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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 drehfeste, axial verlagerbare Spindelstange mit einem Außengewinde aufweist, wobei die Gewinde ineinander greifen, um eine Rotationsbewegung des Antriebsmotors in eine Translationsbewegung der Spindelstange zum Verlagern des Druckkolbens zu wandeln.
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Stand der Technik
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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 A1 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 drehbare Spindelmutter mit einem Innengewinde und eine drehfeste Spindelstange mit einem Außengewinde auf, wobei die beiden Gewinde in Eingriff miteinander stehen, um die Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung zu wandeln. Es ist auch bekannt, Spindelgetriebe mit einem Trapezgewinde zu versehen, sodass sowohl das Innengewinde als auch das Außengewinde das Trapezgewinde ausgebildet sind und entsprechend ineinander greifen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Bremskraftverstärker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass für den Benutzer ein Notlaufbetrieb gewährleistet wird, für den Fall, dass der Antriebsmotor ein angefordertes Unterstützungsmoment nicht erbringt oder nicht schnell genug erbringen kann. In diesem Fall erlaubt es die Erfindung, dass der Benutzer einen Bremsvorgang mechanisch ohne Bremskraftunterstützung einleitet und durchführt. Weiterhin erlaubt es die Erfindung, dass die Funktionsfähigkeit der Notlauffunktion auf einfache Art und Weise prüfbar ist, sodass der Benutzer beispielsweise gewarnt werden kann, wenn die Notfallfunktion defekt ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Spindelmutter eine Außenverzahnung aufweist, die in Eingriff mit einer Innenverzahnung eines koaxial zu der Spindelmutter angeordneten Antriebshohlrads des Getriebes steht, dass die Spindelmutter axial zu dem Antriebshohlrad verlagerbar ist, und dass sich Zahnflanken der Zähne der Innenverzahnung und der Außenverzahnung bis auf zumindest eine erste Zahnflanke mindestens eines Zahns, die sich in einem ersten Axialabschnitt in ihrer Längserstreckung in Richtung einer gegenüberliegenden Zahnflanke führend erstreckt, axial erstrecken. Die Spindelmutter ist also axial bezüglich des Antriebshohlrads verschiebbar. Dies wird im Wesentlichen durch die axiale Erstreckung der Zahnflanken der Zähne von Innenverzahnung und Außenverzahnung gewährleistet. Dabei wird trotz einer axialen Verschiebung der Spindelmutter zu dem Antriebshohlrad eine Drehmitnahme der Spindelmutter durch das Antriebshohlrad gewährleistet. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass die Zähne der Außenverzahnung eine größere Länge aufweisen als die Zähne der Innenverzahnung, sodass die Spindelmutter bei Aufrechterhaltung der Drehmitnahme durch das Antriebshohlrad hindurch axial verschiebbar ist. Durch die Verschiebbarkeit wird gewährleistet, dass ein Fahrer beispielsweise durch Betätigen des Bremspedals, das mechanisch mit dem Druckkolben durch die Spindelstange verbunden ist, eine Bremskraft mechanisch in den Hauptbremszylinder übertragen kann, ohne das Getriebe oder den Bremskraftverstärker zu beschädigen, indem er die Spindelstange mit der Spindelmutter axial in dem Antriebshohlrad verschiebt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Spindelstange den Druckkolben des Hauptbremszylinders bildet. Dadurch, dass sich zumindest eine erste Zahnflanke mindestens eines Zahns in einem ersten Axialabschnitt abweichend von der Axialerstreckung der übrigen Zahnflanken erstreckt, weist die Verzahnung an dem ersten Axialabschnitt einen Bereich auf, in welchem das Aufeinandertreffen einander gegenüberliegender Zahnflanken nicht nur eine Kraft in Umfangsrichtung, also ein Drehmoment, überträgt, sondern darüber hinaus auch eine auf die Spindelmutter wirkende Axialkraft erzeugt, durch welche die Spindelmutter axial verschiebbar ist beziehungsweise verschoben wird. Die erste Zahnflanke weist dazu in dem ersten Axialabschnitt in ihrer Längserstreckung bevorzugt eine Krümmung oder eine Schräge auf, die sich derart in Richtung der gegenüberliegenden Zahnflanke erstreckt, dass dann, wenn die erste Zahnflanke, beispielsweise eines Zahns