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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Baugruppe für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker einer Fahrzeug-Bremsanlage. Konkret werden Aspekte im Zusammenhang mit einem auf ein Gehäuse der Baugruppe wirkenden elastischen Element und der Führung einer dadurch hervorgerufenen winkligen Auslenkung eines Ausgangselements der Baugruppe im Betrieb des Bremskraftverstärkers beschrieben.
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Hintergrund
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Bekannte elektromechanische Bremskraftverstärker für Fahrzeug-Bremsanlagen sind dazu vorgesehen, eine vom Fahrer über das Bremspedal erzeugte Betätigungskraft zu verstärken, so dass sich der Kraftaufwand für den Fahrer verringert. Die Verstärkung geschieht mittels eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators, der bei Ansteuerung eine Verstellbewegung einer oder mehrerer Komponenten des Bremskraftverstärkers bewirkt,wodurch in einem Bremszylinder ein Bremsdruck erhöht wird. Moderne elektromechanische Bremskraftverstärker können auch unabhängig von einer Betätigung des Bremspedals, beispielweise in einem autonomen Fahrbetrieb, einen Bremsdruck allein durch Ansteuern des Aktuators aufbauen.
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Herkömmliche elektromechanische Bremskraftverstärker umfassen ein Gehäuse, welches durch den Aktuator mit einer elektromechanisch erzeugten Betätigungskraft beaufschlagbar und verschiebbar gelagert ist. Das Gehäuse wird zur Übertragung der elektromechanisch erzeugten Betätigungskraft an den Bremszylinder auf diesen zu bewegt. Ein Ausgangselement überträgt dabei sowohl die vom Fahrer erzeugte wie auch die elektromechanisch erzeugte Betätigungskraft auf den Bremszylinder. Um das Gehäuse nach einem Bremsvorgang wieder in dessen Ausgangsstellung zu bewegen, ist ein elastisches Element vorgesehen, welches sich bei manchen Implementierungen an einer dem Bremszylinder zugewandten Stirnseite des Gehäuses abstützt.
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Bei einem Rückstellvorgang durch das elastische Element kann es zu einer ungleichmäßigen Verteilung von dessen Rückstellkraft auf das Gehäuse kommen, beispielsweise aufgrund von im Fahrbetrieb hervorgerufenen Bewegungen zwischen der Baugruppe und dem Bremszylinder. Die ungleichmäßige Verteilung der Rückstellkraft wiederum kann auf das mit dem Gehäuse direkt oder indirekt gekoppelte Ausgangselement übertragen werden und zu einem auf das Ausgangselement wirkenden Drehmoment relativ zu einer Längsachse des Gehäuses führen. Aufgrund dieses Drehmoments entstehen im Bereich des Bremskraftverstärkers mechanische Artefakte wie Scherkräfte und Drehmomente, welche die Kraftübertragung innerhalb des Bremskraftverstärkers beeinträchtigen und die auch zu einer Beschädigung von dessen Komponenten führen können.
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Kurzer Abriss
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Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, eine betriebssichere Baugruppe für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker einer Fahrzeug-Bremsanlage anzugeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Baugruppe für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker einer Fahrzeug-Bremsanlage vorgesehen. Die Baugruppe umfasst ein Gehäuse, welches eine Längsachse umfasst und mit einer elektromechanisch erzeugten Betätigungskraft beaufschlagbar ist, sowie ein sich von dem Gehäuse weg erstreckendes Ausgangselement, welches zur Übertragung der Betätigungskraft an einen Bremszylinder der Fahrzeug-Bremsanlage ausgebildet ist. Weiterhin umfasst die Baugruppe ein elastisches Element, welches an dem Gehäuse abgestützt ist und dazu ausgebildet ist, das Gehäuse weg von dem Bremszylinder in eine Ausgangsstellung zu bewegen, und eine am Gehäuse angeordnete Führung für das Ausgangselement, welche dazu ausgebildet ist, eine winkelige Auslenkung des Ausgangselements bezüglich der Längsachse des Gehäuses zu führen.
