WO2017045808A1 - Bremskraftverstärker für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2017045808A1
WO2017045808A1 PCT/EP2016/067040 EP2016067040W WO2017045808A1 WO 2017045808 A1 WO2017045808 A1 WO 2017045808A1 EP 2016067040 W EP2016067040 W EP 2016067040W WO 2017045808 A1 WO2017045808 A1 WO 2017045808A1
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WO
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brake booster
inner part
outer part
spindle nut
booster according
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PCT/EP2016/067040
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Ohm
Markus Baur
Willi Nagel
Andreas Deberling
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
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    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/2046—Screw mechanisms with gears arranged perpendicular to screw shaft axis, e.g. helical gears engaging tangentially the screw shaft
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    • F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2081—Parallel arrangement of drive motor to screw axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • F16H2025/249—Special materials or coatings for screws or nuts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a brake booster for a master cylinder of a motor vehicle, with a drive motor which is connected by a transmission with a pressure piston for the master cylinder / connectable, wherein the transmission has a rotatable spindle nut with an internal thread and an axially displaceable, non-rotatable spindle rod with an external thread , wherein the internal thread with the external thread is engaged to a
  • Brake booster and braking devices of the type mentioned are already known from the prior art.
  • published patent application DE 10 2012 014 361 AI discloses a brake booster for a master cylinder of a motor vehicle, a drive motor and a drive motor with a pressure piston of the master cylinder
  • the transmission has a portion which is formed as a spindle gear to a rotational movement of the
  • the spindle gear has for this purpose a spindle nut with an internal thread and a spindle rod with an external thread, wherein the two threads are in engagement with each other to convert the rotational movement into a translational movement.
  • the inventive embodiment of the brake booster ensures that the spindle nut of the transmission has a longer life and increases the reliability of the brake booster.
  • the invention provides that the spindle nut in addition to the internal thread also has an external toothing. As a result, the spindle nut in particular can be driven directly by another gear.
  • the invention allows the spindle nut to be used for a purpose other than just converting a rotational movement into a translational motion. According to the invention, it is provided that the
  • Brake booster is made.
  • the outer part is formed of a high-strength material, in particular of aluminum, steel, ceramic, of a fiber composite material and / or of a fiber-reinforced plastic.
  • the outer part is particularly strong and allows high driving forces.
  • the inner part of a low-friction and / or low-wear material in particular of
  • Polyoxymethylene, polytetrafluoroethylene and / or polyamide is formed.
  • the outer part and the inner part are axially positively connected with each other. This ensures in a simple manner that an axial load occurring during operation safely recorded or transmitted, and that the
  • the axial positive engagement is formed by at least one bent-over holding section.
  • the bent-over holding section can be part of the
  • At least one bent-over holding section is arranged both on the inner part and on the outer part.
  • a form-fitting element formed integrally with the respective part is provided, which ensures secure locking of the elements to one another.
  • the respective holding portion is bent over in such a way that it axially overlaps the respective other part, inner part or outer part, in order to form the positive connection.
  • the screw head is the other of the parts, is formed.
  • this embodiment may be a posterior
  • one of the parts can be dispensed with.
  • one of the parts is expediently provided with a screw thread into which the screw can be screwed.
  • the screw thread is arranged and the screw head of the screw designed such that the
  • Screw head protrudes beyond the other part in the screwed state, thereby creating an axial positive connection between the two parts.
  • the parts for non-rotatable connection with each other are non-positively, positively and / or cohesively connected to each other.
  • the positive connection of the rotationally fixed connection is formed by at least one coupling pin, which rests positively in mutually oppositely arranged recesses of the inner part and the outer part.
  • the outer part and the inner part thus each have at least one recess, in particular receiving groove, in which the coupling pin is radially inserted. If the two recesses face one another, then the coupling bolt is axially in the preferred at least one axial side
  • Circumferential direction then takes place from one part to the other part through the coupling pin.
  • a secure rotationally fixed connection between the outer part and the inner part is permanently ensured.
  • Radial projection of one of the parts, which engages in a radial recess of the other of the parts is formed.
  • Radial projection of one of the parts which engages in a radial recess of the other of the parts is formed.
  • This embodiment can advantageously be dispensed with additional power transmission means.
  • the production of outer part and inner part is indeed consuming, but this is a simple installation guaranteed.
  • one part has a plurality of radially distributed uniformly distributed over its circumference radial projections and / or radial depressions, which are formed in the manner of a toothing in order to transmit high forces safely.
