DE102013217254A1

DE102013217254A1 - Bremsdrucksteuergerät

Info

Publication number: DE102013217254A1
Application number: DE201310217254
Authority: DE
Inventors: Sebastian Groß; Andreas Heise
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2014-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremsdrucksteuergerät, insbesondere für ein Zweiradfahrzeug, das in einem Betätigungspfad zwischen einem Hauptbremszylinder (9) und einer Radbremse (14) angeordnet ist, mit einem zur Bremsdrucksteuerung in einem Gehäuse (17) angeordneten Steuerkolben (4), der mit einem elektromechanischen oder elektromagnetischen Antrieb zusammenwirkt. Die Erfindung sieht vor, dass der Steuerkolben (4) im Hydraulikpfad derart angeordnet ist, dass in der Grundposition des Steuerkolbens (4) eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder (9) und der Radbremse (14) freigegeben ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremsdrucksteuergerät, insbesondere zur Verwendung in einem Zweiradfahrzeug.
Zum allgemeinen Stand der Technik gehören diverse Varianten von Zweiradfahrzeugen, welche heute noch nicht über Antiblockiersysteme und damit auch nicht über geeignete Bremsdrucksteuergeräte verfügen.
Neben motorbetriebenen Fahrzeugen mit zwei, drei oder vier Rädern sind auch durch Muskelkraft betriebene Fahrzeuge wie auch Kombinationen aus Muskel- und Motorkraftantrieb bekannt. Der Motor kann ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor oder auch eine Kombination dieser Antriebe sein.
Bei PKWs und auch Motorrädern, insbesondere in der Oberklasse haben sich hydraulische Bremssysteme durchgesetzt. Bei Pedelecs (Fahrrad mit elektrischem Hilfsmotor) aber auch bei motorgetriebenen Krafträdern und Fahrrädern ist der Marktanteil von seilzug- oder gestängebetätigten Bremsen aber weiterhin sehr groß, wobei die Bremsen überwiegend als Felgen-, Trommel- oder Scheibenbremsen konzipiert sind.
Beispielsweise ist aus Breuer, B.; Bill, K. H. (Hrsg.): Bremsenhandbuch. Vieweg-Verlag, Wiesbaden, 2004, S.188–189, Bild 10–36 ein hydraulisches Bremsdrucksteuergerät bekannt, das in einem Hydraulikpfad zwischen einem manuell betätigbaren Hauptbremszylinder und einer Radbremse angeordnet ist. Das Bremsdrucksteuergerät weist einen in einem Gehäuse angeordneten Steuerkolben auf, der zur Grundpositionierung von einer Feder beaufschlagt ist, wodurch der Steuerkolben mittels eines Betätigungsstifts ein in den Hydraulikpfad angeordnetes Kugelrückschlagventil in einer Offenstellung hält, um eine ungehinderte hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und der Radbremse sicher zu stellen. Zum Zwecke einer radschlupfabhängigen Bremsdrucksteuerung ist der Steuerkolben mit einem Aktuator gekoppelt, der aus einem Elektromotor, einer elektromagnetischen Reibkupplung und einer Kette besteht.
Losgelöst von der aufwendigen Konstruktion des Aktuators hat das vorgestellte Bremsdrucksteuergerät überdies den Nachteil, dass die den Steuerkolben beaufschlagende Vorspannung der Feder hinreichend groß genug sein muss, dass innerhalb der möglichen Bremsdrücke keine Bewegung des Steuerkolbens auftritt, die das Kugelrückschlagventil zur unerwünschten Deaktivierung der Bremse unbeabsichtigt schließen würde.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bremsdrucksteuergerät der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile nicht auftreten können.
Diese Aufgabe wird für ein Bremsdrucksteuergerät der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Bremsdrucksteuergerät verfügt über eine vergleichsweise einfach realisierte ABS-Funktion, sodass ein Antiblockiersystem vorgeschlagen wird, welches sich schwerpunktmäßig für Fahrzeuge mit einem besonders einfachen, kompakten hydraulischen Bremssystemaufbau eignet.
Das erfindungsgemäße Bremsdrucksteuergerät sieht einen elektromechanischen Eingriff in den vorzugsweise per Mineralöl oder Bremsflüssigkeit manuell gesteuerten Bremskraftaufbau vor, um bei Bedarf die Krafteinleitung an der Radbremse schnell zu verringern oder die Verringerung der Bremskraft im Sinne einer ABS Regelung wieder aufzuheben.
Das erfindungsgemäße Bremsdrucksteuergerät ist in den Hydraulikpfad der Bremskraftübertragung (Bremsschlauch und/oder Bremsleitung) integriert und beeinflusst die Bedienung der Bremse, mit Ausnahme einer Maximalkraftbegrenzung, nicht.
Im Falle eines unerwünschten Blockierens oder einer Blockierneigung eines Fahrzeugrades wird ein Linearaktuator (vorzugsweise ein elektromotorisch angesteuertes Getriebe oder ein Elektromagnet) entgegen der manuell eingesteuerten Bremskrafteinleitung im Bremsdrucksteuergerät betätigt, um eine Verminderung der Bremskraft am Fahrzeugrad zu erzielen. Wenn das Fahrzeugrad wieder schlupffrei dreht, wird der Linearaktuator deaktiviert, indem beispielsweise das Getriebe wieder ausgeklinkt wird oder die Bestromung des Elektromotors oder des Elektromagneten verringert oder auf null zurückgesetzt werden, um die manuell durch den Fahrer erzeugte Bremskraft wieder auf die Radbremse wirken zu lassen.
