werden muss. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, dass die Position lediglich innerhalb einer eng begrenzten Strecke erfassbar ist. Ferner wird die Sensorvorrichtung in Bezug auf ihren Aufbau und den Einbau in den Bremskraftverstärker als aufwendig angesehen.
Aufgabe :
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen dahingehend verbesserten pneumatischen Bremskraftverstärker mit einer Sensorvorrichtung bereitzustellen, welche die Position und die Bewegung der beweglichen Wand zuverlässig sowie über den gesamten Betätigungsweg überwacht, einen gegenüber dem Stand der Technik vereinfachten Einbau gewährleistet und sich durch verbesserte Integrationsfähigkeit in pneumatische Bremskraftverstärker aus¬ zeichnet .
Lösung:
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß zusammen mit den kennzeichnen¬ den Merkmalen von dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Unteransprüche geben weitere mögliche vorteilhafte Ausgestaltungen an.
Vorteile :
Eine Sensorvorrichtung zur Überwachung von Position und Bewegung der beweglichen Wand eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers verfügt dabei vorteilhafterweise über eine Sendeeinheit, eine Empfangseinheit und ein Reflexionsmittel, welches dazu ge¬ eignet ist, wellenförmige Signale zu reflektieren.
Dabei können Sensorvorrichtung vorteilhafterweise mit unterschiedlichen wellenförmigen elektromagnetischen oder Schallsignalen abbildbar sein, beispielsweise mit Funk-, Ultraschall-, La¬ ser- oder fokussiertes LED-Lichtsignalen. Ein Signal kann von der Sendeeinheit in Richtung des Reflexionsmittels ausgesandt werden, wird an dem Reflexionsmittel reflektiert und kann als ein reflek¬ tiertes Signalecho von der Empfangseinheit registriert und an ei¬ ne elektronische Steuereinheit zur Weiterverarbeitung weiterge¬ leitet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann innerhalb der Sensorvorrichtung eine weitere elektronische Kont¬ rolleinheit vorgesehen werden. Vorteilhafterweise kann die Kont¬ rolleinheit wirkungsmäßig zwischen der elektronischen Steuereinheit auf einer Seite und Sendeeinheit beziehungsweise Empfangs¬ einheit auf der anderen Seite geschaltet sein und in der glei¬ chen zur Integration von Sendeeinheit und der Empfangseinheit vorgesehenen Komponente oder gleichem Gehäuse angeordnet werden. Vorteilhafterweise kann die Kontrolleinheit zur Umsetzung von Steuerbefehlen von der elektronischen Steuereinheit, zum Modulieren des Signals, zur Filterrung und/oder Vorverarbeitung vom empfangenen Signalecho, oder zu weiteren Zwecken eingesetzt werden. Dadurch können beispielsweise flexibel an unterschiedliche Kraftfahrzeugbremsanlagen oder pneumatische Bremskraftverstärker anpassbare Baueinheiten für Sensorvorrichtungen gestaltet werden, ohne eine zentrale elektronische Steuereinheit verändern zu müssen, ebenso wäre ein autonomer Betrieb einer Sensorvorrichtung eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers oder ein di¬ rektes schnelles Erkennen von bestimmten Betriebszuständen ohne Zuhilfenahme der nachgeschalteten Steuereinheit oder eine Sys- temredundanz zur Kontroll-oder Sicherheitszwecken oder auch weitere Funktionen ebenso vorstellbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Reflexionsmittel an der beweglichen Wand des erfindungsgemäßen
Bremskraftverstärkers angeordnet vorgesehen sein. Damit kann eine momentane Position der beweglichen Wand besonders einfach überwacht werden und aus einer Kenntnis der Position der beweglichen Wand weitere Informationen über einen momentanen Zustand einer Kraftfahrzeugbremsanlage, beispielsweise einen Betätigungswunsch des Fahrers, eine Stellung eines Kolbens in einem Hauptzylinder, Betriebszustand eines Aktuators gewonnen und daraus vielfältige Aktionen und/oder Steuerbefehle beispielsweise an einen Aktuator, ein ABS- oder ESP-Gerät, einen Bremslichtschalter, einen Pedalsimulator und weitere abgeleitet und initiiert werden. Ferner ist innerhalb der Sensorvorrichtung vorteilhafterweise kein bewegtes Geberelement mehr notwendig, was einen Montageaufwand reduziert, Teileanzahl und Kosten senkt.
Des Weiteren kann vorteilhafterweise die Position und die Bewe¬ gung der beweglichen Wand zuverlässig sowie über den gesamten Betätigungsweg besonders einfach überwacht werden.
Ferner kann eine Kalibrierung der Sensorvorrichtung zur eindeutigen Positionsbestimmung und/oder Fehlerüberprüfung besonders einfach elektronisch vorgenommen werden, wobei es möglich ist, die Kalibrierung einmalig, beispielsweise bei der ersten Inbetrieb¬ nahme oder regelmäßig, beispielsweise nach jedem Bremsvorgang oder einem anderen gesondert bestimmbaren Ereignis durchzuführen.