  • Spindle nut is independent of the drive displaced. This can also be done in a fault, for example, in case of failure of the drive motor, a
  • Figure 2 is an enlarged sectional view of a spindle nut
  • FIG. 3 shows a first advantageous development of the spindle nut
  • Figure 4 shows a further advantageous embodiment of the spindle nut
  • FIGS. 5A to 5C show a further advantageous embodiment of the invention
  • FIG. 1 shows, in a simplified representation, a brake booster 1 for a master brake cylinder, not illustrated here, of a motor vehicle.
  • the brake booster 1 has a simplified representation here
  • the spindle rod 4 is shown here only in sections in a longitudinal section.
  • the Spindle rod 4 is formed as a hollow rod having an external thread 5. Axially, the spindle rod 4 is single-ended with the master cylinder, in particular with a pressure piston of the master cylinder, and at the other end with a brake pedal of the brake booster 1 having
  • the spindle rod 4 is formed axially displaceable to exert a force on the master cylinder to actuate the brake pedal to its operation.
  • a spindle nut 6 is rotatably arranged on the spindle rod 4, a spindle nut 6 is rotatably arranged.
  • the spindle nut 6 has in sections an internal thread 7, which is in engagement with the external thread 5.
  • the external thread 5 and the internal thread 7 are each formed as a trapezoidal thread.
  • the external thread 5 extends axially seen over a more than twice as large section as the internal thread 7. If the spindle nut 6 in a
  • the spindle nut 6 also has an outer toothing 10, with a plurality of axially over a shell outer surface of a sleeve-shaped
  • Section of the spindle nut 6 extending teeth. Furthermore, the spindle nut 6 at one end to an axial stop 11, which has a cone-shaped longitudinal section.
  • the transmission 3 furthermore has a drive ring gear 12, which has an internal toothing 13 which is in engagement with the external toothing 10.
  • the spindle nut 6 is axially displaceable to the drive ring gear 12. Furthermore, the drive ring gear 12 has an external toothing, with which the drive ring gear 12 is operatively connected to an intermediate gear 14, which has a translation stage and with a
  • Braking be initiated or the driver to be supported by generating an additional braking force. If the driver actuates the brake pedal faster than the electric motor 2 can react, or if the electric motor 2 or the brake booster 1 has a defect, then it is possible for the spindle rod 4 to move due to the axial displaceability of the brake rod
  • Axial stop 11 rests against the drive ring gear 12 and another
  • FIG. 1B shows in a cross-sectional view through the drive ring gear 12, an advantageous embodiment of the spindle nut 6.
  • the spindle nut 6 is presently formed in two parts, with an outer part 17 and an inner part 18, which are fixedly connected to each other axially and in the direction of rotation.
  • the outer part 17 has the outer toothing 10 and the inner part 18, the internal thread 7.
  • the spindle rod 4 is not shown in FIG. 1B for reasons of clarity.
  • the inner part 18 and the outer part 17 are each sleeve-shaped in this case and arranged concentrically with each other.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of an enlarged section of the spindle nut 6. It can be seen that the outer part 17 is in the region of the
  • Axial stop 11 has an enlarged inner diameter to form an axial recess 19.
  • the inner part 18 is inserted with the internal thread 7, wherein the inner part 18 corresponds to the enlarged inner diameter at least substantially
  • the Axialability 19 forms due to the enlarged inside diameter of an axial stop 20, to which the inner part 18 is inserted, as shown by an arrow.
  • the outer part 17 is made of a high-strength material, such as aluminum or steel.
  • the inner part 18 is presently made of a low-friction material, such as polyoxymethylene or polyamide. This is the
  • the inner part 18 is glued into the outer part 17. It is also conceivable to weld outer part 17 and inner part 18 together. It is preferably provided that the outer part 17 and the inner part 18 are held positively against each other. In the axial direction, a first positive connection is already formed by an axial stop 20. In the other direction, a positive connection is also advantageously provided, as shown by way of example with reference to FIGS. 3 and 4.
  • Figure 3 shows an embodiment in which the axial positive engagement is formed by a bent retaining portion 21 of the outer part 17.
  • the outer part 17 on its front side over the entire circumference uninterrupted or intermittently extending web 22 which protrudes axially.
  • at least one web 22 is provided, which extends at least partially axially over the circumference.
  • FIG. 4 shows an alternative exemplary embodiment, in which it is provided that the outer part 17 has one or more openings with a screw thread 23 in its end face.