Üblicherweise wird für eine ABS-Regelung die Raddrehzahl mittels Raddrehzahlsensoren in einem Steuergerät elektronisch erfasst, ausgewertet und zur Ansteuerung des Linearaktuators verwendet. In der hier aufgezeigten Variante kann die Raddrehzahl durch einen oder mehrerer solcher Raddrehzahlsensoren, oder durch Auswertung der Welligkeit eines Radnabendynamos oder durch Erfassung der Ansteuerung bzw. der Lage eines Radnabenmotors (direkt oder indirekt) am zu regenden Fahrzeugrad erfolgen. Die vom Radnabendynamo erzeugte Energie lässt sich vorteilhaft in einem Akku speichern, sodass mit der erzeugten und gespeicherten Energie u.a. auch die Ansteuerung des Rücklichtes und des Hauptscheinwerfers möglich ist. Hierzu ergeben sich ideale Kombinationen, wenn mittels eines geeigneten Steuergeräts der Radnabendynamo (Generator), die Energiespeicherung (Akku) und die Bewegungsinformation des Fahrzeugs erfasst werden.
Ein derartiges System kann somit neben der Blockierverhinderung des Fahrzeugrades das Energiemanagement für den Betrieb des Bremsdrucksteuergeräts und auch zum Betrieb der Fahrzeugbeleuchtung, der Ladung des Akkus etc. umfassen. Dabei ist nicht nur das Fahrlicht, sondern auch ein Einschalten oder besonders starkes Einschalten des Rücklichts in einer starken Bremssituation möglich. Ein automatisches Nachleuchten der Fahrzeugbeleuchtung für z.B. eine Minute und/oder auch langsames herunterregeln der Beleuchtung, wie es ideal zur Überbrückung von Verkehrsampelstops Anwendung finden kann, bietet sich im Rahmen des Energiemanagements ebenfalls an. Über eine Fotozelle, einen Fototransistor und oder Bedienschalter wie auch Lade/Entladehistorie kann bedarfsgerecht Einfluss auf das Energiemanagement genommen werden.
Neben den beschriebenen Sicherheitsfunktionen kann das System auch eine Raddrehzahlinformation, z.B. Kilometerstand und/oder Durchschnittsgeschwindigkeit an ein Anzeigeinstrument für den Fahrer (Tachometersignal) weitergeben oder über ein Bussystem oder eigene Anzeigeelemente (z.B. LED) ausgeben.
Da auch Radfahrer mehr und mehr Navigationssysteme und mobile Geräte (Mobiltelefone/MP3-Player, Kamera) benutzen, die über USB (Universal Serial Bus) aufgeladen oder mit Strom versorgt werden, bietet sich eine USB-Schnittstelle zur Energieversorgung externer Geräte am Steuergerät bzw. dem Bremsdrucksteuergerät an.
Wenn das Bremsdrucksteuergerät an einem Pedelec oder E-Bike, also an einem Zweirad mit Antriebs- oder Hilfsantriebselektromotor verbaut ist, kann auch eine dem Fahrzeug zugehörige Batterie (Akku) als einzige oder als zusätzliche elektrische Energiequelle genutzt werden. Baulich ist ein derartiges Bremsdrucksteuergerät im Hydraulikpfad einer hydraulischen Bremse, bevorzugt zwischen dem Lenker und dem Vorderrad, z.B. an einem Steuerkopf des Fahrzeugrahmens oder an einer Fahrzeuggabel befestigt.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sollen nunmehr anhand der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von acht Zeichnungen erläutert werden.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Bremsdrucksteuergerät, dessen als Vollkolben in einem Gehäuse geführter, elektromagnetisch betätigbarer Steuerkolben in der Grundstellung entlang seinem Außenumfang hydraulisch überströmbar ist,
2 das Bremsdrucksteuergerät nach 1 in einer Stellung des Steuerkolbens, in der die hydraulische Verbindung zwischen einer Radbremse und einem Hauptbremszylinder unterbrochen ist,
3 das Bremsdrucksteuergerät nach 1–3 mit einem als Hohlkolben ausgeführten Steuerkolben, um darin einen Simulator und ein Rückschlagventil integrieren zu können,
4 den als Hohlkolben ausgeführten Steuerkolben mit mehreren, die Kolbenwand durchdringenden Steuerbohrungen, die zur hydraulischen Verbindung der Radbremse mit dem Hauptbremszylinder von innen nach außen durchströmbar sind,
5 den als Hohlkolben ausgeführten Steuerkolben mit mehreren, an der Kolbenaußenwand angeordneten Steuerschlitzen, die zur hydraulischen Verbindung der Radbremse mit dem Hauptbremszylinder überströmbar sind,
6 den aus 3 bekannten Steuerkolben in Wirkverbindung mit einem elektromotorischen Antrieb, der mittels einer elektromagnetischen Kupplung betätigbar ist,
7 den aus 6 bekannten Steuerkolben in Wirkverbindung mit einem elektromotorischen Antrieb, der nicht auskoppelbar ist,
8 ein elektromotorischer Spindelantrieb zur Betätigung des Steuerkolbens,
9 einen Längsschnitt durch ein von den bisherigen Ausführungsbeispielen abgewandeltes Bremsdrucksteuergerät, dessen in der Grundstellung verharrender Steuerkolben mit der Betätigungsstange die durch ein Sperrelement von der Ausgangskammer abtrennbare Eingangskammer durchdringt, wobei die Eingangskammer über die am Umfang der Betätigungsstange angeordneten Steuerschlitze mit der Ausgangskammer in der Bremslöse- als auch schlupffreien Normalbremsung verbunden ist,
10 das Bremsdrucksteuergerät nach 9 in einer durch den Linearaktuator betätigten Kolbenstellung, in der die Betätigungsstange mit den Steuerschlitzen aus dem zwischen der Eingangskammer und der Ausgangskammer gelegenen Bereich des Sperrelements herausgefahren ist, sodass das im Gehäuse fixierte Sperrelement entlang der Betätigungsstange dichtet und die Eingangskammer von der Ausgangskammer hydraulisch in Richtung von der Eingangskammer zur Ausgangskammer trennt, jedoch einen hydraulischen Druckabbau von der Ausgangskammer zur Eingangskammer zulässt,
11, 12 jeweils einen Längsschnitt durch ein gegenüber den 9, 10 abgewandeltes Bremsdrucksteuergerät, dessen in der Ausgangskammer befindlicher Steuerkolben parallel zur Betätigungsstange mit einem in ein unidirektional arbeitendes Sperrelement eintauchenden Steuerstift versehen ist, sodass abhängig von der Stellung der Steuerkolben-/Steuerstiftstellung die zwischen der Eingangskammer und der Ausgangskammer vorgesehene hydraulische Verbindung über das Sperrelement entweder freigegeben oder in eine Richtung verschlossen ist,
13, 14 jeweils einen Längsschnitt durch ein weiteres, abgewandeltes Bremsdrucksteuergerät, dessen Steuerkolben auf der von der Betätigungsstange abgewandte Kolbenstirnseite mit einem mittig angeordneten Steuerstift versehen ist, der analog zu den 11, 12 in ein zwischen der Eingangskammer und der Ausgangskammer angeordnetes unidirektionales Sperrelement eintaucht, wobei in der Grundstellung des Steuerkolbens das Sperrelement mit seinen Steuerschlitzen im Bereich des Sperrelements durchströmbar ist, jedoch während des Bremsschlupfregelbetriebs entlang des Steuerstifts unidirektional gedichtet ist,
15, 16 jeweils das Bremsdrucksteuergerät nach 13, 14 zusätzlich in Verbindung mit einem Freilauf (mit formschlüssigen Mitnehmer), um zwischen der Betätigungsstange und dem Linearaktuator ein bedarfsgerechte Entkopplung zu ermöglichen.