In einer weiter hin vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Sendeeinheit und die Empfangseinheit ortsfest an dem Verstärkergehäuse angeordnet vorgesehen sein. Es ist ebenso mög¬ lich, die Sendeeinheit und die Empfangseinheit in eine weitere bereits bekannte Komponente eines Bremskraftverstärkers zu integ¬ rieren, sofern diese Komponente ein Hineinragen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit in die Unterdruckammer des Bremskraftverstärkers ermöglicht. So können beispielsweise ein Vakuuman- schluss, ein Drucksensor, ein Differenzdrucksensor, ein Vakuumrückschlagventil oder weitere Komponenten zur Integration von der Sendeeinheit und der Empfangseinheit herangezogen werden. Dadurch können Montageoperationen wesentlich vereinfacht, Anzahl von notwendigen Abdichtungen an der Unterdruckkammer verringert, Toleranzvorgaben beim Einbau reduziert und Integrationsfähigkeit der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung in unterschiedliche Ausführungsformen von Bremskraftverstärkern vereinfacht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann eine Sendeeinheit mit einer sendeeinheitsnahen Empfangseinheit kombiniert und räumlich im Wesentlichen eng zusammengefasst oder integrativ kombiniert gestaltet, beispielsweise koaxial um eine Lotachse zum Reflexionsmittel angeordnet werden. Dadurch verlau¬ fen der Signal und der Signalecho entlang der gleichen Achse und der Signalgang ist lotrecht. Hierdurch ist die Sensorvorrichtung kompakt gestaltbar und eine kontinuierliche Messung und Positi¬ onsbestimmung der beweglichen Wand über ihren gesamten Verfahrweg besonders unkompliziert möglich. Vorteilhafterweise kann eine solche eng zusammengefasste Sende-Empfangseinheit effektiv an ei¬ ner Seite eines Innenstutzens eines Vakuumanschlusses angeordnet werden, was eine Einbau weiter hin vereinfacht und einen redu¬ zierten Durchmesser des Innenstutzens und dadurch einen kleineren Durchbruch in einer Gehäusewand des Bremskraftverstärkers er¬ laubt. Ebenso ist eine Integration einer vorgenannten zusammenge- fassten Sende-Empfangseinheit in eine weitere Komponente wie ei¬ nen Drucksensor, einen Vakuumrückschlagventil oder eine andere Komponente oder Vorrichtung innerhalb der Erfindung möglich. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann eine Sendeeinheit jedoch auch mit einer sendeeinheitsfernen Empfangseinheit räumlich aufgelöst in einem definierten Abstand quer zur Lotachse, beispielsweise radial gegenüber am Innenstutzen ei¬ nes Vakuumanschlusses angeordnet werden. Dabei kann die Sendeein¬ heit so angeordnet werden, dass sie den Signal in einem Winkel zur Lotachse in Richtung Reflektionsflache aussendet, so dass der reflektierte Signalecho in einem Winkel γ zum Signal reflektiert wird. Dadurch ergibt sich vorteilhafterweise ein winkliger Sig¬ nalgang, wobei der Signalecho in einem bestimmten Auftreffpunkt auf die Empfangseinheit trifft, und ein Abstand des AuftreffPunk¬ tes zur Sendeeinheit quer zur Lotachse von einem Abstand des Ref¬ lexionsmittels zur Sendeeinheit abhängig ist. Dadurch kann eine Position der beweglichen Wand besonders einfach durch eine Wanderung des Auftreffpunktes quer zur Lotachse erkannt werden. Ebenso wird es möglich, durch eine konstruktive Anordnung von einer oder mehreren Empfangseinheiten in Reihe nebeneinander besonders sicher und effektiv eine einzelne oder mehrere bestimmte dedizierte Positionen der beweglichen Wand zu registrieren. Dabei dient ein Faktum, dass ein Signalecho eine Empfangseinheit trifft als Kenn¬ zeichnung einer bestimmten Position der beweglichen Wand.