  • the openings are radially as possible formed far inside or close to the enlarged inner diameter, so that a screwed into the thread 23 screw 24 with its screw head 25, the inserted into the Axialfact 19 inner part 18 overlaps.
  • the inner part 18 and outer part 17 has an interlocking teeth through which a simple
  • the inner part 18 or the outer part 17 may have a single radial projection, which engages in a corresponding, complementary thereto formed radial receptacle of the inner part 18.
  • Figures 5A to 5C show an embodiment in which the positive connection in the direction of rotation is formed by additional elements. It is provided that the inner part 18 on its outer shell side 26 a plurality of evenly distributed over the circumference arranged recesses 27 in the form of longitudinal grooves which extend axially over the inner part 18, as shown in Figure 5A.
  • Figure 5B shows a plan view of the outer part 17, which at its
  • Shell inner side 28 having the enlarged inner diameter a plurality of circumferentially spaced recesses 29 in the form of longitudinal grooves extending axially has.
  • the number of recesses 29 corresponds to the number and arrangement of the recesses 27 of the inner part 18. If the inner part 18 is inserted into the outer part 17, as shown in Figure 5C, so are the
  • Recesses 29 and 27 in at least one rotational position of the inner part 18 in the outer part 17 opposite each other so that they together form an axial receptacle of the spindle nut 6.
  • a coupling bolt 30 is inserted axially in accordance with FIG. 5C, as shown for example in FIGS. 5A and 5C.
  • the cross section of the coupling pin 30 corresponds at least substantially to the cross section of the Axialaufsum, which are formed by the recesses 27 and 29.
  • the coupling pin 30 is in the installed state according to Figure 5C both in the recess 27 and in the Recess 29 a, whereby a simple positive connection of the outer part 17 is ensured to the inner part 18.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker (1) für einen Hauptbremszylinders eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebsmotor (2), der durch ein Getriebe (3) mit einem Druckkolben für den Hauptbremszylinder verbunden/verbindbar ist, wobei das Getriebe (3) eine drehbare Spindelmutter (6) mit einem Innengewinde (7) und eine axial verlagerbare, drehfeste Spindelstange (4) mit einem Außengewinde (5) aufweist, wobei die Gewinde (5, 7) ineinandergreifen, um eine Rotationsbewegung des Antriebsmotors in eine Translationsbewegung der Spindelstange (4) zum Betätigen des Druckkolbens zu wandeln. Es ist vorgesehen, dass die Spindelmutter (6) zweiteilig ausgebildet ist und einen das Innengewinde (7) aufweisenden Innenteil (18) und ein eine Außenverzahnung (10) aufweisendes Außenteil (17) aufweist, wobei Innenteil (18) und Außenteil (17) aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind.

Description

Beschreibung
Titel
Bremskraftverstärker für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker für einen Hauptbremszylinder eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebsmotor, der durch ein Getriebe mit einem Druckkolben für den Hauptbremszylinder verbunden/verbindbar ist, wobei das Getriebe eine drehbare Spindelmutter mit einem Innengewinde und eine axial verlagerbare, drehfeste Spindelstange mit einem Außengewinde aufweist, wobei das Innengewinde mit dem Außengewinde in Eingriff steht, um eine
Rotationsbewegung des Antriebsmotors in einer Translationsbewegung der Spindelstange zum Betätigen des Druckkolbens zu wandeln.
Stand der Technik
Bremskraftverstärker und Bremseinrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So offenbart beispielsweise die Offenlegungsschrift DE 10 2012 014 361 AI einen Bremskraftverstärker für einen Hauptbremszylinder eines Kraftfahrzeugs, der einen Antriebsmotor und einen den Antriebsmotor mit einem Druckkolben des Hauptbremszylinders
verbindendes Getriebe aufweist. Das Getriebe weist dabei einen Abschnitt auf, der als Spindelgetriebe ausgebildet ist, um eine Rotationsbewegung des
Antriebsmotors in eine Translationsbewegung des Druckkolbens zur Betätigung des Hauptbremszylinders zu wandeln. Das Spindelgetriebe weist dazu eine Spindelmutter mit einem Innengewinde und eine Spindelstange mit einem Außengewinde auf, wobei die beiden Gewinde in Eingriff miteinander stehen, um die Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung zu wandeln.