der Außenverzahnung, auf die gegenüberliegende Zahnflanke eines Zahns der Innenverzahnung trifft, die Spindelmutter axial verschoben wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Zahnflanke in dem ersten Axialabschnitt in einem Winkel von der Axialerstreckung abweicht. Dadurch weist die erste Zahnflanke in dem ersten Axialabschnitt eine in dem Winkel von der Axialerstreckung abweichende Schräge auf. Damit ändert sich der Verlauf der Zahnflanke und des Zahns in der Längserstreckung. Durch die Ausbildung der Schräge, die in einem vorbestimmten Winkel von der Axialerstreckung abweicht, ist auf einfache Art und Weise eine Einrichtung geschaffen, welche die Verzahnung in eine Art Gewinde wandelt. Der Winkel ist dabei derart gewählt, dass zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung eine Selbsthemmung sicher verhindert ist und eine axiale Verschiebung der Spindelmutter durch Verdrehen von Außenverzahnung zu Innenverzahnung gewährleistet ist. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Winkel derart gewählt ist, dass dann, wenn die erste Zahnflanke gegen die gegenüberliegende Zahnflanke verdreht wird, eine die Spindelmutter axial verlagernde Kraft erzeugt wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich eine zweite Zahnflanke des mindestens einen Zahns, der die erste Zahnflanke, die in dem ersten Axialabschnitt von der Axialerstreckung abweicht, sich in ihrer Längserstreckung durchgehend axial erstreckt. Dadurch weist der betroffene Zahn eine axial durchgehende Zahnflanke sowie eine in dem ersten Axialabschnitt von der Axialerstreckung abweichende Zahnflanke auf. Der Zahn ist insofern über seine Längserstreckung gesehen nicht symmetrisch ausgebildet. Insbesondere wird durch diese Ausführungsform erreicht, dass der erste Zahn in dem ersten Axialabschnitt eine Vergrößerung seiner Zahnbreite aufweist beziehungsweise erfährt. Dadurch, dass sich die zweite Zahnflanke durchgehend axial erstreckt, wird außerdem erreicht, dass in einer ersten Drehrichtung, in welcher sich nur axial erstreckende Zahnflanken aufeinandertreffen, nur ein Drehmoment und in einer zweiten Drehrichtung zusätzlich aufgrund des ersten Axialabschnitts eine Axialkraft übertragen beziehungsweise erzeugt werden.
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Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die jeweils einander gegenüberliegenden Zahnflanken der ineinandergreifenden Zähne von Außenverzahnung und Innenverzahnung zumindest im Wesentlichen komplementär zueinander ausgebildet sind. Weist beispielsweise die erste Zahnflanke der Außenverzahnung den ersten Axialabschnitt auf, so weist eine der ersten Zahnflanke gegenüberliegende Zahnflanke eines Zahns der Innenverzahnung einen zu dem ersten Axialabschnitt komplementären Axialabschnitt auf, wobei der Axialabschnitt der gegenüberliegenden Zahnflanke von der ersten Zahnflanke wegführend ausgerichtet ist. Die gegenüberliegenden Zahnflanken verlaufen somit zumindest im Wesentlichen parallel zueinander. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Axialabschnitt länger oder kürzer als der Axialabschnitt der gegenüberliegenden Zahnflanke ausgebildet ist. Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass die komplementär zueinander ausgebildeten Axialabschnitte der gegenüberliegenden Zahnflanken in einer Ausgangsstellung axial versetzt zueinander angeordnet sind, sodass beim Verdrehen von Außengewinde und Innengewinde zueinander derart, dass die beiden Axialabschnitt aufeinander treffen, diese aufeinander abgleiten, bis die benachbarten Zähne mit ihren sich axial erstreckenden Axialabschnitten aneinander anliegen. Durch die Länge und Schräge des ersten Axialabschnitts wird somit auch die axiale Verschiebbarkeit der Spindelmutter begrenzt beziehungsweise definiert.