Auch ist eine solche Anordnung besonders geeignet zum Erkennen von Fehlern im Bremssystem, welche sich durch eine unerwartete Position der beweglichen Wand feststellen lassen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ebenso eine Kombination der beiden vorgenannten zusammengefassten und aufgelösten Anordnungen der Sensoreinheit möglich. Dadurch kann beispielsweise ein lotrechter Signalgang von der sendeein- heitsnahen Empfangseinheit aufgenommen und weiter hin zur Weg-, Positions- oder Geschwindigkeitsbestimmung herangezogen werden, wogegen ein winkliger Signalgang von einer sendeeinheitsfernen Empfangseinheit bei definierten Abständen der beweglichen Wand registriert werden kann und beispielsweise zur Kalibrierungszwe¬ cken, zur Fehlerüberprüfung der sendeeinheitsnahen Empfangseinheit, zum einfachen Erkennen bestimmter Positionen der beweglichen Wand oder weiteren Zwecken eingesetzt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, eine Signallaufzeit zwischen einem Aussenden des Signals und einem Empfangen des Signalechos zur Ermittlung einer Position und/oder einer Bewegung der beweglichen Wand heranzuziehen. So kann beispielsweise bei Verwendung eines hochfrequenten Sig¬ nals die Position der beweglichen Wand kontinuierlich über einen gesamten möglichen Verschiebungsbereich der Wand einfach und effektiv gemessen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, eine Frequenzdifferenz zwischen dem Signal und dem Signalecho zur Ermittlung einer Position und/oder Bewegung einer beweglichen Wand zu verwenden. Dadurch können insbesondere Bewegungsrichtungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der beweglichen Wand eindeutig und sicher ermittelt werden.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es denkbar, die Sendeeinheit, oder die Empfangseinheit oder eine kombinierte Sende-Empfangseinheit mit einem günstigen und leich¬ ten RFID-Element abzubilden. In einem RFID-Element kann ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld bzw. hochfrequente Ra¬ diowellen in einem Transponder erzeugt, in Richtung Reflexionsmittel als Signal ausgesandt und als reflektiertes Signalecho empfangen werden, wobei es weiter hin möglich ist, den Signalecho in einem Mikrochip im RFID-Element zu decodieren um es nachfolgend an eine elektronische Steuereinheit für eine Weiter¬ verwendung weiterzuleiten. Das Eine Veränderung eines Abstandes zwischen dem RFID-Element und dem Reflexionsmittel und somit die Position der beweglichen Wand kann von einem RFID-Element anhand einer der vorstehend beschriebenen Analysemöglichkeiten des emp- fangenen Signalechos wie Zeitspanne, Frequenzveränderung oder Intensitätsänderung oder weiteren Kriterien festgestellt werden.
Figurenbeschreibung :
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen zusammen mit der Beschreibung anhand der Zeichnungen hervor. Übereinstimmende Komponenten und Konstruktionselemente werden nach Möglichkeit mit gleichen Bezugszeichen versehen. Weil zudem ein allgemeiner Aufbau und Funktionsweise eines pneumatischen Bremskraftverstärkers hinlänglich bekannt sind, wird nachfolgend lediglich auf wenige erfindungsrelevante Konstruktionselemente, Abläufe und Funktionen eingegangen. Nachstehend zeigt:
Fig.l eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen pneumatischen Bremskraftverstärkers.
Fig.2 eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen pneumatischen Bremskraftverstärkers.
Fig.3, 4 und 5 zeigen stark vereinfacht 3 verschiedene Anord¬ nungsvarianten von einer Sendeeinheit und einer Empfangseinheit in einem Innenstutzen eines Vakuumanschlusses in
QuerSchnittsdarstellung .
Fig.l
In der Fig.l ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsge¬ mäßen Bremskraftverstärkers 1 gezeigt. Hierbei verfügt der
Bremskraftverstärker 1 über ein Verstärkergehäuse 2, welches durch axial bewegliche Wand 3 in eine Unterdruckkammer 4 und ei¬ ne Arbeitskammer 5 unterteilt ist. Ferner verfügt das Verstärkergehäuse 2 über mehrere Befesti¬ gungsmittel 14 zur ortsfesten Befestigung des Bremskraftverstärkers 1 im Fahrzeug, beispielsweise an einer Spritzwand sowie über weitere Befestigungsmittel 15 zur Fixierung eines nicht ge¬ zeigten dem Bremskraftverstärker 1 nachgeschalteten Hauptbremszylinders an dem Verstärkergehäuse 2.
Die bewegliche Wand 3 ist an ein Steuergehäuse 16 gekoppelt und mit diesem simultan bewegbar. Ferner ist die bewegliche Wand 3 durch eine Rollmembran 17, einen Dichtring 18 und einen Tellerventil 19 gegen das Verstärkergehäuse 3 bzw. das Steuergehäu¬ se 16 abdichtbar, so dass zwischen der Unterdruckkammer 4 und der Arbeitskammer 5 ein pneumatischer Differenzdruck entstehen kann .
Das Tellerventil 19 steuert den Differenzdruck in den Kammern 4,5 indem es pneumatische Verbindungen zwischen den Kammern 4,5 untereinander und einer Umgebungsatmosphäre freigibt oder schließt. Eine Steuerung des Tellerventils 19 erfolgt durch eine Kolbenstange 20, welche an eine nicht gezeigte Betätigungs¬ vorrichtung, beispielsweise ein Bremspedal koppelbar ist. Sie kann jedoch ebenso durch eine andere nicht in der Fig.l gezeigte Vorrichtung erfolgen, beispielsweise eine elektromagnetisch, elektromechanisch, elektrohydraulisch oder andersartig wirksame Aktuatorvorrichtung .
