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Die Erfindung betrifft einen Pedalwegsimulator mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Pedalwegsimulatoren ermöglichen in fremdkraftbetätigten hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen einen Pedalweg (bei einer Handbremse einen Hebelweg) bei einer Betätigung eines Hauptbremszylinders. Der Hauptbremszylinder dient bei einer Fremdkraftbetätigung als Sollwertgeber für einen hydraulischen Bremsdruck, der nicht mit dem Hauptbremszylinder sondern mit Fremdenergie beispielsweise mit einer Hydropumpe erzeugt wird. Der Hauptbremszylinder ist bzw. wird bei einer Fremdkraftbremsung beispielsweise durch Schließen eines Ventils hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage getrennt und verdrängt bei seiner Betätigung Bremsflüssigkeit in den Pedalwegsimulator.
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Ein Pedalwegsimulator weist üblicherweise einen Zylinder und einen in dem Zylinder verschieblichen Kolben sowie eine Kolbenfeder auf, die den Kolben entgegen einer Verschieberichtung beaufschlagt. Der Pedalwegsimulator ist oder wird bei einer Fremdkraftbetätigung einer Fahrzeugbremsanlage hydraulisch mit einem Hauptbremszylinder verbunden, der bei seiner Betätigung Bremsflüssigkeit in den Zylinder des Pedalwegsimulators verdrängt, wodurch der Kolben gegen eine Federkraft der Kolbenfeder im Zylinder verschoben wird. Dabei bestimmt im wesentlichen eine Federrate der Kolbenfeder, das heißt eine Federkraft in Abhängigkeit von einer Auslenkung der Kolbenfeder eine Pedalcharakteristik, das heißt eine Abhängigkeit einer Betätigungskraft von einem Betätigungsweg des Hauptbremszylinders. Der Pedalwegsimulator kann immer hydraulisch mit dem Hauptbremszylinder verbunden oder durch Öffnen und Schließen eines Simulatorventils hydraulisch mit dem Hauptbremszylinder verbunden und von ihm getrennt werden. Die Auslenkung der Kolbenfeder ist deren elastische Verformung durch die Verschiebung des Kolbens im Zylinder, die eine Federkraft bzw. eine Änderung einer Federkraft, mit der die Kolbenfeder den Kolben entgegen der Verschiebung beaufschlagt, bewirkt.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Pedalwegsimulator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist eine einstellbare Hubbegrenzung für seinen Kolben auf. Mit der Hubbegrenzung ist insbesondere ein Rückhub des Kolbens bzw. ein Umkehrpunkt oder eine Position des Kolbens bei drucklosem Pedalwegsimulator einstellbar. Der Pedalwegsimulator lässt sich dadurch an unterschiedliche Hauptbremszylinder mit beispielsweise unterschiedlichen Durchmessern und/oder unterschiedlichen Längen anpassen. Beispielsweise wird für einen Hauptbremszylinder mit größerem Durchmesser oder längerer Kolbenverschiebung ein größerer Hub des Kolbens des Pedalwegsimulators eingestellt, um ein größeres Bremsflüssigkeitsvolumen aus dem Hauptbremszylinder aufnehmen zu können. Auch eine Kennlinie des Pedalwegsimulators wird vom Kolbenhub beeinflusst und beeinflusst ihrerseits eine Kennlinie des Hauptbremszylinders. Die Kennlinie des Pedalwegsimulators ist eine Abhängigkeit eines hydraulischen Drucks vom aufgenommenen Bremsflüssigkeitsvolumen. Die Kennlinie des Hauptbremszylinders, die auch als Pedalkennlinie oder Pedalcharakteristik bezeichnet wird, ist eine Abhängigkeit eines Kolbenwegs oder Pedalwegs von einer Kolbenkraft oder Pedalkraft.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Eine Weiterbildung der Erfindung, die grundsätzlich auch ohne die einstellbare Hubbegrenzung ausgeführt werden kann, sieht einen einstellbaren Abstandshalter des Kolbens für eine Kolbenfeder vor (Anspruch 4). Der Kolben bzw. der Pedalwegsimulator sind dadurch an unterschiedlich lange Kolbenfedern anpassbar und es lässt sich eine Vorspannung der Kolbenfeder einstellen. Beides beeinflusst die Kennlinie des Pedalwegsimulators und eines an den Pedalwegsimulator angeschlossenen Hauptbremszylinders. Idealer Weise ändert der Abstandshalter nicht einen Hub des Kolbens, so dass sich der Hub des Kolbens und die Vorspannung der Kolbenfeder unabhängig voneinander einstellen lassen und nicht eine Änderung des Hubs des Kolbens die Vorspannung der Kolbenfeder verstellt und umgekehrt.