Die 1 zeigt in einem Längsschnitt schematisch skizziert ein Bremsdrucksteuergerät, das bevorzugt für ein Zweiradfahrzeug mit Hilfsantrieb zum Einsatz gelangt. Das Bremsdrucksteuergerät ist in einem Hydraulikpfad zwischen einem manuell betätigbaren Hauptbremszylinder 9 und einer Radbremse 14 angeordnet und weist zur Bremsdrucksteuerung ein kompaktes Gehäuse 17 mit einem darin axial beweglich angeordneten und von einem Aktuator betätigten Steuerkolben 4 auf, der zur Grundpositionierung von einer Feder 12 beaufschlagt ist. Die Feder 12 ist innerhalb der Eingangskammer 11 zwischen dem Steuerkolben 4 und dem Gehäuse 17 derart angeordnet, dass in der Grundposition des Steuerkolbens 4 eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 9 und der Radbremse 14 unmittelbar über den Steuerkolben 4 freigegeben ist, indem der Steuerkolben 4 in seiner Grundposition hydraulisch überströmt wird. Zur möglichst widerstandsarmen hydraulischen Verbindung des manuell betätigbaren Hauptbremszylinders 9 mit der Radbremse 14 ist zwischen dem Steuerkolben 4 und dem Gehäuse 17 ein vom Steuerkolben 4 absperrbarer Ringspalt 13 oder eine vertikal verlaufende Nut vorgesehen, sodass der Steuerkolben 4 in seiner Grundposition ungehindert überströmbar ist.
Der Steuerkolben 4 selbst als auch der vom Steuerkolben 4 absperrbare Ringspalt 13 sind im Gehäuse 17 von einer Eingangs- und einer Ausgangskammer 11, 10 begrenzt, wobei die oberhalb des Steuerkolbens 4 gelegene Eingangskammer 11 an einer zum Hauptbremszylinder 9 führenden Hydraulikleitung 1 sowie die unterhalb des Steuerkolbens 4 angeordnete Ausgangskammer 10 an einer zur Radbremse 14 führenden Radbremsleitung 2 angeschlossen ist.
Zur Absperrung des zwischen dem Steuerkolben 4 und dem Gehäuse 17 angeordneten Ringspalts 13 ist ein elastisches Sperrelement 15, vorzugsweise eine Ringdichtung am Steuerkolben 4 fixiert.
Um unabhängig von der Position des Steuerkolbens 4 jederzeit während einer Bremsung eine Druckreduzierung in der Radbremse 14 vornehmen zu können, ist im Gehäuse 17 ein Rückschlagventil 6 angeordnet, das eine hydraulische Verbindung von der Ausgangskammer 10 zur Eingangskammer 11 herstellt, sobald die manuelle Betätigung des Hauptbremszylinders 9 unterbrochen wird, bzw. wenn der Druck in der Ausgangskammer 10 den Druck in der Eingangskammer 11 nennenswert überschreitet.
Um eine möglichst komfortable Betätigung des Hauptbremszylinders 9 zu gewährleisten, ist im Hydraulikpfad zwischen dem Hauptbremszylinder 9 und dem Steuerkolben 4 ein Simulator 5 angeordnet, der in einer durch den Steuerkolben 4 initiierten Absperrung der Eingangskammer 11 von der Ausgangskammer 10 das vom Hauptbremszylinder 9 verdrängte Druckmittel in einer Simulatorkammer aufzunehmen vermag, wobei auch das vom Steuerkolben 4 in Richtung des Hauptbremszylinders 9 verdrängte Volumen durch den Simulator 5 aufgenommen werden kann, falls der Fahrer infolge der Betätigung des Hauptbremszylinder der Verdrängungswirkung des Steuerkolbens 4 entgegen hält. In dem Simulator 5 befindet sich ein Simulatorkolben 7, der auf der von der Simulatorkammer abgewandten Kolbenseite von einer Simulatorfeder 8 beaufschlagt ist. Der Simulator 5 ist in 1 beispielhaft als Gehäuseanbauteil zwischen dem Hauptbremszylinder 9 und der Eingangskammer 11 an der Hydraulikleitung 1 angeschlossen.
Ausgehend von den anhand der 1 erläuterten Merkmalen sollen nunmehr die weiteren Ausgestaltungsvarianten der Erfindung unter Bezugnahme auf die in den 2 bis 8 abgebildeten Einzelheiten erläutert werden.