Das Steuergehäuse 16 wirkt mit einer Druckstange 21 zusammen, indem es eine durch den Differenzdruck auf die bewegliche Wand 3 ausgeübte Druckkraft 22 entlang einer Betätigungsachse 23 in die Druckstange 21 und weiter in einen nachgeschalteten nicht gezeigten Hauptbremszylinder zur Erzeugung von erforderlichen Bremsdruck in den nicht gezeigten Radbremskreisen einleitet. Eine Rückholfeder 24 wirkt der Druckkraft 22 entgegen und gewährleistet ein Zurückstellen des Steuergehäuses 16 und somit auch der beweglichen Wand 3 entlang der Betätigungsachse 23 in eine Ausgangsstellung, sobald der Differenzdruck geringer als eine Federkraft der Ruckholfeder 24 ist.
Für eine Druckkraftentfaltung durch den Differenzdruck ist es Voraussetzung, dass ein pneumatischer Druck in der Unterdruckkammer 4 geringer ist als in der Arbeitskammer 5, Idealerweise soll in der Unterdruckkammer 4 ein Vakuum vorliegen um einen besonders hohen Differenzdruck erzeugbar zu machen.
Ein Bereitstellen von erforderlichem Unterdruck für die Unterdruckkammer 4 wird meist durch eine externe nicht gezeigte Un¬ terdruckquelle realisiert, beispielsweise einen Saugrohr eines Verbrennungsmotors oder eine gesonderte Vakuumpumpe. Die Unter¬ druckquelle kann hierfür über nicht gezeigte Unterdruckleitungen mit der Unterdruckkammer 4 verbunden werden. Zum Anbinden einer Unterdruckleitung an die Unterdruckkammer 4 ist ein Vakuuman- schluss 13 vorgesehen. Der Vakuumanschluss 13 verfügt über einen Außenstutzen 25 zum Anbinden an die nicht gezeigte Unterdruckleitung und einen Innenstutzen 26, der in der Unterdruckkammer 4 mündet und mittels eines elastischen Formdichtringes 27 in einer Außenwand 28 des Verstärkergehäuses 2 geführt und abdichtend fi¬ xiert wird. Durch eine gesonderte Ausformungen 28 des Vakuuman¬ schlusses 13 kann es sich außen an Formelementen des Verstärkergehäuses 2 abstützen und dadurch gegen eine Verdrehung gesichert werden. Es sind jedoch auch andere Befestigungsmöglichkeiten eines Vakuumanschlusses 13 möglich, beispielsweise mit Schraubele¬ menten, Bajonettverschlüssen oder gesonderten Führungselementen.
Ferner ist der Bremskraftverstärker 1 mit einer berührungslosen Sensorvorrichtung 6 zur Überwachung von Position und Bewegung der beweglichen Wand 3 ausgestattet. Die Sensorvorrichtung 6 um- fasst eine Sendeeinheit 8, eine Empfangseinheit 9, ein Reflexi¬ onsmittel 10 und einen elektrischen Anschluss 30 zum Anschließen von elektrischen Leitungen 31 zur Energieversorgung von Sendeeinheit 8 und Empfangseinheit 9 und zur Weitergabe von elektri- sehen Signalen an eine elektronische Steuereinheit 7. Das Refle¬ xionsmittel ist dabei so beschaffen, dass es wellenförmige Sig¬ nale, beispielsweise elektromagnetische Wellen oder Schallwellen nach dem Reflektionsgesetz reflektieren kann. Beispielsweise kann ein an der beweglichen Wand 3 gesondert angeordnetes Me¬ tallelement, ein Kunststoff- oder metallisiertes Kunststoffele- ment, eine geeignete Stelle direkt an der beweglichen Wand 3 oder ein weiteres Konstruktionselement als Reflexionsmittel 10 vorgesehen sein, Ebenso sind sowohl flach als auch konvex, konkav, parabolisch, rund oder andersartig ausgeführte sende- und empfangseinheitsseitige Oberfläche des Reflexionsmittels 10 mög¬ lich.
Die Sendeeinheit 8 sendet einen Signal 11 mit bekannten Eigen¬ schaften, beispielsweise einer bekannten Signalausbreitungsge¬ schwindigkeit oder einer bekannten Signalfrequenz entlang einer Lotachse 32 senkrecht zu und in Richtung des Reflexionsmit¬ tels 10. Nach dem Reflexionsgesetz ist der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel, somit wird ein Signalecho 12 in die entge¬ gengesetzte Richtung ebenso entlang der Lotachse 32 reflektiert und nachfolgend durch die Empfangseinheit 9 registriert. Dabei wird eine Signallaufzeit zwischen dem Aussenden des Signals 11 und dem Empfangen des Signalechos 12 festgestellt. In Kenntnis der Signalausbreitungsgeschwindigkeit kann daraus auf die Ent¬ fernung zum Reflexionsmittel 10 und somit zur beweglichen Wand 3 geschlossen werden nach dem Prinzip:
Entfernung = Signallaufzeit* Signalausbreitungsgeschwindig¬ keit.