Offenbarung der Erfindung Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform des Bremskraftverstärkers wird erreicht, dass die Spindelmutter des Getriebes eine höhere Lebensdauer aufweist und die Betriebssicherheit des Bremskraftverstärkers erhöht. Die Erfindung sieht vor, dass die Spindelmutter zusätzlich zu dem Innengewinde außerdem eine Außenverzahnung aufweist. Dadurch ist die Spindelmutter insbesondere direkt durch ein weiteres Zahnrad antreibbar. Insbesondere erlaubt es die Erfindung, dass die Spindelmutter auch noch zu einem anderen Zweck als nur zur Wandlung einer Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung genutzt werden kann. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die
Spindelmutter zweiteilig ausgebildet ist und einen das Innengewinde
aufweisenden Innenteil und einen eine Außenverzahnung bildenden Außenteil aufweist, wobei Innenteil und Außenteil aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind. Aufgrund der vorteilhaften zweiteiligen Ausführungsform ist es dabei möglich, sowohl die Außenverzahnung als auch das Innengewinde materialtechnisch zu optimieren, wodurch eine hohe Lebensdauer des
Bremskraftverstärkers geleistet wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Außenteil aus einem hochfesten Material, insbesondere aus Aluminium, Stahl, Keramik, aus einem Faserverbundwerkstoff und/oder aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Damit ist das Außenteil besonders fest ausgebildet und erlaubt hohe Antriebskräfte.
Weiterhin ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Innenteil aus einem reibarmen und/oder verschleißarmen Werkstoff, insbesondere aus
Polyoxymethylen, Polytetrafluorethylen und/oder Polyamid ausgebildet ist.
Dadurch wird insbesondere die Reibung zwischen Innengewinde und
Außengewinde reduziert und die durch den Antriebsmotor eingebrachte
Antriebskraft im Wesentlichen in eine Translationsbewegung der Spindelstange umgesetzt, bei minimaler Reibung, wodurch der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert wird.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Außenteil und das Innenteil axial formschlüssig miteinander verbunden sind. Dadurch ist auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass eine im Betrieb auftretende Axiallast sicher aufgenommen beziehungsweise übertragen werden kann, und dass die
Spindelmutter auch bei hoher Belastung beziehungsweise hohen Drehmomenten eine Antriebskraft sicher auf die Spindelstange überträgt. Durch die
formschlüssige Verbindung ist ein Lösen von Außenteil und Innenteil zueinander auf einfache Art und Weise verhindert.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der axiale Formschluss durch wenigstens einen umgebogenen Halteabschnitt gebildet ist. Der umgebogene Halteabschnitt kann dabei Bestandteil des
Innenteils oder des Außenteils sein. Auch kann vorgesehen sein, dass sowohl am Innenteil als auch am Außenteil jeweils wenigstens ein umgebogener Halteabschnitt angeordnet ist. Durch den umgebogenen Halteabschnitt ist ein einstückig mit dem jeweiligen Teil ausgebildetes Formschlusselement vorhanden, das eine sichere Arretierung der Elemente aneinander gewährleistet. Der jeweilige Halteabschnitt ist dabei derart umgebogen, dass er das jeweils andere Teil, Innenteil oder Außenteil, axial übergreift, um den Formschluss zu bilden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der axiale Formschluss durch wenigstens eine in eines der Teile axial
eingeschraubte Schraube, deren Schraubenkopf den anderen der Teile überragt, gebildet ist. Gemäß dieser Ausführungsform kann auf ein nachträgliches
Umformen eines der Teile verzichtet werden. Stattdessen ist eines der Teile zweckmäßigerweise mit einem Schraubgewinde versehen, in welches die Schraube einschraubbar ist. Dabei ist das Schraubgewinde derart angeordnet und der Schraubenkopf der Schraube derart ausgebildet, dass der
Schraubenkopf im eingeschraubten Zustand das andere Teil überragt und dadurch einen axialen Formschluss zwischen den beiden Teilen erzeugt.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Teile zur drehfesten Verbindung miteinander kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Dadurch wird gewährleistet, dass hohe Drehmomente übertragen werden können, ohne dass die beiden Teile sich gegeneinander verdrehen. Besonders bevorzugt ist der Formschluss der drehfesten Verbindung durch wenigstens einen Koppelbolzen gebildet, der in einander gegenüberliegend angeordneten Aussparungen des Innenteils und des Außenteils formschlüssig einliegt. Das Außenteil und das Innenteil weisen somit jeweils wenigstens eine Aussparung, insbesondere Aufnahmenut, auf, in welche der Koppelbolzen radial einlegbar ist. Liegen die beiden Aussparungen einander gegenüber, so ist der Koppelbolzen axial in die bevorzugt zumindest zu einer Axialseite hin
