DE102016220982A1

DE102016220982A1 - Pedalwegsimulator

Info

Publication number: DE102016220982A1
Application number: DE102016220982.5A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Briesewitz; Dieter Dinkel; Joseph Dolmaya
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2036-10-26
Also published as: DE102016220982B4

Abstract

Um zu einer kurzen Bauweise eines Pedalwegsimulators zu gelangen, weist dieser einen topfförmigen Simulatorkolben (11) auf, in dem sich ein Simulatorpaket, bestehend aus einer Gummifeder (23) und einer Zylinderfeder (24), befindet.In der Gummifeder (23) befindet sich ein Freiraum (25), in dem die Zylinderfeder (24) angeordnet ist, dabei aber über die Frontseite der Gummifeder (23) hinausragt, so dass bei einer druckbedingten Verschiebung des Simulatorkolbens (11) zunächst die Zylinderfeder (24) zusammengedrückt wird und danach, sobald sich der Simulatorkolben (11) an die Frontseite der Gummifeder angelegt hat, die Gummifeder (23) belastet wird.Die Pedalwegcharakteristik wird daher zunächst von der Charakteristik der Zylinderfeder (24) und dann von der Charakteristik der Gummifeder (23) bestimmt, so dass Pedalwegcharakteristik zunächst leicht proportional ansteigt und dann einen steilen Widerstand bildet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pedalwegsimulator für eine hydraulische, wenigstens einen Bremskreis aufweisende Bremsanlage mit einem einen Aufnahmeraum aufweisenden Gehäuse, einem Simulatorkolben, der gedichtet gegenüber der Innenwand des Aufnahmeraumes geführt ist, und der den Aufnahmeraum in eine Simulatorkammer am Boden des Aufnahmeraumes, die einen Anschluss zu dem wenigstens einen Bremskreis aufweist, und eine Federkammer teilt, in der sich ein Simulatorfederpaket befindet, das aus einer Zylinderfeder und einer Gummifeder besteht und das sich an dem Simulatorkolben abstützt.
Derartige Pedalwegsimulatoren werden u. a. in Bremsanlagen eingesetzt, deren Hauptzylinder nicht mit einem Bremskraftverstärker versehen sind. Vielmehr weist die Bremsanlage einen motorbetriebenen Druckmittelgeber auf, der das für eine Bremsung benötigte Druckmittel in die Bremskreise der Bremsanlage fördert.
Die geförderte Druckmittelmenge richtet sich nach dem von einem Sensor gemessenen Bremspedalweg eines Bremspedals, der bei solchen Bremsanlagen mit dem Hauptbremszylinder gekoppelt ist, um bei einem Ausfall des Druckmittelgebers eine konventionelle Bremsung mit Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder durchführen zu können.
Um bei einer gesteuerten Bremsung dem Fahrer eine Rückwirkung mit einer Kraftwegkennlinie zu vermitteln, die dem bei Bremsanlagen mit Bremskraftverstärkern entspricht, ist der Hauptbremszylinder an einen so genannten Pedalwegsimulator angeschlossen, der Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder gegen die Kraft eines Simulatorfederpaketes aufnimmt.
Um eine Pedalkraftkennlinie zu realisieren, bei der mit Betätigung des Pedals zunächst nur geringe Pedalkräfte aufgebracht werden müssen, die aber ab einem bestimmten Pedalweg stark ansteigen, besteht das Simulatorfederpaket aus einer Zylinderfeder für den proportionalen anfänglichen Bereich und einer Gummifeder in Form eines Gummiblocks, der den Anstiegsbereich simuliert.
Bei herkömmlicher Bauweise gemäß der DE 10 2014 009 080 A1 sind diese beiden Federn durch einen Zwischenkolben voneinander getrennt, wobei die Zylinderfeder in einer Vertiefung an der Stirnseite des Zwischenkolbens, der dem Simulatorkolben zugewandt ist, angeordnet ist.