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Ein Vorteil der Erfindung ist, dass mit gleichen Teilen, d. h. ohne Änderung an Kolben, Zylinder und mit derselben Kolbenfeder unterschiedliche Kolbenhübe und Kennlinien verwirklicht werden können.
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Vorzugsweise ist der Pedalwegsimulator in einen Hydraulikblock einer Schlupfregelung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, insbesondere einer Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage integriert (Ansprüche 7 bis 9). Solche Hydraulikblöcke sind an sich bekannt, sie sind üblicherweise quaderförmigen Metallblöcke, die entsprechend einem hydraulischen Schaltplan der Fahrzeugbremsanlage bzw. der Schlupfregelung einer Fahrzeugbremsanlage verbohrt sind. Die Hydraulikblöcke sind mit Magnetventilen, Hydropumpen und weiteren hydraulischen Bauelementen der Schlupfregelung bestückt. Solche Hydraulikblöcke sind an sich bekannt und werden hier nicht weiter erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt eines Hydraulikblocks einer Schlupfregelung einer hydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit einem Pedalwegsimulator gemäß der Erfindung.
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Ausführungsform der Erfindung
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Der in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Hydraulikblock 1 ist für eine Schlupfregelung und eine Fremdkraftbetätigung einer im Übrigen nicht dargestellten, hydraulischen Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Der Hydraulikblock 1 ist ein quaderförmiger Metallblock, der mit Ausnahme eines zu erläuternden Pedalwegsimulators 2 unbestückt gezeichnet ist. Der Hydraulikblock 1 weist eine in der Zeichnung nicht sichtbare Verbohrung entsprechend eines hydraulischen Schaltplans der Fahrzeugbremsanlage auf. Er wird mit nicht gezeichneten hydraulischen Bauelementen für die Fremdkraftbetätigung und der Schlupfregelung wie Magnetventilen, einem Hauptbremszylinder mit einem oder mehreren Kolben, einem Fremdkraftzylinder mit einem Kolben und dem Pedalwegsimulator 2 bestückt, die durch die Verbohrung hydraulisch entsprechend dem hydraulischen Schaltplan der Fahrzeugbremsanlage verschaltet sind. Weil ein Hauptbremszylinder in den Hydraulikblock 1 integriert ist, müssen über Bremsleitungen nur hydraulische Radbremsen an den Hydraulikblock 1 angeschlossen werden. Solche Hydraulikblöcke 1 sind bekannt und werden hier nicht weiter erläutert.
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Der Hydraulikblock 1 weist ein zylindrisches Sackloch als Zylinder 3 des Pedalwegsimulators 2 auf, an dessen Grund 7 eine Bohrung 4 mündet, die den Pedalwegsimulator 2 hydraulisch mit einer Hauptbremszylinderbohrung 5 verbindet. Im Zylinder 3 ist ein Kolben 6 axial verschieblich aufgenommen.
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In eine Mündung des Zylinders 3 des Pedalwegsimulators 2 ist ein napfförmiger Zylinderdeckel 9 geschraubt und mit einem Dichtring 10 abgedichtet. In dem Zylinderdeckel 9 ist ein Stapel Tellerfedern 11 als Kolbenfeder 12 angeordnet, wobei auch andere Federn wie beispielsweise eine Schraubendruckfeder oder gummielastische Federelemente als Kolbenfeder 12 möglich sind (nicht dargestellt). Im Ausführungsbeispiel sind vier Tellerfederpaare gestapelt als Tellerfederpaket im Zylinderdeckel 9 angeordnet, wobei die Tellerfedern 11 abwechselnd entgegengesetzt orientiert angeordnet sind, das heißt immer und abwechselnd Hohlseiten und Außenseiten der Tellerfedern 11 einander zugewandt sind. Die Tellerfedern 11 stützen sich im Zylinderdeckel 9 ab und beaufschlagen den Kolben 6 des Pedalwegsimulators 2 gegen den Grund 7 des Zylinders 3.
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In seiner dem Grund 7 des Zylinders 3 zugewandten Stirnseite weist der Kolben 6 des Pedalwegsimulators 2 ein koaxiales Sackloch auf, in das ein Zylinderstift als Hubbegrenzung 8 eingepresst ist. Bei drucklosem Pedalwegsimulator 2 drückt die Kolbenfeder 12 den Kolben 6 mit seiner Hubbegrenzung 8 gegen den Grund 7 des Zylinders 3. Eine Einpresstiefe der Hubbegrenzung 8 in das Sackloch des Kolbens 6 bestimmt einen Abstand des Kolbens 6 vom Grund 7 des Zylinders 3, wenn die Hubbegrenzung 8 am Grund 7 des Zylinders 3 anliegt. Mit der Einpresstiefe der Hubbegrenzung 8 in das Sackloch des Kolben 6 wird ein Umkehrpunkt des Kolbens 6 festgelegt und ein Hub des Kolbens 6 in einer Rückhubrichtung begrenzt. Die Rückhubrichtung ist eine Verschiebung des Kolbens 6 in Richtung des Grundes 7 des Zylinders 3. Durch die Einpresstiefe der Hubbegrenzung 8 in das Sackloch im Kolben 6 ist der Hub des Kolbens 6 einstellbar.