randoffenen Aussparungen einschiebbar. Eine Kraftübertragung in
Umfangsrichtung erfolgt dann von dem einen Teil auf das andere Teil durch den Koppelbolzen. Hierdurch wird eine sichere drehfeste Verbindung zwischen Außenteil und Innenteil dauerhaft gewährleistet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Formschluss zur drehfesten Verbindung durch wenigstens einen
Radialvorsprung eines der Teile, der in eine Radialaussparung des anderen der Teile eingreift, gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform kann vorteilhafterweise auf zusätzliche Kraftübertragungsmittel verzichtet werden. Die Herstellung von Außenteil und Innenteil wird dabei zwar aufwendiger, dafür wird aber eine einfache Montage gewährleistet. Insbesondere weist das eine Teil mehrere über seinen Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Radialvorsprünge und/oder Radialvertiefungen auf, die in der Art einer Verzahnung ausgebildet sind, um auch hohe Kräfte sicher übertragen zu können.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Außenverzahnung der
Spindelmutter in Eingriff mit einer Innenverzahnung eines Antriebshohlrads des Getriebes steht, wobei die Spindelmutter axial zu dem Antriebshohlrad verlagerbar ist. Die Spindelmutter liegt somit in dem Antriebshohlrad
beziehungsweise durchdringt dieses. Dadurch ist eine besonders kompakte Ausführungsform des Getriebes gewährleistet. Aufgrund der vorteilhaften Ausbildung, gemäß welcher die Spindelmutter axial zu dem Antriebshohlrad verlagerbar ist, wird außerdem gewährleistet, dass dann, wenn ein Benutzer durch Bremspedalbetätigung den Druckkolben direkt mit einer Kraft
(mechanisch) beaufschlagt, und der Antriebsmotor das Getriebe nicht schnell genug nachführen kann, der Druckkolben durch axiales Verlagern der
Spindelmutter unabhängig von dem Antrieb verlagerbar ist. Damit kann auch in einem Fehlerfall, beispielsweise bei Ausfall des Antriebsmotors, einen
Bremsvorgang (mechanisch) auslösen beziehungsweise einleiten. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Druckkolben die Spindelstange bildet, oder wenn der Druckkolben in direkter Verlängerung der Spindelstange von dieser mechanisch beaufschlagt werden kann. Insbesondere sind die
Innenverzahnung und die Außenverzahnung derart ausgebildet, dass sich die Zähne jeweils axial entlang der Spindelmutter beziehungsweise des
Antriebshohlrads erstrecken. Dadurch ist ein axiales Verschieben der
Spindelmutter relativ zu dem Antriebshohlrad möglich, ohne dass die
Spindelmutter relativ zum Antriebshohlrad verdreht wird.
Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden sollen die Erfindung und ihre Vorteile anhand der Zeichnung weiter erläutert werden. Dazu zeigen
Figuren 1A und 1B einen Bremskraftverstärker in einer vereinfachten
Darstellung,
Figur 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Spindelmutter
Bremskraftverstärkers,
Figur 3 erste vorteilhafte Weiterbildung der Spindelmutter,
Figur 4 eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Spindelmutter und
Figuren 5A bis 5C ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der
Spindelmutter.
Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung einen Bremskraftverstärker 1 für einen hier nicht näher dargestellten Hauptbremszylinder eines Kraftfahrzeugs. Der Bremskraftverstärker 1 weist einen hier vereinfacht dargestellten
Antriebsmotor 2 auf, der als Elektromotor ausgebildet und durch ein Getriebe 3 mit einer Spindelstange 4 wirkverbunden ist. Die Spindelstange 4 ist dabei vorliegend nur Abschnittsweise in einem Längsschnitt dargestellt. Die Spindelstange 4 ist als Hohlstange ausgebildet, die ein Außengewinde 5 aufweist. Axial ist die Spindelstange 4 einendig mit dem Hauptbremszylinder, insbesondere mit einem Druckkolben des Hauptbremszylinders, und anderendig mit einem Bremspedal des den Bremskraftverstärker 1 aufweisenden
Kraftfahrzeugs mechanisch verbunden. Die Spindelstange 4 ist dabei axial verlagerbar ausgebildet, um bei Betätigen des Bremspedals eine Kraft auf den Hauptbremszylinder zu dessen Betätigung auszuüben.