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Das Gehäuse kann Teil eines Aktuators des elektromechanischen Bremskraftverstärkers sein oder mit dem Aktuator zusammenwirken. Bei einer elektrischen Ansteuerung des Aktuators kann das Gehäuse für eine Betätigung der Fahrzeug-Bremsanlage in einer Einbremsrichtung verlagert werden. Das Gehäuse kann auch direkt oder indirekt mit einem Druckkolben des Bremszylinders gekoppelt sei, so dass eine Verlagerung des Gehäuses zu einer Verlagerung des Druckkolbens und damit zum Aufbau eines Bremsdrucks führt. So kann das Gehäuse derart mit dem Ausgangselement gekoppelt sein, dass eine Verlagerung des Gehäuses auch zu einer Verlagerung des Ausgangselements führt.
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Das elastische Element kann an einem dazu vorgesehenen Abstützbereich des Gehäuses abgestützt sein. Der Abstützbereich kann an einer Stirnfläche oder einer Seitenfläche des Gehäuses angeordnet sein. Auf seiner dem Gehäuse abgewandten Seite kann das elastische Element an einem Gehäuse des Bremszylinders abgestützt sein. Das elastische Element kann als Feder ausgebildet sein, beispielsweise als Spiralfeder oder als Blattfeder. Das elastische Element kann aber auch aus einem elastisch verformbaren Material wie Gummi gefertigt sein.
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Die Ausgangsstellung ist diejenige Stellung des Gehäuses, in welcher sich das Gehäuse vor einer Übertragung der Betätigungskraft befindet. Mit anderen Worten ist die Ausgangsstellung diejenige Stellung des Gehäuses, in welcher sich das Gehäuse befindet, wenn es nicht mit der Betätigungskraft beaufschlagt ist.
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Die Führung kann mittels eines dazu ausgebildeten Befestigungsmittels an dem Gehäuse befestigt sein. Die Führung kann verformbar ausgebildet sein, sodass die Führung der winkeligen Auslenkung des Ausgangselements zumindest teilweise nachfolgen kann. Die Führung kann sich entlang eines in dem Gehäuse aufgenommenen ersten Abschnitts des Ausgangselements erstrecken und dazu ausgebildet sein, in bereichsweiser (z. B. linienförmiger) Anlage mit diesem ersten Abschnitt gebracht zu werden, um diesen zu führen. Zusätzlich oder alternativ kann sich die Führung entlang eines aus dem Gehäuse herausragenden zweiten Abschnitts des Ausgangselements erstrecken und dazu ausgebildet sein, in (z. B. flächige) Anlage mit diesem zweiten Abschnitt gebracht zu werden.
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Der oder die mit der Führung zusammenwirkenden Abschnitte des Ausgangselements können mit der Führung in gelenkig zusammenwirken. Zumindest abschnittsweise kann die Führung korrespondierend zu einer Außenkontur des Ausgangselements ausgeformt sein. Beispielsweise kann das Zusammenwirken mittels gekrümmter Bereiche erfolgen, wobei eine Krümmung des Führungsbereichs größer sein kann als eine Krümmung des damit zusammenwirkenden Bereichs des Ausgangselements.
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Die Führungsfunktion kann auf einen bestimmten Winkelbereich begrenzt sein. Der Winkelbereich kann größer als 0°, insbesondere größer als 5° oder 10° sein. Der Winkelbereich kann kleiner als 40°, insbesondere kleiner als 30° oder 20° sein.
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In einer Weiterbildung ist das elastische Element dazu ausgebildet, eine auf das Gehäuse wirkende Rückstellkraft zu erzeugen. In dieser Weiterbildung ist die Führung ferner dazu ausgebildet, die auf das Gehäuse wirkende Rückstellkraft auf das Ausgangselement zu übertragen. So kann die Führung mit dem Ausgangselement funktional derart zusammenwirken, dass das Ausgangselement gemeinsam mit dem mit der Rückstellkraft beaufschlagten Gehäuse in die Ausgangstellung bewegbar ist. Gerade im Fall einer ungleichmäßigen Verteilung der Rückstellkraft auf das Gehäuse (und das darin ggf. aufgenommene Ausgangselement) kann mittels der Führung eine dadurch bedingte winklige Auslenkung des Ausgangselements entsprechend korrigiert werden.