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Durch die einstellbare Hubbegrenzung 8 lässt sich der Pedalwegsimulator 2 an unterschiedliche Hauptbremszylinder anpassen: beispielsweise kann für einen Hauptbremszylinder mit größerem Durchmesser und/oder längerem Kolbenhub und infolgedessen größerer Volumenverdrängung von Bremsflüssigkeit bei seiner Betätigung die Hubbegrenzung 8 des Kolbens 6 des erfindungsgemäßen Pedalwegsimulators 2 tiefer in das Sackloch im Kolben 6 eingepresst und damit ein größerer Hub des Kolbens 6 eingestellt werden, damit der Pedalwegsimulator 2 ein größeres Bremsflüssigkeitsvolumen aus dem Hauptbremszylinder aufnehmen kann.
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Die Hubbegrenzung 8 kann allgemein auch als Anschlag 13 des oder für den Kolben 6 aufgefasst werden, die in einer Verschieberichtung des Kolbens 6 im Zylinder 3 des Pedalwegsimulators 2, also in einer Hubrichtung des Kolbens 6, verstellbar ist, um den Hub des Kolbens 6 einzustellen und zu begrenzen. Der Grund 7 des Zylinders 3 kann auch als Widerlager 14 für den Anschlag 13 aufgefasst werden. Das Sackloch im Kolben 6, in das der die Hubbegrenzung 8 bzw. den Anschlag 13 bildende Zylinderstift eingepresst ist, kann auch als Aufnahme für die Hubbegrenzung 8 bzw. den Anschlag 13 aufgefasst werden. Wie erläutert wird durch die Einpresstiefe der Hubbegrenzung 8 bzw. des Anschlags 13 in das Sackloch im Kolben 6 der Umkehrpunkt des Kolbens 6 festgelegt und die Hubbegrenzung 8 eingestellt. Ein in ein Sackloch im Kolben 6 eingepresster Zylinderstift ist nicht zwingend als einstellbare Hubbegrenzung. Es bestehen andere Ausführungsmöglichkeiten, beispielsweise kann eine Hubbegrenzung in ein Gewindeloch im Kolben geschraubt und durch Schrauben verstellbar sein (nicht dargestellt). Eine einstellbare Hubbegrenzung kann auch im Zylinder 3, beispielsweise am Grund 7 des Zylinders 3 anstatt am Kolben 6 vorgesehen sein (nicht dargestellt).
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In einer gegenüberliegenden, das heißt der Kolbenfeder 12 zugewandten Stirnseite weist der Kolben 6 des Pedalwegsimulators 6 ein weiteres, koaxiales Sackloch 15 auf, in das ein Gewindebolzen als Abstandshalter 16 geschraubt ist. Das Sackloch 15 ist bis zum Einschrauben des Abstandshalters 16 gewindelos, der Abstandshalter 16 weist ein selbstschneidendes Gewinde 17 auf, das sich ein Gegengewinde in das Sackloch 15 im Kolben 6 schneidet. Das Gewinde 17 des Abstandshalters 16 und das Gegengewinde bilden eine Schraubverbindung 18, durch die der Abstandshalter 16 in der Verschieberichtung bzw. Hubrichtung des Kolbens 6 verstellbar und einstellbar ist. Durch sein selbstschneidendes Gewinde 17 hält der Abstandshalter 16 klemmend gegen Drehung im Sackloch 15 im Kolben 6, so das sich der Abstandshalter 16 nicht von selbst dreht und nicht unbeabsichtigt verstellt. Auch hier bestehen andere Ausführungsmöglichkeiten für den Abstandshalter 16 und seine Verstellbarkeit.