Auf der Spindelstange 4 ist eine Spindelmutter 6 drehbar angeordnet. Die Spindelmutter 6 weist abschnittsweise ein Innengewinde 7 auf, das mit dem Außengewinde 5 in Eingriff steht. Das Außengewinde 5 und das Innengewinde 7 sind dabei jeweils als Trapezgewinde ausgebildet. Das Außengewinde 5 erstreckt sich dabei axial gesehen über einen mehr als doppelt so großen Abschnitt wie das Innengewinde 7. Wird die Spindelmutter 6 in eine
Rotationsbewegung versetzt, wie durch einen Pfeil 8 angedeutet, führt dies durch die ineinandergreifenden Trapezgewinde zu einer axialen Verlagerung der Spindelstange 4, wie durch einen Pfeil 9 gezeigt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Spindelstange 4 den Druckkolben bildet.
Die Spindelmutter 6 weist außerdem eine Außenverzahnung 10 auf, mit mehreren sich axial über eine Mantelaußenfläche eines hülsenförmigen
Abschnitts der Spindelmutter 6 erstreckenden Zähnen. Weiterhin weist die Spindelmutter 6 an einem Ende einen Axialanschlag 11 auf, der einen konusförmigen Längsschnitt aufweist.
Das Getriebe 3 weist weiterhin ein Antriebshohlrad 12 auf, das ein mit der Außenverzahnung 10 in Eingriff stehende Innenverzahnung 13 aufweist.
Dadurch, dass die Außenverzahnung 10 und die Innenverzahnung 13 axial ausgerichtet sind, ist die Spindelmutter 6 axial zu dem Antriebshohlrad 12 verschiebbar. Weiterhin weist das Antriebshohlrad 12 eine Außenverzahnung auf, mit welcher das Antriebshohlrad 12 mit einem Zwischenzahnrad 14 wirkverbunden ist, das eine Übersetzungsstufe aufweist und mit einem
Antriebsritzel 15 des Elektromotors 2 kämmt. Wird der Elektromotor 2 angesteuert, so wird ein Drehmoment auf das
Antriebshohlrad 12 ausgeübt, welches durch das Innengewinde 13 die
Spindelmutter 6 mitnimmt und in eine Rotationsbewegung versetzt. Weil die Spindelstange 4 drehfest gelagert ist, wird durch die Drehung der Spindelmutter 6 eine Axialbewegung der Spindelstange 4 und damit des Druckkolbens erzeugt und der Hauptbremszylinder betätigt. Hierdurch kann ein automatischer
Bremsvorgang eingeleitet werden oder der Fahrer durch das Erzeugen einer zusätzlichen Bremskraft unterstützt werden. Betätigt der Fahrer das Bremspedal schneller als der Elektromotor 2 reagieren kann oder wenn der Elektromotor 2 beziehungsweise der Bremskraftverstärker 1 einen Defekt aufweist, so ist es ihm möglich, die Spindelstange 4 aufgrund der axialen Verlagerbarkeit der
Spindelmutter 6 bezüglich des Antriebshohlrads 12 rein mechanisch zu betätigen. Dabei wird die Spindelmutter 6 axial durch das Antriebshohlrad 12 hindurch gedrückt. Durch ein Federelement 16 wird die Spindelmutter 6 mit dem Axialanschlag 11 gegen das Antriebshohlrad 12 gedrängt, sodass der
Axialanschlag 11 an dem Antriebshohlrad 12 anliegt und ein weiteres
Verschieben unmöglich ist. Durch das Federelement 16 wird das Getriebe 3 insofern vorgespannt in Richtung eines Ausgangszustands. Figur 1B zeigt in einer Querschnittsdarstellung durch das Antriebshohlrad 12 eine vorteilhafte Ausbildung der Spindelmutter 6. Die Spindelmutter 6 ist vorliegend zweiteilig ausgebildet, mit einem Außenteil 17 und einem Innenteil 18, die axial und in Drehrichtung fest miteinander verbunden sind. Das Außenteil 17 weist dabei die Außenverzahnung 10 und das Innenteil 18 das Innengewinde 7 auf. Die Spindelstange 4 ist aus Übersichtlichkeitsgründen in Figur 1B nicht gezeigt.