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste Zahnflanke mehrere, insbesondere alle Zähen des Innengewindes oder des Außengewindes in dem ersten Axialabschnitt jeweils in dem Winkel von der Axialerstreckung abweicht. Dadurch, dass der erste Axialabschnitt an mehreren oder allen ersten Zahnflanken beziehungsweise an mehreren Zähnen ausgebildet ist, wird eine gleichmäßige Belastung der Verzahnung und eine gleichmäßige axiale Krafterzeugung gewährleistet. Unter den ersten Zahnflanken von Zähnen des Innengewindes oder Außengewindes sind jeweils die auf der gleichen Seite liegenden Zahnflanken der Zähne zu verstehen, die in dieselbe Drehrichtung weisen. Weisen die ersten Zahnflanken mehrere oder aller Zähen des jeweiligen Gewindes die zuvor beschriebene Schräge auf, so ist gewährleistet, dass die Axialkraft sicher und gleichmäßig in die Spindelmutter zu ihrer Verlagerung eingeleitet wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Außenverzahnung und die Innenverzahnung zwischen den einander gegenüberliegenden Zahnflanken ein Mindestspiel aufweisen, das ein Verdrehen von Spindelmutter zu Antriebshohlrad ermöglicht. Dieses Spiel erlaubt es, dass eine axiale Verschiebung der Spindelmutter durch ein Verdrehen des Antriebshohlrads ohne eine Betätigung der Spindelstange erfolgt. Das Spiel zwischen den Zahnflanken definiert dabei den maximalen Weg, um welchen die Spindelmutter gegenüber dem Antriebshohlrad durch ein von dem Antriebshohlrad eingeleitetes Drehmoment axial verschiebbar ist.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der erste Axialabschnitt ein Endabschnitt der Außenverzahnung oder der Innenverzahnung ist. Dadurch ist die Herstellung der Außenverzahnung und Innenverzahnung einfach und kostengünstig realisierbar, weil eine Abweichung von dem ansonsten axial verlaufenden Zahnprofil nur in dem Endabschnitt vorliegt. Insbesondere ist vorgesehen, dass der erste Axialabschnitt derart ausgebildet ist, dass der betroffene Zahn der Innenverzahnung zu seinem axialen Ende hin in dem Endabschnitt in seiner Zahnbreite zunimmt, während der dazu komplementäre Zahn der Außenverzahnung zu dem Ende hin in seiner Zahnbreite abnimmt, oder anders herum.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Getriebe wenigstens ein Federelement zugeordnet ist, welches einen Axialanschlag der Spindelmutter gegen das Antriebshohlrad axial drängt. Durch das Federelement wird die Spindelmutter somit in eine Ausgangslage bewegt, in welcher der Axialanschlag an dem Antriebshohlrad anliegt. Die Zahnflanken sind derart ausgebildet, dass ausgehend von dieser Ausgangslage bei einem Verdrehen des ersten Axialabschnitts gegen die gegenüberliegende Zahnflanke die Spindelmutter entgegen der Kraft des Federelements axial verschoben wird. Dadurch ist eine automatische Rückstellung nach der Verschiebung der Spindelmutter gewährleistet.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Spindelmutter wenigstens ein Wegsensor zugeordnet ist, der die axiale Verlagerung der Spindelmutter überwacht. Mittels des Wegsensors ist erfassbar, ob das Verdrehen des Antriebshohlrads zu einer gewünschten axialen Verlagerung der Spindelmutter führt. Nur dann, wenn bei einer entsprechenden Ansteuerung des Antriebsmotors erfasst wird, dass die Spindelmutter axial verlagert wurde, kann davon ausgegangen werden, dass der Notbetrieb des Bremskraftverstärkers einsatzbereit ist, weil die Spindelmutter axial zum Antriebshohlrad verschiebbar ist. Sollte erfasst werden, dass die Spindelmutter axial nicht verschoben wurde, trotz Ansteuerung des Elektromotors, so kann darauf geschlossen werden, dass Spindelmutter und Antriebshohlrad axial aneinander haften und damit ein Notlaufbetrieb des Bremskraftverstärkers nicht zur Verfügung steht. Zweckmäßigerweise wird in diesem Fall dem Benutzer eine Warnmeldung und der Hinweis auf den notwendigen Besuch einer Werkstatt angezeigt.
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Die erfindungsgemäße Bremseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich durch den erfindungsgemäßen Bremskraftverstärker aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Spindelstange als Druckkolben des Hauptbremszylinders ausgebildet ist, wodurch eine besonders kompakte Bremskrafteinrichtung zur Verfügung gestellt wird.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
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1 einen Bremskraftverstärker in einer vereinfachten Darstellung,
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2A und 2B eine vergrößerte Detailansicht des Bremskraftverstärkers in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen und
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3 ein alternatives Verfahren zum Bestimmen einer Notlaufeigenschaft des Bremskraftverstärkers.