Im Gegensatz zu der in den 1–3, 6–8 gezeigten Anordnung des als Ringdichtung ausgeführten und in einer Ringnut des Steuerkolbens 4 eingesetzten Sperrelements 15 ist in den 4, 5 das Sperrelement 15 als Manschettendichtung in einer Ringnut des an den Ringspalt 13 angrenzenden Gehäuses 17 aufgenommen. Die Manschettendichtung übernimmt hierbei eine multifunktionale Aufgabe, indem dadurch u.a. auf die in 1–3 gezeigte separate Anordnung eines Rückschlagventils 6 verzichtet wird, da die Rückschlagventilfunktion durch die unmittelbar im Ringspalt 13 wirksame Dichtlippe des Manschettenventils erfüllt ist. Außer der Rückschlagventilfunktion übernimmt das in 4, 5 abgebildete Sperrelement 15 vorteilhaft auch die Dicht-, Absperr- oder Durchleitungsfunktion im Ringspalt 13. Zur Erfüllung dieser multifunktionalen Aufgabe ist es erforderlich, dass der Steuerkolben 4 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der 5 mit mehreren über seinem Umfang verteilten Steuerschlitzen 18 oder gemäß der 4 mit mehreren über seinem Umfang verteilten Steuerbohrungen 19 versehen ist, die mit der im Ringspalt 13 fixierten Manschettendichtung zusammenwirken, die in den 4, 5 jeweils in einer Ringnut des an den Ringspalt 13 angrenzenden Gehäuses 17 zweckmäßig aufgenommen ist.
In den 1–3, 6–8 ist das Rückschlagventil 6 in der einfachsten Ausführung als ein von einer Ventilfeder beaufschlagtes Kugelventil ausgeführt, das in einem die Auslasskammer 10 mit der Einlasskammer 11 verbindenden Bypasskanal eingesetzt ist, da die Abdichtung des Steuerkolbens 4 im Ringspalt 13 ausschließlich durch eine am Steuerkolben 4 fixierte O-Ringdichtung erfolgt.
Wie aus den 3–8 hervor geht, ist der Simulator 5 mit seinem Simulatorkolben 7 und der Simulatorfeder 8 jeweils unmittelbar im hohlen Steuerkolben 4 integriert, wobei der Simulatorkolben 7 unter der Federwirkung an einem in den Steuerkolben 4 eingefügten scheibenförmigen Einsatzkörper 21 zur Anlage gelangt. Der Einsatzkörper 21 weist eine die Eingangskammer 11 mit dem Simulator 5 hydraulisch verbundene Durchgangsbohrung 22 auf, sodass in der Sperrstellung des Steuerkolbens 4 der vom Hauptbremszylinder 9 in die Eingangskammer 11 eingeleitete Bremsdruck nicht zur Ausgangskammer 10, sondern ausschließlich in den Simulator 5 gelangt.
In einer zweckmäßigen, aus den 3, 6–8 ersichtlichen Ausgestaltung des Einsatzkörpers 21 nimmt dieser zusätzlich im Anschluss an die Durchgangsbohrung 22 das Rückschlagventil 6 auf, das über eine Bohrung 23 im Mantel des Steuerkolbens 4 eine hydraulische Verbindung zwischen der Ausgangskammer 10 und der Eingangskammer 11 herstellt, sobald der Druck in der Eingangskammer 11 infolge einer Druckreduzierung im Hauptbremszylinder 9 unter den Druck in der Ausgangskammer 10 absinkt.
Ferner geht aus den 1 bis 8 jeweils ein elektromechanischer Linearaktuator 3 hervor, wozu an dem Steuerkolben 4 jeweils eine aus dem Gehäuse 17 hervorstehende Betätigungsstange 16 angebracht ist, die gemäß den 1–4 unmittelbar mit einem als Hubmagneten ausgeführten Linearaktuator 3 zusammenwirkt, der als Anbauteil am Gehäuse 17 fixiert ist.
Alternativ dazu ist aus den 5–8 ein Linearaktuator 3 ersichtlich, der jeweils aus einem Elektromotor gebildet ist, der mit einem zwischen der Betätigungsstange 16 und dem Elektromotor angeordneten Getriebe 20 zusammenwirkt.
Im Einzelnen zeigen hierzu die 5 und 6 einen Antriebsmotor mit einem Getriebe 20, dessen Antriebsritzel mittels einer elektromagnetischen Kupplung 25 mit einer als Zahnstange ausgebildeten Betätigungsstange 16 bedarfsgerecht in Eingriff gebracht werden kann.
Alternativ zur elektromagnetischen Kupplung 25 zeigt die 7 ein elektromechanisches Motorgetriebeaggregat 20, welches ohne Kupplung permanent über ein Antriebsritzel 24 mit der Betätigungsstange 16 verbunden ist. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft, bedingt jedoch ein über die Betätigungstange 16 durch die Feder 11 initiiertes Rücktreiben des leicht gängigen Motorgetriebeaggregats im stromlosen Zustand.
Schließlich eignet sich gemäß der 8 ebenso ein an der Betätigungsstange 16 angebrachter Spindelantrieb 26, der über eine von einem Elektromotor angetriebene Spindelmutter die Hubbewegung des Steuerkolbens 4 initiiert.
Kurzbeschreibung der Funktion des Bremsdrucksteuergeräts:
Die 1, 3, 6, 8 zeigen den Steuerkolben 4 in der vom Linearaktuator 3 nicht betätigten Grundstellung, in der ein ungehinderter Druckausgleich zwischen der Radbremse 14 und dem Hauptbremszylinder 9 über den die Eingangskammer 11 mit der Ausgangskammer 10 verbindenden Ringspalt 13 besteht. Sowohl in der Bremslösestellung als auch in einer radschlupffreien Bremsbetätigungsstellung ist somit über das Bremsdrucksteuergerät ein Druckausgleich zwischen der Radbremse 14 und dem Hauptbremszylinder 9 gewährleistet.