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Bei einigen Ausführungsformen kann das Ausgangselement einen Schaft und einen dem Gehäuse zugewandten Kopf umfassen, wobei ein Durchmesser des Schafts kleiner als ein Durchmesser des Kopfes ist. Der Kopf kann an einem dem Gehäuse zugewandten Ende des Schafts ausgeformt sein. Die Führung kann den Kopf des Ausgangselements hintergreifen. Hierdurch kann beispielsweise die auf das Gehäuse wirkende Rückstellkraft entgegen einer Einbremsrichtung der auf das Ausgangselement übertragen werden.
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Das Ausgangselement kann ferner einen zwischen dem Schaft und dem Kopf angeordneten Übergangsabschnitt aufweisen, dessen Durchmesser stufenlos vom Schaft zum Kopf hin zunimmt. Der Übergangsabschnitt kann demnach gekrümmt sein. Bei dieser Ausführungsform kann die Führung dazu ausgebildet sein, mit dem Übergangsabschnitt des Ausgangselements zusammenzuwirken, um die winklige Auslenkung des Ausgangselements zu führen. Beispielsweise kann die Führung zumindest abschnittsweise mit einer Außenkontur des Übergangsschnitts in Anlage gebracht werden. Die Führung kann dazu ausgebildet sein, mit dem Übergangsabschnitt des Ausgangselements nicht-flächig, insbesondere linienförmig, zusammenzuwirken. Der Übergangsabschnitt des Ausgangselements kann beispielsweise derart in Anlage mit der Führung gebracht werden, dass das Ausgangselement eine Drehbewegung relativ zu dem in Anlage mit dem Übergangselement befindlichen Abschnitt der Führung ausführen kann.
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Gemäß obiger Ausführungsform kann die Führung dazu ausgebildet sein, mit dem Übergangsabschnitt in einem Bereich zusammenzuwirken, der in radialer Richtung bezüglich der Längsachse des Gehäuses näher an einem Außendurchmesser des Schafts als an einem Außendurchmesser des Kopfes liegt. Weiterhin kann die Führung einen in Richtung der Durchmesserzunahme des Übergangsabschnitts gekrümmten Führungsabschnitt aufweisen, der in Anlage mit dem Übergangsabschnitt des Ausgangselements ist oder gelangen kann. Entlang dieses gekrümmten Führungsabschnitts kann die oben beschriebene Drehbewegung des Ausgangselements durchgeführt werden. Der Führungsabschnitt kann bei einem Ausführungsbeispiel zumindest abschnittsweise ungefähr dieselbe oder eine größere Krümmung als die Außenkontur des Übergangsabschnitts aufweisen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann das Gehäuse eine Ausnehmung aufweisen, in welcher der Kopf des Ausgangselements zumindest bereichsweis aufgenommen ist. Die Führung kann zumindest teilweise eine Begrenzung der Ausnehmung bilden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Führung ein separates Bauteil sein, welches am Gehäuse befestigt ist. Insbesondere kann die Führung als Blechteil ausgebildet sein.
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In einer Weiterbildung der Baugruppe ist vorgesehen, dass das elastische Element sich an einer seitlich von dem Gehäuse abstehenden Krafteinleitfläche abstützt. Mit anderen Worten stützt sich das elastische Element bei einer Betrachtungsrichtung entlang der Längsachse des Gehäuses in einem Bereich radial außen ab. Das elastische Element ist bei dieser Ausführungsform radial weiter von einer Längsachse des Gehäuses beabstandet als der maximale Durchmesser des Ausgangselements. Hierdurch kann der oben erwähnte Effekt einer ungleichmäßigen Verteilung der Rückstellkraft auf das Gehäuse verstärkt auftreten. Durch die entsprechend ausgestaltete Führung können die durch diese ungleichmäßige Verteilung der Rückstellkraft auftretenden mechanischen Spannungen jedoch ebenfalls kompensiert werden.
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Die Krafteinleitfläche kann an ihrem dem Gehäuse zugewandten Ende einen Krafteinleitabschnitt aufweisen, welcher mit der Seitenfläche des Gehäuses zusammenwirken kann. Die Rückstellkraft wird dadurch gleichmäßig entlang der Krafteinleitfläche auf das Gehäuse eingeleitet. Hierdurch kann eine Überlastung und/oder eine Beschädigung der Krafteinleitfläche verhindert werden. Die Krafteinleitfläche kann geringfügig elastisch ausgebildet sein, um die ebenfalls elastisch einwirkende Rückstellkraft besser aufnehmen und/oder übertragen zu können.