Das Innenteil 18 und das Außenteil 17 sind vorliegend jeweils hülsenförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet.
Figur 2 zeigt in einer Längsschnittdarstellung einen vergrößerten Abschnitt der Spindelmutter 6. Dabei ist zu erkennen, dass das Außenteil 17 im Bereich des
Axialanschlags 11 einen vergrößerten Innendurchmesser zur Bildung einer Axialaufnahme 19 aufweist. In die Axialaufnahme 19 ist das Innenteil 18 mit dem Innengewinde 7 eingeschoben, wobei das Innenteil 18 einen dem vergrößerten Innendurchmesser zumindest im Wesentlichen entsprechenden
Außendurchmesser aufweist. Die Axialaufnahme 19 bildet dabei aufgrund des vergrößerten Innendurchmessers einen Axialanschlag 20, bis zu welchem das Innenteil 18 einschiebbar ist, wie durch einen Pfeil gezeigt. Das Außenteil 17 ist aus einem hochfesten Material, wie beispielsweise Aluminium oder Stahl, gefertigt. Das Innenteil 18 ist vorliegend aus einem reibarmen Werkstoff, wie beispielsweise Polyoxymethylen oder Polyamid gefertigt. Damit ist die
Spindelmutter im sicherheitsrelevanten außenliegenden Bereich aus einem vorteilhaften harten Material und in dem tribologisch relevanten innenliegenden Bereich aus einem tribologisch optimierten Material gefertigt. Durch die zweiteilige Ausbildung ist es damit möglich, die Spindelmutter 6 an ihre unterschiedlichen Aufgaben optimal anzupassen.
Zur Befestigung des Innenteils 18 in dem Außenteil 17 sind unterschiedliche Varianten denkbar. Im einfachsten Fall ist das Innenteil 18 in das Außenteil 17 eingeklebt. Auch ist es denkbar, Außenteil 17 und Innenteil 18 miteinander zu verschweißen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Außenteil 17 und das Innenteil 18 formschlüssig aneinander gehalten sind. In axialer Richtung ist ein erster Formschluss durch einen Axialanschlag 20 bereits gebildet. In die andere Richtung ist vorteilhafterweise ebenfalls ein Formschluss vorgesehen, wie anhand von Figuren 3 und 4 beispielhaft gezeigt.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der axiale Formschluss durch einen umgebogenen Halteabschnitt 21 des Außenteils 17 gebildet ist. Dazu weist das Außenteil 17 an seiner Stirnseite einen sich über den gesamten Umfang unterbrechungsfrei oder mit Unterbrechungen erstreckenden Steg 22 auf, der axial vorsteht. Dabei ist mindestens ein Steg 22 vorgesehen, der sich zumindest bereichsweise über den Umfang axial erstreckt. Nach dem Einsetzen des Innenteils 18 wird der Steg 22 zumindest abschnittsweise radial nach innen umgebogen und dabei plastisch umgeformt, sodass er das Innenteil 18 an dessen Stirnseite überfängt. Damit ist das Innenteil 18 axial zwischen dem Axialanschlag 20 und dem durch den umgebogenen Steg gebildeten
Halteabschnitt 21 formschlüssig gesichert.
Figur 4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei welchem vorgesehen ist, dass das Außenteil 17 in seiner Stirnseite eine oder mehrere Öffnungen mit einem Schraubgewinde 23 aufweist. Die Öffnungen sind dabei radial möglichst weit innen beziehungsweise nahe zu dem vergrößerten Innendurchmesser ausgebildet, sodass eine in das Gewinde 23 eingeschraubte Schraube 24 mit ihrem Schraubenkopf 25 das in die Axialaufnahme 19 eingesetzte Innenteil 18 überfängt.
Für die drehfeste formschlüssige Verbindung zwischen Außenteil 17 und Innenteil 18 ist bevorzugt vorgesehen, dass Innenteil 18 und Außenteil 17 eine ineinandergreifende Verzahnung aufweist, durch welche ein einfacher
Formschluss in Drehrichtung geboten ist. Alternativ kann das Innenteil 18 oder das Außenteil 17 einen einzigen Radialvorsprung aufweisen, der in eine entsprechende, komplementär dazu ausgebildete Radialaufnahme des Innenteils 18 eingreift.
Figuren 5A bis 5C zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Formschluss in Drehrichtung durch zusätzliche Elemente gebildet wird. Dabei ist vorgesehen, dass das Innenteil 18 an seiner Mantelaußenseite 26 mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Aussparungen 27 in Form von Längsnuten aufweist, die sich axial über das Innenteil 18 erstrecken, wie in Figur 5A gezeigt.