Werden die Signale 11 in einer kurzen definierten Zeitfolge hintereinander ausgesendet, kann anhand eines Vergleiches mit den jeweils vorher ermittelten Positionen auch eine Bewegung, eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung der beweglichen Wand errechnet werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird parallel zum oder statt des vorstehend beschriebenen Verfahrens ein Signal 11 mit einer bekannten Signalfrequenz in Richtung des Reflexionsmittels 10 ausgesandt, das reflektierte Signalecho 12 empfangen, die Fre¬ quenz des Signalechos 12 festgestellt und die beiden Frequenzen nachfolgend miteinander verglichen. Unter Berücksichtigung von Doppler-Effekt ist dadurch feststellbar, ob sich das Reflexions¬ mittel 10 und somit die bewegliche Wand 3 sich in Richtung zu oder von der Sendeeinheit 8 bewegt oder stehen bleibt.
Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen Verfahren und Analysen durch und innerhalb von der elektronischen Steuereinheit 7 oder einer elektronischen Kontrolleinheit 33 oder einer weiteren Kontrolleinheit ausgeführt werden können und dass bestimmte, einer Position beziehungsweise einer Bewegungsrichtung und/oder Bewegungsgeschwindigkeit der beweglichen Wand 3 entsprechende Referenzwerte zur Signallaufzeit und/oder Frequenz in elektronischen Steuereinheit 7 oder einer elektronischen Kontrolleinheit 33 abspeicherbar sind mit dem Zweck, mit den entsprechenden festgestellten Werten verglichen zu werden um direkt einen Zustand oder Position der beweglichen Wand 3 ermitteln zu können.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Empfangseinheit 9 sendeeinheitsnah angeordnet ausgeführt, so dass die beiden Ein¬ heiten räumlich im Wesentlichen eng um die Lotachse 32 zusammen- gefasst an einer Seite des Innenstutzens 26 angeordnet sind, so dass ein lotrechter oder weitgehend lotrechter Signalgang registriert werden kann. Es kann genauso eine kombinierte Sende-Empfangseinheit gestaltet werden mit beispielsweise koaxial um die Lotachse 32 angeordneten Sendeinheit 8 und Empfangseinheit 9.
Ebenso kann eine Sendeeinheit 8, eine Empfangseinheit 9 oder ei¬ ne kombinierte Sende-Empfangseinheit als ein RFID-Element ausge¬ führt werden. Das RFID-Element (Radio Frequency Identification) verfügt über einen Transponder, welches ein hochfrequentes mag¬ netisches Wechselfeld bzw. hochfrequente Radiowellen erzeugt und in Richtung Reflexionsmittel 10 als Signal 11 aussendet. Das magnetische Wechselfeld bzw. die Radiowellen werden von dem Ref¬ lexionsmittel 10 als Signalecho 12 reflektiert, von dem RFID- Element empfangen und von einem Mikrochip im Transponder decodiert .
Das RFID-Element erkennt somit eine Veränderung eines Abstan- des Y zwischen dem RFID-Element und dem Reflexionsmittel 10 und generiert daraus ein Signal, welches an eine elektronische Steu¬ ereinheit 7 weitergeleitet und darin verarbeitet wird.
Ferner ist innerhalb der Sensorvorrichtung 6 eine elektronische Kontrolleinheit 33 vorgesehen, welche wirkungsmäßig zwischen der elektronischen Steuereinheit 7 auf einer Seite und Sendeeinheit 8 beziehungsweise Empfangseinheit 9 auf der anderen Seite geschaltet ist. Die Kontrolleinheit 33 kann zur Umsetzung von Steuerbefehlen von der elektronischen Steuereinheit 7, zum Modulieren des Signals 11, zur Filterrung und/oder Vorverarbeitung vom empfangenen Signalecho 12, oder zu weiteren Zwecken eingesetzt werden, ohne die Erfindung zu verlassen. Dabei ist die Kontrolleinheit in der gleichen Komponente integriert angeordnet vorgesehen, in der bereits die Sendeeinheit 8 und die Empfangs¬ einheit 9 angeordnet sind. In der gezeigten Ausführungsform ist es der Vakuumanschluss 13, jedoch selbstverständliche auch eine beliebige weitere zur Integration von Sendeeinheit 8 und der Empfangseinheit 9 vorgesehene Komponente auch zur Integration von der Kontrolleinheit 33 herangezogen werden kann, ohne die Erfindung zu verlassen.