Im Proportionalbereich wird zunächst die Zylinderfeder zusammengedrückt, bis der Zwischenkolben sich an den Simulatorkolben anlegt. Ab dann wird der weitere Pedalweg durch die Federcharakteristik der Gummifeder bestimmt, die, da sie wesentlich härter ist als die Zylinderfeder, den steilen Anstieg in der Pedalwegcharakteristik erzeugt.
Die bisherigen Simulatoren weisen daher einen hohen Bauaufwand auf, da der Zwischenkolben in dem Simulatorkolben geführt ist und der daher eine große axiale Länge aufweist, die wiederum die Baulänge des Simulators vergrößert.
Die Erfindung beruht somit auf der Aufgabe, eine kompakte Bauweise des Simulators zu realisieren.
Zur Lösung des Problems sieht die Erfindung vor, dass die Gummifeder einen zentralen Freiraum aufweist, der zum Simulatorkolben hin offen ist, dass in dem Freiraum die Zylinderfeder angeordnet ist und dabei über die dem Simulatorkolben zugewandten Frontseite der Gummifeder hinausragt.
Durch die Verlagerung der Zylinderfeder in die Gummifeder wird die Baulänge des Simulators deutlich verkürzt. Bei dieser Bauweise wird zunächst die Zylinderfeder zusammengedrückt, bis die Frontseite der Gummifeder am Simulatorkolben anliegt. Ab diesem Punkt wird die Fußpedalwegkennlinie von der Federcharakteristik allein der Gummifeder bestimmt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Freiraum in der Gummifeder einen Boden, an dem sich die Zylinderfeder abstützt. Bei dieser Bauweise sind die beiden Federn somit hintereinander geschaltet.
Um eine Beschädigung der Gummifeder durch die Zylinderfeder zu vermeiden, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Freiraum innerhalb der Gummifeder von einer Topfhülse ausgekleidet ist, in der die Zylinderfeder angeordnet ist.
Dabei liegt der Boden der Topfhülse am Boden des Freiraumes an.
Die Stirnfläche der Gummifeder, die dem Simulatorkolben zugewandt ist, ist bevorzugt mit einer Erhebung versehen, die besonders bevorzugt die Öffnung des Freiraumes ringförmig umgibt. Dadurch wird erreicht, dass die Gummifeder in der anfänglichen Belastung zunächst nur einen kleinen Widerstand erzeugt. De Übergang zwischen dem Proportionalbereich und dem Anstiegsbereich erfolgt dadurch nicht abrupt.
Die Bauweise kann noch weiter verkürzt werden, in dem der Simulatorkolben bevorzugt topfförmig und vorzugsweise als Tiefziehteil ausgeführt ist, wobei die Außenseite des Topfbodens an einem Absatz im Gehäuse des Pedalwegsimulators anliegt, die Topfwände von diesem Absatz weg weisen und die Gummifeder umgeben.
Der Pedalwegsimulator wird bei den Bremsanlagen der oben genannten Art bevorzugt in einem so genannten Ventilblock untergebracht, in dem auch die weiteren Elemente der Bremsanlage, wie Ventile und der schon erwähnte Druckmittelgeber angeordnet sind.
Das Gehäuse wird also durch diesen Ventilblock dargestellt, wobei der Aufnahmeraum durch eine Bohrung erzeugt wird, die von einer Seitenfläche des Ventilblockes ausgeht.
Die Öffnung in dieser Seitenfläche wird von einem Deckel verschlossen, der gemäß der vorliegenden Erfindung in die Öffnung eingestemmt wird. Eine kosten- und montageaufwändige Verschraubung wird dadurch vermieden.
Im Folgenden wird anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert. Dazu zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Bremsanlage und
2 im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pedalwegsimulators.

Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen:
Die Bremsanlage besteht aus einem Tandemhauptbremszylinder 1, der von einem Pedal 2 betätigt wird.
An die beiden Kammern des Tandemhauptbremszylinders 1 ist jeweils ein Bremskreis 3, 4 angeschlossen, die mit Radbremsen 5 verbunden sind.
Der Tandemhauptbremszylinder 1 steht weiterhin mit einem Vorratsbehälter 6 in Verbindung. Mit einer Vielzahl von Ventilen (Ein- und Auslassventile, Trennventile 7) kann der Druck in den Radbremsen 5 individuell und ggf. auch unabhängig von einer Pedalbetätigung gesteuert werden.
Bei einer Art von Steuerung wird der Tandemhauptbremszylinders 1 von den Radbremsen getrennt, indem die Trennventile 7 geschlossen werden und anstelle des Tandemhauptbremszylinders 1 ein motorbetriebener Druckmittelgeber 8 an die Bremskreise 3, 4 angeschlossen wird.
Da der Betätigungsweg des Pedals 2 mittels eines Pedalwegsensors 9 gemessen wird, kann abhängig vom ermittelten Pedalweg der Druckmittelgeber 8 angesteuert werden, der eine entsprechende Menge Druckmittel zu den Radbremsen 5 verschiebt, um dort einen Bremsdruck aufzubauen.
Diese Steuerung kann von einer Antiblockierregelung oder Bremsschlupfregelung oder jeder anderen Art einer automatischen Bremsung überlagert werden.
Um auch bei einem von den Radbremsen abgetrennten Hauptbremszylinder jedem Pedalweg eine Pedalkraft zuzuordnen, ist ein Pedalwegsimulator 10 an die auf dem Pedalkolben folgende Kammer im Tandemhauptbremszylinder 1 angeschlossen. Dieser ist in der 1 schematisch angedeutet und besteht aus einem Simulatorkolben 11, der im Gehäuse des Pedalwegsimulators 10 eine Simulatorkammer 12, die mit der Bremszylinderkammer verbunden ist und eine Federkammer voneinander trennt, in der sich ein Simulatorfederpaket 13 befindet, das sich an der Rückseite des Simulatorkolbens 11 abstützt.
Erfindungsgemäß kann nun der Pedalwegsimulators 10 gemäß 2 wie folgt ausgeführt werden:
Ein Ventilblock 14, in dem sich die zuvor genannten Teile der Bremsanlage befinden, bildet das Gehäuse des Simulators 10. Dazu ist - ausgehend von einer Seite des Ventilblockes 14 eine Sackbohrung in den Ventilblock 14 eingebracht, der einen Aufnahmeraum 15 bildet. In dem Aufnahmeraum 15 befindet sich der Simulatorkolben 11, der aus einem topfförmigen Tiefziehteil besteht und gegenüber der Innenwand des Aufnahmeraumes 15 gedichtet ist. Dazu liegt in der Innenwand des Aufnahmeraumes 15 in einer Nut eine Dichtungsmanschette 16. Der Simulatorkolben 11 liegt an einem Absatz des Aufnahmeraumes 15 an, wobei - um eine gleichmäßige Füllung zu erreichen - am Boden des Tiefziehteiles Ausprägungen 17 vorhanden sind.
Außerdem besitzt der Boden des Aufnahmeraumes 15 eine Vertiefung 18, die über eine Bohrung in dem Ventilblock 14 Verbindung zum Tandemhauptbremszylinder 1 hat.
Der Bereich zwischen dem Boden des Aufnahmeraumes 15 und dem Boden des Simulatorkolbens 11 bildet die Simulatorkammer 12.
Der Raum hinter dem Simulatorkolben 11 bildet eine Federkammer 21, die von einem Deckel 22 verschlossen ist, der in den Öffnungsrand der oben erwähnten Sackbohrung eingestemmt ist. Das Simulatorfederpaket 13 besteht aus einer Gummifeder 23, die die Form eines Zylinders hat und einer Zylinderfeder 24, die in einem Freiraum 25 innerhalb der Gummifeder 23 angeordnet ist, wobei der Freiraum 25 einen Boden besitzt und somit ein Sackloch bildet, dessen Öffnung zum Simulatorkolben 11 weist.
Die Zylinderfeder 24 wird von einer Topfhülse 26 mit einem Boden aufgenommen, wobei sich der Boden der Topfhülse 26 am Boden des Freiraumes 25 anlegt, während die offene Seite der Topfhülse zum Simulatorkolben 11 weist.
Auf der dem Simulatorkolben 11 zugewandeten Stirnseite der Gummifeder 23 befindet sich eine ringförmige Erhebung 27, die sich bei einer Betätigung des Pedalwegsimulators über den Proportionalbereich hinaus an den Simulatorkolben 11 anlegt.
Der Freiraum 25 ist an seinem offenen Ende konisch erweitert, so dass ein keilförmiger Zwischenraum zwischen der Wand der Topfhülse 26 und der Wand des Freiraumes 25 entsteht. Der Rand der Topfhülse 26 springt gegenüber der Stirnfläche der Gummifeder 23 zurück, während die Zylinderfeder 24 über die Stirnfläche der Gummifeder 23 hinausragt und am Simulatorkolben 11 anliegt.
Wenn sich nun in der Simulatorkammer 12 ein Druck aufbaut, wird der Simulatorkolben 11 gemäß der Darstellung nach links verschoben, wobei zunächst die Zylinderfeder 24 zusammengedrückt wird, bis der Federweg dem ursprünglichen Abstand zwischen dem Simulatorkolben 11 und der Frontseite der Gummifeder entspricht.
Die Federcharakteristik der Zylinderfeder 24 ist weich, so dass sich ein proportionaler Zusammenhang mit geringer Steigung zwischen dem Weg des Simulatorkolbens 11 und dem Anstieg des Druckes in der Simulatorkammer 12 ergibt. Dies entspricht dem Proportionalabschnitt der Pedalwegcharakteristik.
Sobald der Simulatorkolben 11 an der Gummifeder 23 anliegt, wird der Druck in der Simulatorkammer 12 auf die Gummifeder übertragen, die mit ihrer harten Charakteristik einen steilen Anstieg der Pedalwegcharakteristik bewirkt.
Daher ist für die Gummifeder 23 auch nur ein kurzer Federweg notwendig, der sich aus dem Abstand des Randes der Topfhülse 26 zur Frontfläche der Gummifeder ergibt.
Bezugszeichenliste