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1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung einen Bremskraftverstärker für einen hier nicht näher dargestellten Hauptbremszylinder eines Kraftfahrzeugs. Der Bremskraftverstärker 1 weist einen hier vereinfacht dargestellten Antriebsmotor 2 auf, der als Elektromotor ausgebildet ist und durch ein Getriebe 3 mit einem Druckkolben 4 wirkverbunden. Der Druckkolben 4 ist dabei vorliegend nur Abschnittsweise und einem Längsschnitt dargestellt. Der Druckkolben 4 ist als Hohlstange ausgebildet, die ein Außengewinde aufweist. Axial ist der Druckkolben 4 einendig mit dem Hauptbremszylinder und anderendig mit einem Bremspedal des den Bremskraftverstärker 1 aufweisenden Kraftfahrzeugs mechanisch verbunden. Der Druckkolben 4 ist dabei axial verlagerbar ausgebildet, um bei Betätigen des Bremspedals eine Kraft auf den Hauptbremszylinder zu dessen Betätigung auszuüben.
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Der Druckkolben 4 bildet durch das Außengewinde 5 eine Spindelstange, auf welcher eine Spindelmutter 6 drehbar angeordnet ist. 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 des die Spindelstange bildenden Druckkolbens 4, wie durch einen Pfeil 9 gezeigt.
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Die Spindelmutter 6 weist außerdem eine Außenverzahnung 10 auf, mit mehreren sich zumindest im Wesentlichen nur axial erstreckenden Zähnen. Weiterhin weist die Spindelmutter 6 an einem Ende einen Axialanschlag 11 auf, der einen konusförmigen Längsschnitt aufweist.
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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 15 wirkverbunden ist, das eine Übersetzungsstufe aufweist und mit einem Antriebsritzel 14 des Elektromotors 2 wirkverbunden ist.
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Wird der Elektromotor 2 angesteuert, so wird ein Drehmoment auf das Antriebshohlrad 12 ausgeübt, welches durch die Innenverzahnung 13 die Spindelmutter 6 mitnimmt und in eine Rotationsbewegung versetzt. Weil die Spindelstange beziehungsweise der Druckkolben 4 drehfest gelagert sind, wird durch die Drehung der Spindelmutter 6 eine Axialbewegung des Druckkolbens 4 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 den Druckkolben 4 aufgrund der axialen Verlagerbarkeit der Spindelmutter 6 bezüglich des Antriebshohlrads 12 rein mechanisch zu betätigen. Dabei drückt er die Spindelmutter 6 axial durch das Antriebshohlrad 12 entgegen der Kraft des Federelements 16, das die Spindelmutter 6 mit dem Axialanschlag 11 gegen das Antriebshohlrad 12 drängt, 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 des Ausgangszustands.
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2A und 2B zeigen in einer schematischen Darstellung die ineinandergreifende Innenverzahnung 13 des Antriebshohlrads 12 mit der Außenverzahnung 10 der Spindelmutter 6 im Bereich des Axialanschlags 11. Durch das Federelement 16 ist die Spindelmutter 6 mit dem Axialanschlag 11 bis an das Antriebshohlrad 12 geschoben, sodass die Außenverzahnung 10 und die Innenverzahnung 13 an dem Axialanschlag 11 bündig zueinander enden.
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Die Außenverzahnung 10 weist mehrere über den Außenumfang der Spindelmutter 6 verteilt angeordnete Zähne 17 auf, die jeweils eine erste Zahnflanke 18 und eine zweite Zahnflanke 19 aufweisen. Die beiden Zahnflanken 18 und 19 liegen jeweils auf den voneinander angewandten Seiten des jeweiligen Zahns 17 und erstrecken sich im Wesentlichen axial beziehungsweise parallel zur Rotationsachse der Spindelmutter 6, die in 2A und 2B durch eine Strich-Punkt-Linie angedeutet ist. Die jeweils erste Flanke 18 der Zähne 17 der Außenverzahnung 10 weist in einem an den Axialanschlag 11 grenzenden Axialabschnitt A einen von der Axialerstreckung abweichenden Verlauf auf. Vorliegend ist vorgesehen, dass in dem Axialabschnitt A die jeweils erste Zahnflanke 18 in einem vorgegebenen Winkel α in ihrer Längserstreckung von der Axialerstreckung abweicht. Dabei ist der Winkel α wie folgt zu wählen: α > arctan (μ) × fS, wobei fS ein zu wählender Sicherheitsfaktor und μ der Reibungskoeffizient zwischen Innenverzahnung 13 und Außenverzahnung 10 ist. Der Reibungskoeffizient μ kann berechnet und empirisch ermittelt werden. Der Winkel α ist dabei derart gewählt, dass die Zahnbreite des jeweiligen Zahns 17 in Richtung des Axialanschlags 11 zunimmt. Die rückwärtige beziehungsweise zweite Zahnflanke 19 des jeweiligen Zahns 17 ist hingegen durchgehend gerade beziehungsweise axial erstreckend ausgebildet.