Ebenso ist es innerhalb der Erfindung möglich, auf die Kontroll¬ einheit 33 zu verzichten, so dass Steuerung von der Sendeeinheit 8 und der Empfangseinheit 9 und die Auswertung von der Steuereinheit 7 oder einer weiteren elektronischen Komponente übernommen wird.
Bei Bedarf und weiteren Ausführungsformen eines Bremskraftverstärkers 1 können ebenso weitere in der Fig.l nicht gezeigte, in die Unterdruckkammer 4 hineinragende Vorrichtungen wie beispielsweise ein Vakuumrückschlagventil, ein Drucksensor zum Mes¬ sen eines pneumatischen Drucks in der Unterdruckkammer 4, oder ein Differenzdrucksensor zum gleichzeitigen Messen von pneumatischen Drucken in der Unterdruckkammer 4 und Arbeitskammer 5 am Verstärkergehäuse 2 angebracht vorgesehen sein. Die Sendeein¬ heit 8 mit der Empfangseinheit 9 können genauso in solche vorge¬ nannten Vorrichtungen statt in einen Vakuumanschluss 13 inte¬ griert vorgesehen werden, ohne die Erfindung zu verlassen.
Ebenso ist eine Kombination und Integration mehrerer vorgenannter Funktionen untereinander und mit der Sensorvorrichtung 6 in einer einzelnen Vorrichtung innerhalb der Erfindung möglich.
Ferner ist auch eine gesonderte, eine Sendeeinheit 8 und eine Empfangseinheit 9 umfassende Sensoreinheit mit einer eigenstän¬ digen Anbindung an das Verstärkergehäuse und ohne eine Kombina¬ tion mit weiteren Funktionen innerhalb der Erfindung vorstellbar .
Fig.2 In der Fig. 2 ist eine Detailansicht einer weiteren Ausführungs¬ form eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers 1 gezeigt. In der gezeigten Ausführungsform ist die Empfangseinheit 9 sendeein- heitsfern von der Sendeeinheit 8 räumlich aufgelöst und zu dieser in einem definierten Abstand X quer zur Lotachse 32 radial gegenüber am Innenstutzen 26 des Vakuumanschlusses 13 angeordnet. Die Sendeeinheit 8 sendet den Signal 11, beispielsweise einen Licht¬ signal in einem Winkel zur Lotachse 32 in Richtung Reflexions¬ mittel 10 aus. Nach dem Reflektionsgesetz wird der Signal als Signalecho 12 im Winkel ß= zurückreflektiert und trifft in einem Auftreffpunkt A auf die Empfangseinheit 9. Somit ergibt sich ein winkliger Signalgang, indem der Signal 11 und der Signalecho 12 in einem Winkel γ= +β zueinander verlaufen. Bei einer Veränderung eines Abstandes Y zwischen dem Reflexionsmittel 10 und Sendeein¬ heit 8 verschiebt sich der Auftreffpunkt A quer zur Lotachse 32. Durch Kenntnis einer momentanen Position des Auftreffpunktes A an der Empfangseinheit 9 kann die momentane Position der Reflektionsfläche und somit der Abstand Y berechnet werden.
Werden die Signale 11 in einer kurzen definierten Zeitfolge hintereinander ausgesendet, kann anhand eines Vergleiches mit den jeweils vorher ermittelten Positionen auch eine Bewegung, eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung der beweglichen Wand errechnet werden.
Es versteht sich, dass das vorstehend beschriebene Verfahren und Analyse durch und innerhalb von der elektronischen Steuereinheit 7 oder der elektronischen Kontrolleinheit 33 oder einer weiteren Kontrolleinheit ausgeführt werden können und dass be¬ stimmten Positionen der beweglichen Wand 3 entsprechende Referenzwerte zur Positionen der Auftreffpunkte A in der elektronischen Steuereinheit 7 oder der elektronischen Kontrolleinheit 33 abspeicherbar sind mit dem Zweck, mit den entsprechenden festge- stellten Werten verglichen zu werden um direkt eine Position der beweglichen Wand ermitteln zu können.
Es ist innerhalb der Erfindung jedoch ebenso möglich, die Empfangseinheit 9 so auszugestalten, dass lediglich ein einzelner Auftreffpunkt A oder einige wenige definierte Auftreffpunkte registrierbar werden. Damit können durch eine geometrisch eindeutige konstruktive Vorgabe dedizierte Positionen der beweglichen Wand 3 erfasst werden.
Fig.3
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt den Innenstutzens 26 des Vakuuman¬ schlusses einer erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einer darin integriert vorgesehenen Sendeeinheit 8 und einer sendeeinheitsnah und räumlich eng neben der Sendeeinheit 8 angeordneten Empfangseinheit 9. Durch eine solche Anordnung ergibt sich nach Fig.l zwischen dem Signal 11 und dem Signalecho 12 ein Winkelabstand γ~0° und somit ein weitgehend lotrechter Signalgang.