Die 2 zeigt den Steuerkolben 4 in der vom Linearaktuator 3 betätigten Sperrstellung, in der die hydraulische Verbindung zwischen der Radbremse 14 und dem Hauptbremszylinder 9 über den die Eingangskammer 11 mit der Ausgangskammer 10 verbindenden Ringspalt 13 nicht mehr besteht, da der Steuerkolben 4 entgegen der Vorspannung der Feder 12 verschoben wird und dadurch mit seinem elastischen Sperrelement 15 den Ringspalt 13 verschließt. Dies entspricht der radschlupfgeregelten Bremsbetätigungsstellung, in der infolge der Trennung der Eingangskammer 11 von der Ausgangskammer 10 kein weiterer Bremsdruckaufbau in der Radbremse 14 möglich ist, sondern vielmehr eine Druckabsenkung in der Radbremse 14 initiiert wird, da sich durch die Hubbewegung des Steuerkolbens 4 (und die damit in die Eingangskammer 11 gerichtete Eintauchbewegung des Steuerkolbens 4 das Aufnahmevolumen der Ausgangskammer 10 um das Eintauchvolumen des Steuerkolbens 4 in der Eingangskammer 11 vergrößert. Das vom Hauptbremszylinder 9 als auch durch den Steuerkolben 4 in der Eingangskammer 11 verdrängte Druckmittelvolumen wird sodann in dem an der Eingangskammer 11 angeschlossenen Simulator 5 aufgenommen. Sobald der schlupffreie Bremsenbetätigungszustand wieder erreicht ist, kann der Linearaktuator 3 abgeregelt oder abgeschaltet werden und der Steuerkolben 4 wird vorrangig durch die Feder 12 wieder in seine Grundposition zurück geschoben werden, in der die hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 9 und der Radbremse 14 wieder hergestellt ist.
Wie bereits einleitend beschrieben wurde, kann jederzeit unabhängig von der Stellung des Steuerkolbens 4 über das Rückschlagventil 6 in allen abgebildeten Ausführungsformen ein Druckabbau in der Radbremse 14 eingeleitet werden, sobald durch das Lösen des Bremshebels am Hauptbremszylinder 9 der in Schließrichtung auf das Rückschlagventil 6 wirksame Hydraulikdruck unter den Öffnungsdruck des Rückschlagventils 6 absinkt.
Analog zu den 1 und 3 zeigt die 4 den Steuerkolben 4 in der Bremslösestellung als auch in einer radschlupffreien Bremsbetätigungsstellung, wobei die ungehinderte Durchströmung des Ringspalts 13 über mehrere in der Kolbenwand vorgesehene Steuerbohrungen 19 erfolgt, die in der Kolbengrundstellung nicht durch das im Gehäuse 17 als Manschettenventil fixierte Sperrelement 15 verschlossen sind. Erst in einer ABS-Regelung überfährt der Steuerkolben 4 mit seinen Steuerbohrungen 19 vollständig die Manschettendichtung, sodass der unterhalb der Manschettendichtung angeordnete Ringspalt 13 von der Eingangskammer getrennt ist
Die 5 zeigt anstelle der Verwendung von Steuerbohrungen 19 im Steuerkolben 4 mehrere über den Außenumfang des Steuerkolbens 4 angeordnete Steuerschlitze 18, die sich von dem in die Eingangskammer 11 gerichteten Kolbenende bis kurz unter die Manschettendichtung in den Ringspalt 13 vertikal erstrecken, sodass in der Grundstellung des Steuerkolbens 4 über die Steuerschlitze 18 eine ungehinderte hydraulische Verbindung zwischen der Eingangskammer 11 und der Ausgangskammer 10 besteht. Erst durch ein Verschieben des Steuerkolbens 4 in die Eingangskammer 11 überfährt der Steuerkolben 4 das als Manschettendichtung ausgeführte Sperrelement 15 derart, dass die Steuerschlitze 18 in eine Stellung oberhalb der Manschettendichtung gelangen, sodass infolge der Abdichtung des Sperrelements 15 am Außenumfang des Steuerkolbens 4 die Eingangskammer 11 von der Ausgangskammer 10 getrennt ist, während infolge der Rückschlagmanschettenwirkung des Sperrelements 15 in umgekehrter Richtung eine hydraulische Verbindung möglich ist, sobald der Druck in der Eingangskammer 11 unter den Öffnungsdruck des Manschettenventils absinkt.
Basierend auf den bisherigen Erläuterungen zu den 1–8 werden nachfolgend weitere zweckmäßige Ausgestaltungsvarianten der Erfindung anhand den 9–14 beschrieben, wobei unter Bezugnahme auf die 1–8 gleiche Bauteile in den 9–14 mit den bisher verwendeten Bezugszeichen versehen sind. Sofern in der folgenden Beschreibung nicht alle technischen Einzelheiten der in den 9–14 bezeichneten Bauteile im Detail erwähnt sind, entsprechen diese den Ausführungen zu 1–8.
