DE102016220982A1 - Pedalwegsimulator - Google Patents
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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 Pedal2 betätigt wird. - An die beiden Kammern des Tandemhauptbremszylinders
1 ist jeweils ein Bremskreis3 ,4 angeschlossen, die mit Radbremsen5 verbunden sind. - Der Tandemhauptbremszylinder
1 steht weiterhin mit einem Vorratsbehälter6 in Verbindung. Mit einer Vielzahl von Ventilen (Ein- und Auslassventile, Trennventile7 ) kann der Druck in den Radbremsen5 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 Trennventile7 geschlossen werden und anstelle des Tandemhauptbremszylinders1 ein motorbetriebener Druckmittelgeber8 an die Bremskreise3 ,4 angeschlossen wird. - Da der Betätigungsweg des Pedals
2 mittels eines Pedalwegsensors9 gemessen wird, kann abhängig vom ermittelten Pedalweg der Druckmittelgeber8 angesteuert werden, der eine entsprechende Menge Druckmittel zu den Radbremsen5 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 Tandemhauptbremszylinder1 angeschlossen. Dieser ist in der1 schematisch angedeutet und besteht aus einem Simulatorkolben11 , der im Gehäuse des Pedalwegsimulators10 eine Simulatorkammer12 , die mit der Bremszylinderkammer verbunden ist und eine Federkammer voneinander trennt, in der sich ein Simulatorfederpaket13 befindet, das sich an der Rückseite des Simulatorkolbens11 abstützt. - Erfindungsgemäß kann nun der Pedalwegsimulators
10 gemäß2 wie folgt ausgeführt werden: - Ein Ventilblock
14 , in dem sich die zuvor genannten Teile der Bremsanlage befinden, bildet das Gehäuse des Simulators10 . Dazu ist - ausgehend von einer Seite des Ventilblockes14 eine Sackbohrung in den Ventilblock14 eingebracht, der einen Aufnahmeraum15 bildet. In dem Aufnahmeraum15 befindet sich der Simulatorkolben11 , der aus einem topfförmigen Tiefziehteil besteht und gegenüber der Innenwand des Aufnahmeraumes15 gedichtet ist. Dazu liegt in der Innenwand des Aufnahmeraumes15 in einer Nut eine Dichtungsmanschette16 . Der Simulatorkolben11 liegt an einem Absatz des Aufnahmeraumes15 an, wobei - um eine gleichmäßige Füllung zu erreichen - am Boden des Tiefziehteiles Ausprägungen17 vorhanden sind. - Außerdem besitzt der Boden des Aufnahmeraumes
15 eine Vertiefung18 , die über eine Bohrung in dem Ventilblock14 Verbindung zum Tandemhauptbremszylinder1 hat. - Der Bereich zwischen dem Boden des Aufnahmeraumes
15 und dem Boden des Simulatorkolbens11 bildet die Simulatorkammer12 . - Der Raum hinter dem Simulatorkolben
11 bildet eine Federkammer21 , die von einem Deckel22 verschlossen ist, der in den Öffnungsrand der oben erwähnten Sackbohrung eingestemmt ist. Das Simulatorfederpaket13 besteht aus einer Gummifeder23 , die die Form eines Zylinders hat und einer Zylinderfeder24 , die in einem Freiraum25 innerhalb der Gummifeder23 angeordnet ist, wobei der Freiraum25 einen Boden besitzt und somit ein Sackloch bildet, dessen Öffnung zum Simulatorkolben11 weist. - Die Zylinderfeder
24 wird von einer Topfhülse26 mit einem Boden aufgenommen, wobei sich der Boden der Topfhülse26 am Boden des Freiraumes25 anlegt, während die offene Seite der Topfhülse zum Simulatorkolben11 weist. - Auf der dem Simulatorkolben
11 zugewandeten Stirnseite der Gummifeder23 befindet sich eine ringförmige Erhebung27 , die sich bei einer Betätigung des Pedalwegsimulators über den Proportionalbereich hinaus an den Simulatorkolben11 anlegt. - Der Freiraum
25 ist an seinem offenen Ende konisch erweitert, so dass ein keilförmiger Zwischenraum zwischen der Wand der Topfhülse26 und der Wand des Freiraumes25 entsteht. Der Rand der Topfhülse26 springt gegenüber der Stirnfläche der Gummifeder23 zurück, während die Zylinderfeder24 über die Stirnfläche der Gummifeder23 hinausragt und am Simulatorkolben11 anliegt. - Wenn sich nun in der Simulatorkammer
12 ein Druck aufbaut, wird der Simulatorkolben11 gemäß der Darstellung nach links verschoben, wobei zunächst die Zylinderfeder24 zusammengedrückt wird, bis der Federweg dem ursprünglichen Abstand zwischen dem Simulatorkolben11 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 Simulatorkolbens11 und dem Anstieg des Druckes in der Simulatorkammer12 ergibt. Dies entspricht dem Proportionalabschnitt der Pedalwegcharakteristik. - Sobald der Simulatorkolben
11 an der Gummifeder23 anliegt, wird der Druck in der Simulatorkammer12 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 Topfhülse26 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 (8)
- 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 oder2 , 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.
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- 2016-10-25 DE DE102016220982.5A patent/DE102016220982B4/de active Active
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