Fig.4
Fig.4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer mit der in der Fig.3 gezeigten engen räumlichen Anordnung von Sendeeinheit 8 und Empfangseinheit 9 zur Gewährleistung eines lotrechen Signalganges. Im Unterschied zur Fig.3 ist die Emp¬ fangseinheit 9 radial außen um die Sendeeinheit 8 koaxial ange¬ ordnet vorgesehen. Genauso ist es innerhalb der Erfindung jedoch vorstellbar, die Empfangseinheit 9 innen und die Sendeeinheit 8 radial außen zu gestalten. Fig.5
Im Gegensatz zu den Ausführungsformen nach Fig.3 und Fig.4 zeigt Fig.5 eine weitere Ausführungsform mit einer räumlich aufgelösten Anordnung von Sendeeinheit 8 und Empfangseinheit 9, wobei die Empfangseinheit 9 sendeinheitsfern und am Umfang des Innenstut¬ zens 26 radial gegenüber der Sendeinheit 8 in einem Abstand X zu der letztgenannten angeordnet ist. Für die gezeigte Ausführungs¬ form können genauso auch weitere nicht gezeigten Positionen vorstellbar sein, solange der charakteristische Abstand X ausrei¬ chend groß gewählt ist, um einen Winkel γ nach Fig.2 wesentlich größer 0° zu realisieren und dadurch einen winkligen Strahlengang zu ermöglichen.
Es versteht sich, dass die in den Fig.3-5 beispielhaft offenbar¬ ten Anordnungen von Sendeeinheit 8 und Empfangseinheit 9 nicht auf einen Vakuumanschluss 13 beschränkt bleiben, sondern genauso in einem Drucksensornach dem gleichen Prinzip in einem Drucksensor, einem Vakuumrückschlagventil, einer anderen Komponente oder in einem weiteren eigenständigen Gehäuse verbaut werden können.
Innerhalb der Erfindung ist es jedoch weiter hin vorstellbar, eine Kombination der beiden vorgenannten Anordnungen der Sendeeinheit 8 und Empfangseinheit 9 zueinander nach Fig.l und Fig.2 zu kombinieren und integrativ in einer einzelnen Sensorvorrichtung zu vereinen.
Auch ist es möglich, die Sendeeinheit 8 und die Empfangseinheit 9 als RFID-Elemente auszubilden, so dass die Sensorvorrichtung 6 nach dem vorstehen in der Fig.l beschriebenen Funktionsprinzips arbeitet .
Bezugszeichen :
1 Bremskraftverstärker
2 Verstärkergehäuse
3 Bewegliche Wand
4 Unterdruckkammer
5 Arbeitskämmer
6 Sensorvorrichtung
7 Elektronische Steuereinheit
8 Sendeeinheit
9 Empfangseinheit
10 Reflexionsmittel
11 Signal
12 Signalecho
13 Vakuumanschluss
14 Befestigungsmittel
15 Befestigungsmittel
16 Steuergehäuse
17 Rollmembran
18 Dichtring
19 Tellerventil
20 Kolbenstange
21 Druckstange
22 Druckkraft 23 Betätigungsachse
24 Rückholfeder
25 Außenstutzen
26 Innenstutzen
27 Formdichtring
28 Außenwand
29 Ausformung
30 Elektrischer Anschluss
31 Elektrische Leitungen
32 Lotachse
33 Elektronische Kontrolleinheit A Auftreffpunkt
X, Y Abstand
, , γ Winkel

Claims

Patentansprüche :
1 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1), insbesondere für Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem Verstärkergehäuse (2), welches durch mindestens eine, mit einem pneumatischen Differenzdruck beaufschlagbare axial bewegliche Wand (3) in mindestens eine Unterdruckkammer (4) und mindestens eine Arbeitskammer (5) unterteilt ist, und einer Sensorvorrichtung (6) zur Überwachung von Position und Bewegung der beweglichen Wand (3) , welche einer elektronischen Steuereinheit (7) elektrische Signale bereit¬ stellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (6) über ein Reflexionsmittel (10), eine Sendeeinheit (8) zum Aus¬ senden eines Signals (11) in Richtung vom Reflexionsmittel (10) und eine Empfangseinheit (9) zum Empfangen von einem Signal¬ echo (12) verfügt.
2 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Reflexionsmittel (10) an der be¬ weglichen Wand (3) angeordnet vorgesehen ist.
3 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorvorrichtung (6) eine elekt¬ ronische Kontrolleinheit 33 zugeordnet ist, wobei die elektroni¬ sche Kontrolleinheit 33 wirkungsmäßig der Empfangseinheit 9 nachgeschaltet und der elektronischen Steuereinheit 7 vor¬ geschaltet ist.