Die 9 zeigt einen Längsschnitt durch ein von den bisherigen Ausführungsbeispielen abgewandeltes Bremsdrucksteuergerät, dessen in der Ausgangskammer 10 aufgenommener Steuerkolben 4 mit der Betätigungsstange 16 die koaxial zur Ausgangskammer 10 angeordnete Eingangskammer 11 durchdringt, wobei in der Bremslöse- als auch schlupffreien Normalbremsung, in welcher der Steuerkolben 4 (bis zu einem definierbaren Maximaldruck) abbildungsgemäß in der Grundstellung verharrt, die Eingangskammer 11 über die am Umfang der Betätigungsstange 16 angeordneten Steuerschlitze 29 mit der Ausgangskammer 10 verbunden ist. Selbstverständlich sind bei Wunsch oder Bedarf anstelle der Steuerschlitze 29 andere Formen eines zwischen der Betätigungsstange 16 und dem ringförmigen Sperrelement 15 bildenden Hydraulikdurchlasses denkbar, beispielsweise in Form des in der 1 verwendeten Ringspalts, um in der Grundstellung des federbelasteten Steuerkolbens 4 eine ungehinderte Verbindung der an der Eingangskammer 11 angeordneten Hydraulikleitung mit der an der Auslasskammer 10 angeschlossenen Radbremsleitung 2 herzustellen. Die erforderliche Abdichtung der sich durch die Eingangskammer 11 auf den Linearaktuator 3 erstreckenden Betätigungsstange 16 übernimmt eine im Gehäuse 17 fixierte Kolbenstangendichtung 27, während diametral dazu angeordnet ein Deckel 30 die Ausgangskammer 10 im Gehäuse 17 verschließt. Die erwähnte Hydraulik- als auch Radbremsleitung 1, 2 mündet jeweils quer zu der Eingangs- und Ausgangskammer 11, 10 in das Gehäuse 17 ein, sodass sich ein verhältnismäßig kompakter Aufbau ergibt. Die über die Betätigungsstange 16 aufgeschobene, zwischen der Stirnseite des Steuerkolbens 4 und einer an die Eingangskammer 11 angrenzenden Gehäusestufe eingespannte Feder 12 gewährleistet die Einhaltung der Steuerkolbengrundstellung zum ungehinderten Druckmittelaustausch zwischen beiden Kammern.
Die 10 zeigt das Bremsdrucksteuergerät nach 9 in der durch den Linearaktuator 3 betätigten Kolbenstellung, in der die Betätigungsstange 16 mit ihren Steuerschlitzen 29 aus dem zwischen der Eingangskammer 11 und der koaxial dazu angeordneten Ausgangskammer 10 gelegenen Bereich des Sperrelements 15 herausgefahren ist, sodass das im Gehäuse 17 fixierte, als Elastomerdichtung ausgebildete unidirektionale Sperrelement 15 die Eingangskammer 11 von der Ausgangskammer 10 hydraulisch trennt. Somit ist in einer Bremsschlupfregelphase die zum Hauptbremszylinder führende, an der Eingangskammer 11 angeschlossene Hydraulikleitung 1 von der zur Radbremse führenden Radbremsleitung 2 getrennt, womit von Seiten des Hauptbremszylinders in Richtung der Radbremse kein weiterer Bremsdruckaufbau möglich ist. Nach dem Abtrennen der Ausgangskammer 10 von der Eingangskammer 11 durch das Sperrelement 15 (hervorgerufen durch die Bewegung der Betätigungstange 16 in Richtung des Linearaktuators 3) verursacht jede weitere auf den Linearaktuator 3 gerichtete Bewegung der Betätigungsstange 16 einen Druckabbau in der Ausgangskammer 10.
Der manuelle Druckabbau in der Radbremse erfolgt mit dem Deaktivieren des Hauptbremszylinders, indem infolge der Druckabsenkung in der Eingangskammer 11 am Sperrelement 15 die Dichtlippe nach Art eines Rückschlagventils durch den erhöhten Druck in der Ausgangskammer 10 von der Betätigungsstange 16 abhebt.
Nach dem Abschalten des Linearaktuators wird der Steuerkolben 4 in seinen Ausgangszustand durch die Spannung der Feder zurück bewegt. Wenn über den Hauptbremszylinder noch ein Druck in der Eingangskammer 11 vorherrscht, wird durch die Bewegung des Steuerkolbens 4 der Druck in der Radbremse bis zu dem Niveau in der Eingangskammer 11 aufgebaut. Wenn über den Hauptbremszylinder kein Druck in der Eingangskammer 11 vorherrscht, erfolgt ein selbsttätiger Abbau des Bremsdrucks. Im Ausgangszustand ist die Eingangskammer 11 über die Steuerschlitze 29 wieder direkt mit der Ausgangskammer 10 verbunden.
Die 11 und 12 zeigen jeweils einen Längsschnitt durch ein gegenüber den 9, 10 abgewandeltes Bremsdrucksteuergerät mit einer nicht koaxialen Ausrichtung der Eingangskammer 11 gegenüber der Ausgangskammer 10, wozu der in der Ausgangkammer 10 angeordnete Steuerkolben 4 parallel zur Betätigungsstange 16 mit einem in ein unidirektionales Sperrelement 15 eintauchenden Steuerstift 28 versehen ist, der somit in das außermittig zur Ausgangskammer 10 in das in der Eingangskammer 11 eingesetzte, als Ringdichtung ausgeführte und mit einer Rückschlagventilfunktion versehenen Sperrelement 15 gerichtet ist. Gemäß der 11 befindet sich der Steuerstift 28 in der die Eingangskammer 11 mit der Ausgangskammer 10 verbindenden Grundstellung, sodass zwischen der an der Eingangskammer 11 angeschlossenen Hydraulikleitung 1 und der an der Ausgangskammer 10 angeschlossenen Radbremsleitung 2 in der Bremslöse- und schlupffreien Normalbremsung eine ungehinderte hydraulische Verbindung bis zu einem durch die Feder definierten Maximaldruck besteht, während nach 12 zur Bremsschlupfregelung der Steuerstift 28 in das abdichtende Sperrelement 15 eintaucht, um die Verbindung zwischen der Eingangskammer 11 und der Ausgangskammer 10 zu unterbrechen. Da das ringförmige, nach Art einer Manschette im Profilschnitt beispielhaft V-förmig ausgebildete Sperrelement 15 eine Rückschlagventilfunktion umfasst, kann unabhängig von der durch den Linearaktuator 3 initiierten Stellung des Steuerstifts 28 jederzeit eine Druckabsenkung in der Ausgangskammer 10 in Richtung der Eingangskammer 11 erfolgen, sobald der Druck in der Eingangskammer 11 durch die Deaktivierung des Hauptbremszylinders unter den Druck in der Ausgangskammer 10 abgesenkt wird.