1: Tandemhauptbremszylinder
2: Pedal
3: Bremskreis
4: Bremskreis
5: Radbremsen
6: Vorratsbehälter
7: Trennventile
8: Druckmittelgeber
9: Pedalwegsensor
10: Pedalwegsimulator
11: Simulatorkolben
12: Simulatorkammer
13: Simulatorfederpaket
14: Ventilblock
15: Aufnahmeraum
16: Dichtungsmanschette
17: Ausprägungen
18: Vertiefung
21: Federkammer
22: Deckel
23: Gummifeder
24: Zylinderfeder
25: Freiraum
26: Topfhülse
27: Erhebung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014009080 A1 [0006]

Claims

Pedalwegsimulator für eine hydraulische, wenigstens einen Bremskreis (3) aufweisende Bremsanlage mit einem einen Aufnahmeraum (15) aufweisenden Gehäuse, einem Simulatorkolben (11), der gedichtet gegenüber der Innenwand des Aufnahmeraumes (15) geführt ist und der den Aufnahmeraum (15) in eine Simulatorkammer (12) am Boden des Aufnahmeraumes (15), die einen Anschluss zu dem wenigstens einen Bremskreis (3) aufweist, und eine Federkammer (21) teilt, in der sich ein Simulatorfederpaket (13) befindet, das aus einer Zylinderfeder (24) und einer Gummifeder (23) besteht und das sich an dem Simulatorkolben (11) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummifeder (23) einen zentralen Freiraum (25) aufweist, der zum Simulatorkolben (11) hin offen ist, dass in dem Freiraum (25) die Zylinderfeder (24) angeordnet ist und dabei über die dem Simulatorkolben (11) zugewandten Frontseite der Gummifeder (23) hinausragt.
Pedalwegsimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (25) in der Gummifeder (23) einen Boden aufweist, an dem sich die Zylinderfeder (24) abstützt.
Pedalwegsimulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (25) innerhalb der Gummifeder (23) von einer Topfhülse (26) ausgekleidet ist, in der die Zylinderfeder (24) angeordnet ist.
Pedalwegsimulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche der Gummifeder (23), die dem Simulatorkolben (11) zugewandt ist, mit einer Erhebung (27) versehen ist.
Pedalwegsimulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (27) die Öffnung des Freiraumes (25) ringförmig umgibt.
Pedalwegsimulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Simulatorkolben (11) topfförmige ausgeführt ist, wobei die Außenseite des Topfbodens an einem Absatz im Gehäuse des Pedalwegsimulators (10) anliegt, die Topfwände von diesem Absatz weg weisen und die Gummifeder (23) umgeben.
Pedalwegsimulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (15) durch eine Bohrung in einem Ventilblock (14) erzeugt ist, die von einer Seitenfläche des Ventilblockes (14) ausgeht.
Pedalwegsimulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Öffnung der Bohrung ein Deckel (22) eingestemmt ist, der den Aufnahmeraum (15) nach außen verschließt.