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Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Baugruppe ferner ein Betätigungsglied, welches mit einer mittels eines Bremspedals erzeugten Betätigungskraft beaufschlagbar ist und welches in dem Gehäuse aufgenommen ist, sowie ein in der Einbremsrichtung kraftübertragend zwischen dem Betätigungsglied und dem Gehäuse einerseits und dem Ausgangselement andererseits angeordnetes, elastisch verformbares Übertragungselement, welches dazu ausgebildet ist, die mittels des Bremspedals erzeugte Betätigungskraft von dem Betätigungsglied und die elektromechanisch erzeugte Betätigungskraft von dem Gehäuse aufzunehmen und beide auf das Ausgangselement zu übertragen.
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Das Betätigungsglied kann so in dem Gehäuse aufgenommen sein, dass es relativ zu dem Gehäuse verlagerbar ist, und zwar in der Einbremsrichtung und in einer zur Einbremsrichtung entgegengesetzten Richtung. Das Betätigungsglied kann an seinem einem Ende mit dem Bremspedal koppelbar sein, über welches der Fahrer die Betätigungskraft aufbringen kann. Das Betätigungsglied kann insbesondere durch Betätigung des Bremspedals in die Einbremsrichtung verlagert werden und mittels der Rückstellkraft einer Rückstellfeder und/oder eines Bremszylinders wieder in eine Ruheposition zurückverlagert werden. Das Betätigungsglied kann an seinem anderen Ende zur Übertragung der Betätigungskraft an das Übertragungselement ausgebildet sein. Das Betätigungsglied kann als Betätigungsstange mit im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt ausgebildet sein. Das Betätigungsglied kann ferner mit dem Gehäuse gekoppelt sein, beispielsweise mittels entsprechend ausgeformter Kopplungselemente. Eine Verlagerung des Betätigungsglieds kann auch zu einer Verlagerung des Gehäuses führen.
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Das Übertragungselement kann scheibenförmig ausgebildet sein (z. B. als so genannte Reaktionsscheibe). Das Übertragungselement kann eine radial äußere Fläche besitzen, die das Gehäuse zu kontaktieren vermag, um die elektromechanisch erzeugte Betätigungskraft aufzunehmen. Das Übertragungselement kann ferner eine radial innere Fläche aufweisen, die zur Aufnahme der mittels des Bremspedals erzeugten Betätigungskraft ausgebildet sein kann. Während des Betriebs des Bremskraftverstärkers, wie bei der Durchführung eines Bremsvorgangs, kann das Übertragungselement zur Übertragung zumindest einer der beiden Betätigungskräfte an das Ausgangselement elastisch verformt sein oder werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein elektromechanischer Bremskraftverstärker für eine Fahrzeug-Bremsanlage bereitgestellt, der eine Baugruppe gemäß der Offenbarung sowie einen Elektromotor und ein Getriebe zur Beaufschlagung des Gehäuses der Baugruppe mit einer elektromechanisch erzeugten Betätigungskraft aufweist.
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Der elektromechanische Bremskraftverstärker kann dazu vorgesehen sein, die durch die Betätigung eines Bremspedals bereitgestellte Bremskraft zu verstärken. Der elektromechanische Bremskraftverstärker kann auch dazu vorgesehen sein, unabhängig von der Betätigung des Bremspedals eine Bremskraft bereitzustellen, beispielsweise in einem autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb. Das Getriebe kann funktional zwischen dem Elektromotor und dem Gehäuse der Baugruppe vorgesehen sein.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Fahrzeug-Bremsanlage bereitgestellt, welche eine Baugruppe gemäß dem ersten Aspekt oder einen Bremskraftverstärker gemäß dem zweiten Aspekt umfasst. Die Fahrzeug-Bremsanlage kann dazu ausgelegt sein, in einem autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb betrieben zu werden.