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Die Innenverzahnung 13 weist ebenfalls mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Zähne 20 auf, von denen in den 2A und 2B lediglich drei Stück gezeigt sind. Auch die Zähne 20 weisen jeweils eine erste Flanke 21 und eine zweite Flanke 22 auf. Die ersten Zahnflanken 18, 22 sind die Zahnflanken, die in einer ersten Drehrichtung aneinander liegend ein Drehmoment übertragen, und die zweiten Zahnflanken 19, 21 liegen in entgegengesetzter Drehrichtung aneinander an, um ein Drehmoment zu übertragen. Es liegen sich somit immer die Zahnflanken 18 und 22 beziehungsweise 19 und 21 der benachbarten Zähne 17, 20 der Außenverzahnung 10 und der Innenverzahnung 13 einander gegenüber. Die Zahnflanken 21 der Zähne 20 erstrecken sich dabei ebenfalls durchgehend axial, wie auch die Zahnflanken 19, die jeweils den Zahnflanken 21 gegenüberliegen. Die Zahnflanken 22 der Zähne 20 weisen ähnlich der Zahnflanken 18 in einem an den Axialanschlag 11 angrenzenden Axialabschnitt B einen von dem sich axial erstreckenden Verlauf abweichenden Verlauf auf. Dabei ist vorgesehen, dass in dem Axialabschnitt B die jeweilige Zahnflanke 22 in dem gleichen Winkel α von dem axialen Verlauf abweicht, wie die Zahnflanken 18, wobei jedoch der Winkel α derart gewählt ist, dass die Breite der Zähne 20 zu dem Axialanschlag 11 hin abnimmt.
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Durch die beschriebene Ausbildung der Zähne 17 und 20 wird erreicht, dass diese insbesondere im Endabschnitt zu dem Axialanschlag 11 hin komplementär zueinander ausgebildet sind. In der Ausgangsstellung, wie sie in 2A gezeigt ist, und die durch das Federelement 16 bewirkt wird, wie zuvor bereits beschrieben, enden die Zähne 17 und 20 axial bündig zueinander an dem Axialanschlag 11. Zwischen den Zähnen 17 und 20 ist dabei in Umfangsrichtung gesehen ein Spiel a vorhanden, wodurch die Spindelmutter 6 um einen kleinen Winkel zum Antriebshohlrad 12 zur Überwindung des Spiels verdrehbar ist, ohne dass ein Drehmoment übertragen wird. Es ist somit ein Leerweg zwischen Spindelmutter 6 und Antriebshohlrad 12 vorhanden.
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Im Normalbetrieb, wenn also durch den Bremskraftverstärker 1 eine zusätzliche Bremskraft auf den Druckkolben beziehungsweise die Spindelachse 4 ausgeübt werden soll, wird der Antriebsmotor 2 derart angesteuert, dass das Antriebshohlrad 12 gemäß Pfeil 23 derart angetrieben wird, dass die sich durchgehend axial erstreckenden Zahnflanken 21, 19 aneinander anliegen, wie in 2A gezeigt. Somit wird leidglich ein Drehmoment auf die Spindelmutter 6 übertragen, wodurch die Spindelstange 4 gezielt verschoben wird.
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Wie in 1 ersichtlich, erstreckt sich die Außenverzahnung 10 der Spindelmutter 6 über einen im Vergleich zum Hohlrad 12 axialen langen Bereich beziehungsweise Abschnitt. Die Spindelmutter 6 ist wie bereits erwähnt, axial bezüglich des Antriebshohlrads 12 verschiebbar. Dies hat den Vorteil, dass dann, wenn der Fahrer eine Bremskraft auf das Bremspedal aufbringt, unabhängig von dem Antriebsmotor 2 die Spindelstange verschieben beziehungsweise den Druckkolben 4 des Hauptbremszylinders betätigen kann. Dies wird dadurch erreicht, dass bei einer Betätigung unabhängig vom Antriebsmotor 2 die Spindelmutter 6 axial bezüglich des Antriebshohlrads 12 in Richtung des Hauptbremszylinders verschoben wird, wie durch den Pfeil 9 in 1 gezeigt. Um zu prüfen, ob diese Notlauffunktion zur Verfügung steht, ist die vorliegende Ausbildung der Zähne 17 und 20 vorgesehen.