4 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (8) und die Emp¬ fangseinheit (9) ortsfest an dem Verstärkergehäuse (2) angeord¬ net vorgesehen sind.
5 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (8) und/oder die Empfangseinheit (9) in einem Vakuumanschluss (13) integriert vorgesehen sind.
6 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (8) und/oder die Empfangseinheit (9) in einem Drucksensor oder einem Differenzdrucksensor integriert vorgesehen sind.
7 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (8) und/oder die Empfangseinheit (9) in einem Vakuumrückschlagventil integriert vorgesehen sind.
8 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (8) und die Emp¬ fangseinheit (9) räumlich derart eng nebeneinander angeordnet sind, dass ein Winkelabstand (γ) zwischen dem Signal (11) und dem Signalecho (12) nahe 0° beträgt und ein lotrechter oder weitgehend lotrechter Signalgang realisierbar ist.
9 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (8) und die Emp¬ fangseinheit (9) räumlich aufgelöst in einem definiertem Ab¬ stand (X) zueinander angeordnet sind, wobei der Abstand (X) im wesentlichen quer zu einer Lotachse ( 32 ) definiert ist und dass ein Winkelabstand (γ) zwischen dem Signal (11) und dem Signal¬ echo (12) ungleich 0° ist, und wobei ein winkliger Signalgang realisierbar ist.
10 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (11) eine elektromagneti¬ sche Welle ist.
11 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (11) eine Schallwelle ist. 12 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (8) über ein RFID- Element zum Generieren des Signals (11) verfügt.
13 Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit (9) über ein RFID-Element zum Empfangen des Signalechos (12) verfügt.
14 Verfahren zum Betrieb einer Sensorvorrichtung (6) eines Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt ein Signal (11) mit einer definierten Signalausbreitungsgeschwindigkeit von der Sendeein¬ heit (8) in Richtung vom Reflexionsmittel (10) ausgesandt, im zweiten Schritt das Signal (10) vom Reflexionsmittel (10) re¬ flektiert, im dritten Schritt das reflektierte Signalecho (12) von der Empfangseinheit (9) empfangen, im vierten Schritt eine Signallaufzeit zwischen dem Aussenden des Signals (11) und dem Empfangen des Signalechos (12) festgestellt und im fünften
Schritt die festgestellte Signallaufzeit zur Ermittlung von Po¬ sition der beweglichen Wand (3) eingesetzt wird.
15 Verfahren zum Betrieb einer Sensorvorrichtung (6) eines Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt ein Signal (11) mit einer definierten Signalfrequenz von der Sendeeinheit (8) in Richtung vom Reflexionsmittel (10) ausgesandt, im zweiten Schritt das Signal (10) vom Reflexionsmittel (10) reflektiert, im dritten Schritt das reflektierte Signalecho (12) von der Empfangsein¬ heit (9) empfangen wird, im vierten Schritt eine Frequenzdiffe¬ renz zwischen dem Signal (11) und dem Signalecho (12) festge¬ stellt und im fünften Schritt die festgestellte Frequenzdiffe¬ renz zur Ermittlung einer Bewegung und/oder Bewegungsrichtung einer beweglichen Wand (3) eingesetzt wird. 16 Verfahren zum Betrieb einer Sensorvorrichtung (6) eines Pneumatischer Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt ein Signal (11) von der Sendeeinheit (8) in einem Winkel ( ) in Richtung vom Reflexions¬ mittel (10) ausgesandt, im zweiten Schritt das Signal (10) in einem Winkel (ß) vom Reflexionsmittel (10) reflektiert und im dritten Schritt die Empfangseinheit (9) durch den Signal¬ echo (12) in einem Auftreffpunkt (A) getroffen wird, im vierten Schritt ein Abstand des Auftreffpunktes (A) von der Sendeein¬ heit 8 quer zur einer Lotachse (32) festgestellt wird und im fünften Schritt der festgestellte Abstand des Auftreffpunk¬ tes (A) von der Sendeeinheit 8 zur Ermittlung einer Position und/oder Bewegung einer beweglichen Wand (3) eingesetzt wird.
17 Verfahren zum Betrieb einer Sensorvorrichtung (6) eines pneumatischen Bremskraftverstärkers (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt ein Signal (11) von der Sendeeinheit (8) in einem Winkel ( ) in Richtung vom Reflexions¬ mittel (10) ausgesandt, im zweiten Schritt das Signal (10) in einem Winkel (ß) vom Reflexionsmittel (10) reflektiert und im dritten Schritt die Empfangseinheit (9) durch den Signal¬ echo (12) getroffen wird, wobei ein Faktum eines Treffens eines Signalechos (12) auf die Empfangseinheit (9) zur Ermittlung ei¬ ner Position und/oder Bewegung einer beweglichen Wand (3) eingesetzt wird.
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DE102008003609A1 (de) * 2007-01-12 2008-12-18 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Pedalwegprüfsystem

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