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Figurenliste
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Weitere Aspekte, Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren. In diesen zeigen:
- 1 schematisch eine Fahrzeug-Bremsanlage mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker, der eine Baugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung aufweist; und
- 2 schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht eine Ausführungsform einer Baugruppe für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker mit einer Führung für ein Ausgangselement der Baugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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In der 1 ist eine Fahrzeug-Bremsanlage 1000 mit mehreren Baugruppen in ihrer Ausgangsstellung gezeigt. Eine Baugruppe 100 der Fahrzeug-Bremsanlage 1000 ist hier als Teil eines Bremskraftverstärkers 200 dargestellt. Im Folgenden sollen zunächst der Aufbau und die Funktionsweise der Fahrzeug-Bremsanlage 1000 gemäß 1 beschrieben werden, die so auch in Ausführungsbeispielen zum Einsatz gelangen kann.
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Die Fahrzeug-Bremsanlage 1000 gemäß 1 umfasst - neben dem Bremskraftverstärker 200 mit der Baugruppe 100 - einen Bremszylinder 300 und vier mit dem Bremszylinder 300 hydraulisch verbundene Radbremsen 400. Der Bremszylinder 300 ist im Ausführungsbeispiel ein Hauptbremszylinder der Fahrzeug-Bremsanlage 1000.
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In die Baugruppe 100 umfasst ein Gehäuse 160, in das ein Eingangselement 110 hineinragt. Das Eingangselement 110 ist mittels eines nicht gezeigten Bremspedals mit einer vom Fahrer erzeugten Betätigungskraft beaufschlagbar. Ein Betätigungsglied 120 ist mit dem Eingangselement 110 kraftübertragend gekoppelt. Das Betätigungsglied 120 ist in einer Ausnehmung 162 des Gehäuses 160 aufgenommen. Das Betätigungsglied 120 ist innerhalb der Ausnehmung 162 entlang einer GehäuseLängsachse L verlagerbar geführt. Die vom Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft kann von dem Betätigungsglied 120 über eine Fühlscheibe 130 an ein elastisch verformbares, scheibenförmiges Übertragungselement 140 (eine so genannte Reaktionsscheibe) übertragen werden.
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Das elastisch verformbare Übertragungselement 140 ist dazu ausgebildet, die Betätigungskraft von dem Betätigungsglied 120 (über die Fühlscheibe 130) und eine über das Gehäuse 160 übertragene, elektromechanisch erzeugte Betätigungskraft aufzunehmen. Weiterhin ist das elastisch verformbare Übertragungselement 140 dazu ausgebildet, die Summe dieser beiden Betätigungskräfte an ein Ausgangselement 150 zu übertragen. Zum Zweck einer gleichmäßigen Kraftübertragung ist das Übertragungselement 140 elastisch verformbar ausgebildet.
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Das Ausgangselement 150 befindet sich in der Darstellung der 1 in Anlage mit einer dem Betätigungsglied 120 abgewandten Seite des Übertragungselements 140. Das Ausgangselement 150 ist teilweise in einer dem Bremszylinder 300 zugewandten stirnseitigen Ausnehmung des Gehäuses 160 angeordnet und kraftübertragend mit dem Übertragungselements 140 gekoppelbar, um die auf das Übertragungselement 140 eingeleiteten Kräfte einem Kolben im Bremszylinder 300 der Fahrzeug-Bremsanlage 1000 zuzuführen. Im Bremszylinder 300 wird so ein hydraulischer Bremsdruck erzeugt, welcher über Ventile den Radbremsen 400 zugeführt werden kann.
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Die weiteren Einzelheiten der Kraftübertragung innerhalb des Bremskraftverstärkers 200 sowie der hydraulischen Druckerzeugung mittels des Bremszylinders 300 sind dem Fachmann bekannt und bedürfen hier keiner weiteren Erläuterung.
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Wie oben bereits erwähnt, ist das Gehäuse 160 mit einer elektromechanisch erzeugten Betätigungskraft beaufschlagbar. Diese Kraftbeaufschlagung erfolgt in der Darstellung der 1 mittels einer Betätigungseinheit 170. Die Betätigungseinheit 170 kann beispielsweise in Form einer gezahnten Hülse ausgebildet sein, welche das Gehäuse 160 entlang seines Außenumfangs zumindest teilweise umschließt. Das Gehäuse 160 ist über einen Flansch mit der Betätigungseinheit 170 derart koppelbar, dass eine Verstellung der Betätigungseinheit 170 in der Einbremsrichtung entlang der Längsachse L zu einer Verstellung des Gehäuses 160 in der Einbremsrichtung entlang der Längsachse L führt. In der in 1 dargestellten Ausführungsform bezeichnet die Längsachse L in einer Ausgangsstellung des Bremskraftverstärkers 200 sowohl die Längsachse des Betätigungsglieds 120, die Längsachse des Ausgangselements 150, die Längsachse des Gehäuses 160 als auch die Längsachse der Betätigungseinheit 170. Mit anderen Worten verlaufen diese Längsachsen koaxial zueinander.