Figur 5B zeigt eine Draufsicht auf das Außenteil 17, das an seiner
Mantelinnenseite 28 mit dem vergrößerten Innendurchmesser mehrere um den Umfang verteilt angeordnete Aussparungen 29 in Form von Längsnuten, die sich axial erstrecken, aufweist. Dabei entspricht die Anzahl der Aussparungen 29 der Anzahl und Anordnung der Aussparungen 27 des Innenteils 18. Ist das Innenteil 18 in das Außenteil 17 eingesetzt, wie in Figur 5C gezeigt, so liegen die
Aussparungen 29 und 27 in wenigstens einer Drehstellung des Innenteils 18 in dem Außenteil 17 einander gegenüber, sodass sie zusammen jeweils eine Axialaufnahme der Spindelmutter 6 bilden. In die aus den Aussparungen 27 und 29 gebildeten axial randoffenen Axialaufnahmen sind gemäß Figur 5C jeweils ein Koppelbolzen 30 axial eingeschoben, wie beispielsweise in Figur 5A und 5C gezeigt ist. Der Querschnitt des Koppelbolzens 30 entspricht dabei zumindest im Wesentlichen dem Querschnitt der Axialaufnahmen, die durch die Aussparungen 27 und 29 gebildet werden. Damit liegt der Koppelbolzen 30 im verbauten Zustand gemäß Figur 5C sowohl in der Aussparung 27 als auch in der Aussparung 29 ein, wodurch eine einfache formschlüssige Verbindung von dem Außenteil 17 zu dem Innenteil 18 gewährleistet ist.

Claims

Ansprüche
1. Bremskraftverstärker (1) für einen Hauptbremszylinders eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebsmotor (2), der durch ein Getriebe (3) mit einem
Druckkolben für den Hauptbremszylinder verbunden/verbindbar ist, wobei das Getriebe (3) eine drehbare Spindelmutter (6) mit einem Innengewinde (7) und eine axial verlagerbare, drehfeste Spindelstange (4) mit einem
Außengewinde (5) aufweist, wobei die Gewinde (5,7) ineinandergreifen, um eine Rotationsbewegung des Antriebsmotors in eine Translationsbewegung der Spindelstange (4) zum Betätigen des Druckkolbens zu wandeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (6) zweiteilig ausgebildet ist und einen das Innengewinde (7) aufweisenden Innenteil (18) und ein eine
Außenverzahnung (10) aufweisendes Außenteil (17) aufweist, wobei Innenteil (18) und Außenteil (17) aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind.
2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (17) aus einem hochfesten Material, insbesondere aus Aluminium, Stahl, Keramik, aus einem Faserverbundwerkstoff und/oder aus
faserverstärktem Kunststoff gebildet ist.
3. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (18) aus einem reibarmen und/oder verschleißarmen Werkstoff, insbesondere aus Polyoxymethylen,
Polytetrafluorethylen und/oder Polyamid ausgebildet ist.
4. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Außenteil (17) und Innenteil (18) axial formschlüssig miteinander verbunden sind.
5. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Formschluss durch wenigstens einen umgebogenen Halteabschnitt (21) gebildet ist.
6. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Formschluss durch wenigstens eine in Innenteil (18) oder Außenteil (17) axial eingeschraubte Schraube (24), deren Schraubenkopf (25) den anderen der Teile überragt, gebildet ist.
7. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Innenteil (18) und Außenteil (17) zur drehfesten Verbindung miteinander kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
8. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss zur drehfesten Verbindung durch wenigstens einen Koppelbolzen (30) gebildet ist, der in einander
gegenüberliegend angeordneten Aussparungen (27,29) des Innenteils (18) und des Außenteils (17) formschlüssig einliegt.
9. Bremskraftverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschluss durch wenigstens einen Radialvorsprung des Innenteils (18) oder des Außenteils (17), der in eine Radialaussparung des Außenteils (17) beziehungsweise des Innenteils (18) eingreift, gebildet ist.
10. Bremskraftverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnung (10) der Spindelmutter (6) in Eingriff mit einem Innenverzahnung (13) eines Antriebshohlrads (12) des Getriebes (3) steht, wobei die Spindelmutter (6) axial zu dem Antriebshohlrad (12) verlagerbar ist.
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