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Die Kolbenfeder 12 drückt gegen den Abstandshalter 16 und beaufschlagt den Kolben 6 über den Abstandshalter 16. Mit dem Abstandshalter 16 ist ein Abstand der Kolbenfeder 12 vom Kolben 6 und damit beispielsweise eine Vorspannung der Kolbenfeder 12 einstellbar. Außerdem ermöglicht der einstellbare Abstandshalter 16 eine Anpassung an verschiedene Kolbenfedern 12, es lassen sich beispielsweise unterschiedlich lange Kolbenfedern 12 und unterschiedlich lange Zylinderdeckel 9 verwenden. Unterschiedlich lange Kolbenfedern 12 sind bei einem Tellerfederpaket durch unterschiedlich viele Tellerfedern 11 möglich. Mit dem einstellbaren Abstandshalter 16 für die Kolbenfeder 12 und auch die einstellbare Hubbegrenzung 8 sowie die Wechselbarkeit der Tellerfedern 11 bzw. der Kolbenfeder 12 und des Zylinderdeckels 9, in dem die Kolbenfeder 12 aufgenommen ist, lässt sich eine Kennlinie des erfindungsgemäßen Pedalwegsimulators 2 einstellen. Die Kennlinie ist ein Verschiebeweg bzw. Hub des Kolbens 6 oder eine Bremsflüssigkeitsvolumenaufnahme des Pedalwegsimulators 2 in Bezug auf einen hydraulischen Druck von Bremsflüssigkeit im Zylinder 3 des Pedalwegsimulators 2. Die Kennlinie des Pedalwegsimulators 2 bestimmt eine Kennlinie eines Hauptbremszylinders, an den der Pedalwegsimulator 2 bei einer Fremdkraftbetätigung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage angeschlossen ist. Die Kennlinie des Hauptbremszylinders ist ein Pedal-, Hebel- oder Kolbenweg in Bezug auf eine Pedal- oder Hebelkraft bei einer Betätigung des Hauptbremszylinders.
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Wird die nicht dargestellte hydraulische Fahrzeugbremsanlage per Fremdkraft betätigt, dient ein muskelkraft- oder hilfskraftbetätigbarer Hauptbremszylinder als Sollwertgeber für einen mit Fremdenergie zu erzeugenden Bremsdruck. Bei Betätigung des Hauptbremszylinders aus dem Hauptbremszylinder verdrängte Bremsflüssigkeit strömt durch die Bohrung 4 im Hydraulikblock 1 in den Zylinder 3 des Pedalwegsimulators 2 und verschiebt dort den Kolben 6 gegen eine Federkraft der Kolbenfeder 12. Weil der Hauptbremszylinder bei einer Fremdkraftbetätigung der Fahrzeugbremsanlage durch Schließen eines Ventils hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage getrennt wird, kann er keine Bremsflüssigkeit in die Fahrzeugbremsanlage verdrängen. Der Pedalwegsimulator 2 ermöglicht eine Kolbenverschiebung und damit einen Pedal- oder Hebelweg bei einer Betätigung des Hauptbremszylinders bei einer Fremdkraftbetätigung der Fahrzeugbremsanlage.
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Der Hydraulikblock 1 weist wie bereits gesagt eine Hauptbremszylinderbohrung 5 auf, die in der Ausführungsform durchmessergestuft ist und umlaufende Nuten aufweist. In die Hauptbremszylinderbohrung 5 wird ein nicht gezeichneter Hauptbremszylinder eingepresst, in den ein oder mehrere, nicht gezeichnete Kolben eingebracht werden, von denen einer zu einer Betätigung des Hauptbremszylinders bzw. der Fahrzeugbremsanlage mit einem nicht gezeichneten (Fuß)Bremspedal Hand)Bremshebel und der oder die anderen Kolben durch Druckbeaufschlagung verschiebbar sind.
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Zur Fremdkraftbetätigung weist der Hydraulikblock 1 eine Fremdkraftzylinderbohrung 19 auf, die sich in einer anderen Schnittebene wie der Pedalwegsimulator 2 befindet und von der deswegen in 1 nur ein Halbschnitt sichtbar ist. Der Schnitt ist in 2 so versetzt, dass der Pedalwegsimulator 2 im Achsschnitt und die Fremdkraftzylinderbohrung 19 als Halbschnitt zu sehen sind. In die Fremdkraftzylinderbohrung 19 wird ein nicht gezeichneter Fremdkraftzylinder eingepresst, in dem ein Kolben verschiebbar aufgenommen ist. Zu einer Fremdkraftbetätigung der Fahrzeugbremsanlage wird der Kolben mit einem nicht gezeichneten Elektromotor über ein Untersetzungsgetriebe und einen Gewindetrieb im Fremdkraftzylinder verschoben. Der Elektromotor wird an dem Hydraulikblock 1 angeschraubt. Bei einer Fremdkraftbetätigung dient der Hauptbremszylinder wie gesagt als Sollwertgeber, ein Bremsdruck wird durch Regelung eines Verschiebewegs des Kolbens im Fremdkraftzylinder und/oder mit Magnetventilen geregelt.