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Zur elektromechanischen Betätigungskrafterzeugung umfasst der Bremskraftverstärker 200 einen elektrisch ansteuerbaren Elektromotor 210 und ein Getriebe 220. Der Elektromotor 210 und das Getriebe 220 sind dazu ausgebildet, elektromechanisch die Betätigungskraft zu erzeugen, welche zusätzlich (oder alternativ) zu der vom Fahrer erzeugten Betätigungskraft auf den Bremszylinder 300 zur Unterstützung (oder alleinigen Bewirkung) eines Bremsvorgangs aufgebracht werden kann.
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Die elektromechanisch zu erzeugende Betätigungskraft kann anhand des vom Bremspedal (oder einer damit gekoppelten Komponente) zurückgelegten Betätigungswegs und/oder der vom Fahrer erzeugten Bremsdrucks ermittelt werden, beispielsweise mittels eines Wegsensors, der mit dem Bremspedal oder dem Betätigungsglied 120 gekoppelt ist, oder durch Messung des im Bremszylinder 300 vom Fahrer erzeugten Bremsdrucks, der sensorisch erfasst und ggf. plausibilisiert wird. Alternativ hierzu kann der Verzögerungswunsch (und damit die mittels des Bremskraftverstärkers 200 elektromechanisch aufzubringende Betätigungskraft) auch von einem System für autonomes oder teilautonomes Fahren initiiert sein, so dass keine Betätigungskraft auf den Fahrer selbst zurückgeht. Die Fahrzeug-Bremsanlage 1000 kann also sowohl in einem autonomen wie auch in einem teilautonomen Fahrbetrieb betrieben werden.
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In einem autonomen oder teilautonomen Fahrbetrieb wird die auf den Bremszylinder 300 einwirkende Betätigungskraft allein von dem Elektromotor 210 und dem Getriebe 220 erzeugt, ohne dass der Fahrer das Bremspedal betätigen muss (es findet also keine Kraftverstärkung im eigentlichen Sinn statt). In einem herkömmlichen Fahrbetrieb entspricht die auf den Bremszylinder 300 einwirkende Betätigungskraft der Summe der auf den Fahrer zurückgehenden und der verstärkenden Betätigungskraft.
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Zur Beendigung eines Bremsvorgangs werden das Gehäuse 160 und das Ausgangselement 150 weg von dem Bremszylinder 300 in deren jeweilige Ausgangsstellung zurückbewegt. Die Ausgangstellung entspricht derjenigen Stellung des Gehäuses 160, in welcher es sich befindet, wenn es nicht mit einer Betätigungskraft beaufschlagt ist (vgl. 1). Die Rückstellung erfolgt mittels des vormals im Bremszylinder 300 aufgebauten Bremsdrucks sowie zusätzlich mittels eines am Gehäuse 160 abgestützten elastischen Elements 190. In der Darstellung der 1 ist das elastische Element 190 als Spiralfeder ausgebildet. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform des elastischen Elements 190 beschränkt. Weitere Ausgestaltungen des elastischen Elements 190, wie beispielsweise eine Blattfeder, sind ebenfalls denkbar.
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Das elastische Element 190 ist im Ausführungsbeispiel an einer seitlich von dem Gehäuse 160 abstehenden Krafteinleitfläche 192 (siehe insbesondere 2) abgestützt. Auf seiner anderen Seite ist das elastische Element 190 an einem Gehäuse 310 des Bremszylinders 300 abgestützt.