Die 13, 14 zeigen jeweils einen Längsschnitt durch ein weiteres, von den 9–12 geringfügig abgewandeltes Bremsdrucksteuergerät, dessen Steuerkolben 4 auf der von der Betätigungsstange abgewandte Kolbenstirnseite mit einem mittig angeordneten Steuerstift 28 versehen ist, der analog zu den 11, 12 in ein zwischen der Eingangskammer 11 und der Ausgangskammer 10 angeordnetes Sperrelement 15 eintaucht, wobei in der in 13 abgebildeten Grundstellung des Steuerkolbens 4 das als Ringdichtung konzipierte Sperrelement 15 mit seinen vertikal verlaufenden Steuerschlitzen 29 im Bereich des Sperrelements 15 einen ungehinderten Durchlass zwischen der Eingangskammer 11 und der dazu koaxial ausgerichteten Ausgangskammer 10 herstellt, in die sich der Steuerkolben 4 mit seiner im Gehäuse 17 abgedichteten Betätigungsstange 16 erstreckt. Zur Einhaltung der Grundstellung sorgt die zwischen dem Steuerkolben 4 und dem (von der Betätigungsstange 16 durchdrungene) Deckel 30 angeordnete Feder 12. Gemäß der 14 ist zur Begrenzung des Bremsschlupfes die Einlass- von der Auslasskammer 11, 10 getrennt, indem der an der Betätigungsstange 16 angeordnete Linearaktuator 3 den am Steuerkolben 4 angebrachten Steuerstift 28 in Richtung der Ausgangskammer 10 verschiebt, womit die vertikalen Steuerschlitze 29 sich außerhalb des Sperrelements 15 befinden, sodass das Sperrelement 15 entlang dem Außenumfang des Steuerstifts 28 dichtet. Selbstverständlich kann die Funktion der in den sämtlichen Beispielen erwähnten Steuerschlitze 29 auch durch andere Ausführungsvarianten realisiert werden, die jeweils auf einer Kontraktion des Stift- oder Betätigungsstangenquerschnitts beruht.
Die 15, 16 zeigen jeweils einen Längsschnitt durch ein weiteres, von den 13, 14 geringfügig abgewandeltes Bremsdrucksteuergerät, das im Bereich des an der Betätigungsstange 16 angekoppelten Linearaktuators 3 mit einem Freilauf 31 versehen ist. Das Bremsdrucksteuergerät weist ansonsten einen zu dem vorangegangenen Beispiel nach 13, 14 identischen Aufbau auf, sodass bis auf den Freilauf 31 hinsichtlich der Einzelheiten auf die Erläuterung der in den 13, 14 bereits offenbarten Merkmale hingewiesen wird. Ein derartiger Freilauf kann mit jeder der aufgeführten Steuergerätevarianten kombiniert werden.
Abweichend von den voran beschriebenen Ausführungsbeispielen weist der als Motorgetriebeaggregat ausgebildet Linearaktuator 3 in 15, 16 zwischen der Betätigungsstange 16 und der Zahnstange 32 ein formschlüssiges Mittel als Freilauf 31 auf, wobei zur Realisierung des Freilaufs 31 beispielhaft ein Kopf an der Betätigungsstange 16 vorgesehen ist, der innerhalb einer in der Zahnstange 32 vorgesehenen Sackbohrung 33 axial verschiebbar aufgenommen ist, sodass gemäß der gewählten Darstellung in der 16 zur hydraulischen Begrenzung des in die Radbremse eingeleiteten Bremsdrucks sich der Steuerkolben 4 mit der Betätigungsstange 16 unter Aufhebung der Formschlussverbindung im Sinne der Freilauffunktion folglich unabhängig von der Stellung des Linearaktuators 3 innerhalb der Zahnstange 32 ungehindert verschieben kann.
Durch diese Maßnahme ist somit bei einem unzulässig hohen, vom Hauptbremszylinder 9 in das Bremsdrucksteuergerät eingeleiteten Hydraulikdruck eine ungehinderte, genau kalkulierbare Druckbegrenzung möglich, da außerhalb einer ABS-Regelung der Linearaktuator 3 (z.B. Motorgetriebeaggregates) auf den hydraulisch beaufschlagten Steuerkolben 4 nicht einwirkt. Wird jedoch eine ABS-Regelung initiiert, kann der Linearaktuator 3 analog zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen Zugkräfte zur Verstellung des Steuerkolbens 4 aufbringen.
Analog zu den Bremsdrucksteuergeräten nach den 9–14 hat das Bremsdrücksteuergerät nach 15, 16 den Vorteil, dass der Steuerkolben 4 infolge seinen hydraulisch beaufschlagten Stirnflächen bei geeigneter Flächen- und Federauslegung unter hohen Drücken selbsttätig, d.h. ohne Ansteuerung des Linearaktuators 3, gegen die Federvorspannung der Feder 12 sich derart verschiebt, dass das Sperrelement 15 zur Druckbegrenzung wirksam ist, sodass durch die Sperrwirkung ein weiterer Druckaufbau bei betätigtem Hauptbremszylinder 9 in der Radbremsleitung 2 ausgeschlossen ist. Folglich übernimmt der Steuerkolben 4 auf besonders einfache Weise die Funktion eines hydraulischen Druckbegrenzers für die Radbremse, auch wenn der Linearaktuator 3 nicht angesteuert wird.