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Zum Testen, ob die Notlauffunktion zur Verfügung steht, wird der Antriebsmotor 2 in die entgegengesetzte Richtung angesteuert, sodass das Antriebshohlrad 12 in die entgegengesetzte Richtung, also entgegen der Richtung des Pfeils 23, verdreht wird. Aufgrund des Flankenspiels zwischen den benachbarten Zähnen 17 und 20 führt dies dazu, dass zunächst die einander gegenüberliegenden Zahnflanken 21 und 19 in Anlagekontakt zueinander gelangen.
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Aufgrund der vorteilhaften Ausbildung mit den schrägverlaufenden Zahnflanken 22 und 18 im Bereich der Axialabschnitte A und B geschieht dabei Folgendes: Weil der Axialabschnitt B der Außenverzahnung kürzer gewählt ist als der Axialabschnitt A, kommen zunächst die schrägverlaufenden Abschnitte der Zahnflanken 22 und 18 in Anlagekontakt. Weil aufgrund ihrer schrägen Ausrichtung in Bezug zur Axialerstreckung der Spindelmutter 6 zusätzlich zu einem Drehmoment auch eine Axialkraft erzeugt wird, die in Richtung des Federelements 16 beziehungsweise in Richtung des Axialanschlags 11 wirkt, wird durch die Drehung des Antriebshohlrads 12 die Spindelmutter 6 ein Stück weit entgegen der Kraft des Federelements 16 axial verlagert, wie in 2B gezeigt. Dabei wird die Spindelmutter 6 derart weit axial verlagert, bis die Zähne 17, 20 mit ihren jeweils axial verlaufenden Zahnflankenabschnitten aneinander anliegen und keine weitere Axialkraft mehr erzeugt werden kann. Damit wird der Weg b, um welchen die Spindelmutter 6 axial verlagerbar ist, durch den Winkel α und das Spiel zwischen den benachbarten Zähnen 17, 20 der Innenverzahnung 13 und der Außenverzahnung 10 definiert.
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Der Spindelmutter 6 ist zweckmäßigerweise gehäusefest ein Wegsensor 24 zugeordnet, der die axiale Verlagerung der Spindelmutter 6 überwacht. Erfasst der Wegsensor 24 in dem Testbetrieb, dass die Spindelmutter 6 um den vorgegebenen beziehungsweise erwarteten Weg b verlagert wurde, so wird die Funktionsfähigkeit der Notlauffunktion festgestellt. Wird jedoch erfasst, dass die Spindelmutter 6 trotz entsprechender Ansteuerung des Antriebsmotors 2 nicht axial verlagert wurde, wird festgestellt, dass die Drehmitnahme, die durch das Innengewinde 13 und das Außengewinde 10 gebildet ist, klemmt und ein Durchdrücken der Spindelmutter 6 den Notbetrieb nicht möglich sein würde. Entsprechend wird zweckmäßigerweise dem Fahrer eine Warnmeldung ausgegeben.
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Der Wegsensor 24 kann dazu beispielsweise eine Stirnseite der Spindelmutter 6 berührungsfrei, insbesondere optisch, erfassen, und dadurch eine Bewegung der Spindelmutter 6 überwachen.
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Alternativ oder zusätzlich ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass ein Drehwinkel des Antriebsmotors 2 sowie ein Betriebsstrom des Antriebsmotors 2 bei der Ansteuerung für den Testbetrieb überwacht werden.
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3 zeigt dazu ein Diagramm, in welchem über die Zeit t der Drehwinkel φ, der Strom I sowie der angenommene Weg b eingezeichnet sind. Aus dem aktuellen Strom I und dem Drehwinkel φ lässt sich der axiale Verfahrweg b sowie das eingebrachte Drehmoment bestimmen. Durch die in dem Getriebe 3 vorhandenen Spiele lässt sich eine Zielkurve für das Drehmoment ableiten, welche mit der tatsächlich gemessenen Kurve verglichen werden kann. Als Bestimmungswert für das Drehmoment wird dabei der aktuell fließende Strom I des Antriebsmotors 2 gemessen. Weicht der gemessene Strom I zu weit von dem erwarteten Strom I ab, wie in 3 gezeigt, so wird darauf geschlossen, dass die Freigängigkeit nicht gewährleistet ist und insofern ein verringerter Verfahrweg b' diagnostiziert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012014361 A1 [0002]