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Je nach Ausgestaltung und Führung des elastischen Elements 190 sowie je nach dem gegenwärtigen Fahrbetrieb (z. B. Befahren einer Schotterstraße) erfolgt die Rückstellung des Gehäuses 160 nicht immer vollständig parallel zu den übrigen Komponenten des Bremskraftverstärkers. Ein solches Verkippen führt auch zu einer ungleichmäßigen Dekompression des elastischen Elements 190. Diese ungleichmäßige Dekompression kann zu verschiedenen, auf das Gehäuse 160 wirkenden Kraftkomponenten führen, welche sich in ihrer Richtung und in ihrem Betrag unterscheiden können. Insbesondere kann ein Verkippen, also ein winkliges Auslenken des Gehäuses 160 relativ zu dem Ausgangselement 150 erfolgen. Hierdurch kann die Kraftübertragung zwischen Bremskraftverstärker 200 und Bremszylinder 300 beeinträchtigt werden. Außerdem kann es zu mechanischen Artefakten wie Scherkräften und/oder Drehmomenten innerhalb des Bremskraftverstärkers 200 kommen, wodurch die einzelnen Bauteile des Bremskraftverstärkers 200 beschädigt werden können.
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Mittels einer im Bereich des Gehäuses 160 vorgesehenen Führung 180 für das Ausgangselement 150 kann diese winkelige Auslenkung derart geführt und ggf. begrenzt werden, dass die obigen Nachteile vermieden werden. Die Führung 180 ist hierbei in dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel an einer dem Bremszylinder 300 zugewandten Stirnseite 164 des Gehäuses 160 angeordnet.
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Auf die weitere Ausgestaltung der Führung 180 und des elastischen Elements 190 wird unter Bezugnahme auf 2 im Folgenden näher eingegangen. Hierbei wird insbesondere der in 1 lediglich schematisch dargestellte Ausschnitt A detaillierter wiedergegeben und es werden einige in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigte Komponenten genauer beschrieben.
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2 zeigt die bereits in 1 dargestellte Baugruppe 100 mit einer Führung 180 für das Ausgangselement 150 gemäß einer Ausführungsform in einer detaillierteren, jedoch immer noch teilweise schematischen Darstellung. Gleiche Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen. Die Längsachse L entspricht in der 2 wiederum der Längsachse des Betätigungsglieds 120, der Längsachse des Ausgangselements 150, und auch der Längsachse des Gehäuses 160.
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Abweichend von 1 ist bei der Baugruppe 100 gemäß 2 ein (ohne Bezugszeichen) Sensorträger in Gestalt eines Doppel-L starr mit dem Betätigungsglied 120 gekoppelt. Der Sensorträger umfasst einen aus dem Gehäuse 160 heraus ragenden Abschnitt, an dem ein Wegsensor angebracht ist. Aus dem solchermaßen erfassbaren Weg des Betätigungsglieds 120 wird in einem Steuergerät die mittels des Bremskraftverstärkers 200 aufzubringende Verstärkungskraft berechnet.
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Wie aus der 2 ersichtlich, ist das Ausgangselement 150 kolbenförmig ausgebildet und umfasst einen Schaft 152, einen gekrümmten Übergangsabschnitt 154 und einen Kopf 156. Der Schaft 152 erstreckt sich aus dem Gehäuse 160 heraus und weist einen geringeren Durchmesser als der Kopf 156 auf. Der Kopf 156 ist an einem dem Gehäuse 160 zugewandten Ende des Schafts 152 ausgebildet. Der Übergangsabschnitt 154 ist zwischen dem Schaft 152 und dem Kopf 156 angeordnet. Ein Durchmesser des Ausgangselements 150 nimmt im Bereich des Übergangsabschnitts 154 stufenlos vom Schaft 152 hin zum Kopf 156 zu.
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In der Darstellung der 2 ist in der dem Bremszylinder 300 zugewandten Stirnseite des Gehäuses 160 eine Ausnehmung 166 gebildet. In der Ausnehmung 166 sind sowohl das Übertragungselement 140 wie auch der Kopf 156 des Ausgangselements 150 aufgenommen. Eine dem Betätigungsglied 120 zugewandte Stirnseite 156a des Kopfes 156 befindet sich in loser Anlage mit dem Übertragungselement 140.