Bezugszeichenliste

1: Hydraulikleitung
2: Radbremsleitung
3: Linearaktuator
4: Steuerkolben
5: Simulator
6: Rückschlagventil
7: Simulatorkolben
8: Simulatorfeder
9: Hauptbremszylinder
10: Ausgangskammer
11: Eingangskammer
12: Feder
13: Ringspalt
14: Radbremse
15: Sperrelement
16: Betätigungsstange
17: Gehäuse
18: Steuerschlitz
19: Steuerbohrung
20: Getriebe
21: Einsatzkörper
22: Durchgangsbohrung
23: Bohrung
24: Antriebsritzel
25: Kupplung
26: Spindelantrieb
27: Kolbenstangendichtung
28: Steuerstift
29: Steuerschlitz
30: Deckel
31: Freilauf
32: Zahnstange
33: Sackbohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

B.; Bill, K. H. (Hrsg.): Bremsenhandbuch. Vieweg-Verlag, Wiesbaden, 2004, S.188–189 [0005]

Claims

Bremsdrucksteuergerät, insbesondere für ein Zweiradfahrzeug, das in einem Hydraulikpfad zwischen einem manuell betätigbaren Hauptbremszylinder und mindestens einer Radbremse angeordnet ist, mit einem zur Bremsdrucksteuerung in einem Gehäuse angeordneten Steuerkolben, der zur Grundpositionierung von einer Feder beaufschlagt ist, sowie mit einem Aktuator zur Betätigung des Steuerkolbens, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (4) im Hydraulikpfad derart angeordnet ist, dass in der Grundposition des Steuerkolbens (4) eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder (9) und der Radbremse (14) freigegeben ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur hydraulischen Verbindung des Hauptbremszylinders (9) mit der Radbremse (14) zwischen dem Steuerkolben (4) und dem Gehäuse (17) ein vom Steuerkolben (4) absperrbarer Ringspalt (13) oder mindestens ein parallel zur Kolbenachse angeordneter Steuerschlitz vorgesehen ist, wodurch der Steuerkolben (4) in seiner Grundposition ungehindert umströmbar ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (4) im Gehäuse (17) von einer Eingangs- und einer Ausgangskammer (11, 10) begrenzt ist, wobei die Eingangskammer (11) an einer zum Hauptbremszylinder (9) führenden Hydraulikleitung (1) sowie die Ausgangskammer (10) an einer zur Radbremse (14) führenden Radbremsleitung (2) angeschlossen ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Absperrung des Ringspalts (13) oder des Steuerschlitzes zwischen dem Steuerkolben (4) und dem Gehäuse (17) ein Sperrelement (15) angeordnet ist, das entweder am Steuerkolben (4) oder im Gehäuse (17) fixiert ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (12) in der Eingangskammer(11) oder der Ausgangskammer (10) zwischen dem Steuerkolben (4) und dem Gehäuse (17) angeordnet ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (17) ein Rückschlagventil (6) angeordnet ist, das unabhängig von der Position des Steuerkolbens (4) zur Druckreduzierung in der Radbremse (14) eine hydraulische Verbindung von der Ausgangskammer (10) zur Eingangskammer (11) herzustellen vermag.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Hydraulikpfad zwischen dem Hauptbremszylinder (9) und dem Steuerkolben (4) ein Simulator (5) angeordnet ist, der ab einem durch eine Federvorspannung definierten Druck das vom Hauptbremszylinder (9) verdrängte Druckmittel in einer Simulatorkammer aufzunehmen vermag.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Simulatorkammer ein Simulatorkolben (7) eingesetzt ist, der auf der vom verdrängten Druckmittel abgewandten Kolbenseite von einer Simulatorfeder (8) beaufschlagt ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Simulator (5) entweder unmittelbar im Steuerkolben (4) integriert ist, oder als Gehäuseanbauteil zwischen dem Hauptbremszylinder (9) und der Eingangskammer (11) am Hydraulikpfad angeschlossen ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (15) als Manschetten- oder Ringdichtung ausgeführt ist, die entweder in einer Ringnut des Steuerkolbens (4) oder in einer Ringnut des an den Ringspalt (13) angrenzenden Gehäuses () aufgenommen ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (6) als ein von einer Ventilfeder beaufschlagtes Kugelventil ausgeführt ist, das in einem die Ausgangskammer (10) mit der Eingangskammer (11) verbindenden Bypasskanal eingesetzt ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (6) als ein Manschettenventil ausgeführt ist, das im Ringspalt (13) angeordnet ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (4) mit mehreren über seinem Umfang verteilten Steuerschlitzen (18) oder Steuerbohrungen (19) versehen ist, die mit einer im Ringspalt (13) fixierten Manschettendichtung zusammenwirken, die in einer Ringnut des an den Ringspalt (13) angrenzenden Gehäuses (17) aufgenommen ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (4) eine aus dem Gehäuse (17) hervorstehende Betätigungsstange (16) aufweist, die mit einem Linearaktuator (3) zusammenwirkt.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator (3) als Anbauteil am Gehäuse (17) fixiert oder teilweise in das Gehäuse integriert ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator (3) einen elektromechanischen Antrieb aufweist, der durch einen Hubmagneten oder einen Elektromotor gebildet ist, der mit einem zwischen der Betätigungsstange (16) und dem Elektromotor angeordneten Getriebe (20) zusammenwirkt.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Relativverschiebung der Betätigungsstange (16) gegenüber dem Linearaktuator (3) zwischen der Betätigungsstange (16) und dem Linearaktuator (3) ein Freilauf (31) angeordnet ist, der zur hydraulischen Begrenzung des durch die Federvorspannung maximal zulässigen Radbremsdrucks wirksam ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (4) zur hydraulischen Begrenzung des maximal zulässigen Radbremsdrucks stirnflächenseitig derart entgegen der Wirkung der Feder (12) hydraulisch beaufschlagbar ist, dass infolge einer Hubbewegung des Steuerkolbens (4) die hydraulische Verbindung zwischen der Eingangskammer (11) und der Ausgangskammer (10) getrennt ist.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trennung der hydraulischen Verbindung am Steuerkolben (4) ein Steuerstift (28) angeordnet ist, der sich in ein zwischen der Eingangskammer (11) und der Ausgangskammer (10) fixiertes Sperrelement (15) erstreckt.
Bremsdrucksteuergerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstift (28) mit Steuerschlitzen (29) oder Steuernuten versehen ist, die mit dem Sperrelement (15) zusammenwirken.