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In der 2 ist das elastische Element 190 wiederum als Spiralfeder dargestellt, welche sich an von gegenüberliegenden Seitenflächen 165a, 165b des Gehäuses 160 abstehenden Krafteinleitflächen 192 abstützt. Durch die Abstützung des elastischen Elements 190 an den bezüglich der Längsachse L radial außen gelegenen Seitenflächen 165a, 165b findet die Kraftübertragung der Rückstellkraft in einem größeren Abstand von der Längsachse L des Gehäuses statt als bei einer Abstützung an einem radial weiter innen liegenden Bereich der Stirnseite 164 des Gehäuses 160. Dies bedeutet aber auch, dass sich der Hebelarm im Fall einer ungleichmäßigen Dekompression des elastischen Elements 190 verlängert und zu einem größeren Drehmoment auf das Gehäuse 160 führt.
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Die ungleichmäßige Kraftübertragung mittels des elastischen Elements 190 ist durch die beiden unterschiedlichen, nicht-schraffierten Pfeile in 2 verdeutlicht. Hierdurch kann es zu den bereits oben erwähnten mechanischen Artefakten, insbesondere einem vom Gehäuse 160 auf das Ausgangselement 150 übertragenen Drehmoment kommen (in der 2 durch den gestrichelt dargestellten, gekrümmten Pfeil verdeutlicht), was zu einer Beschädigung beispielsweise des elastisch ausgebildeten Übertragungselements 140 führen kann. Um diesen Effekt zu begrenzen, ist gemäß der vorliegenden Offenbarung die Führung 180 für das Ausgangselement 150 vorgesehen.
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Die Führung 180 ist in der Darstellung der 2 beispielhaft ein separates Bauteil, welches an einem dafür ausgebildeten Befestigungsbereich 186 des Gehäuses 160 stirnseitig befestigt ist. Die Führung 180 kann lösbar (beispielsweise mittels einer Schraub- oder Klemmverbindung) oder nicht lösbar (beispielsweise mittels einer Schweißverbindung) an dem Befestigungsbereich 186 des Gehäuses 160 befestigt werden.
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Wie sich der 2 entnehmen lässt, erstreckt sich die Führung 180 in einem ersten Abschnitt im Wesentlichen parallel zu der Stirnseite 164 des Gehäuses 160. Insbesondere erstreckt sich die Führung 180 bis zu dem Schaft 152 des Ausgangselements 150, also im Wesentlichen entlang der gesamten dem Bremszylinder 300 zugewandten Stirnseite 156b des Kopfes 156, welche dem Betätigungsglied 120 abgewandt ist. Die Führung 180 hintergreift gemäß 2 den Kopf 156 des Ausgangselements 150 und bildet somit eine Begrenzung der Ausnehmung 166 des Gehäuses 160.
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Weiterhin weist die Führung 180 einen gekrümmten Führungsabschnitt 182 auf. Der Führungsabschnitt 182 ist in Richtung der Durchmesserzunahme des Übergangsabschnittes 154 gekrümmt und kann in gelenkige Anlage mit dem Übergangsabschnitt 154 gebracht werden. Die Krümmung des Führungsabschnittes 182 ist hierzu größer als diejenige des Übergangsabschnittes 154, um ein linienförmiges Zusammenwirken zu gewährleisten.
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In der in 2 dargestellten Ausführungsform schließt sich an den Führungsabschnitt 182 der Führung 180 ein Endabschnitt 184 an, welcher sich zumindest teilweise entlang des Schafts 152 erstreckt. Der Endabschnitt 184 erstreckt sich in dem Ausführungsbeispiel der 2 unter einem Winkel zu der Längsachse L von dem Schaft 152 weg.
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Die von dem elastischen Element 190 auf das Gehäuse 160 ausgeübte Rückstellkraft kann über den Befestigungsbereich 186 an die Führung 180 und damit auf das Ausgangselement 150 übertragen werden. Dieser auf das Ausgangselement 150 wirkende Anteil der Rückstellkraft des elastischen Elements 190 ist in 2 durch die schraffiert dargestellten Pfeile verdeutlicht. Mit anderen Worten ist die Führung 180 dazu ausgebildet, insbesondere bei einer Rückstellbewegung des Gehäuses 160 in Anlage mit dem Ausgangselement 150 gebracht zu werden. Hierdurch wird das Ausgangselement 150 in der Ausnehmung 166 des Gehäuses 160 gehalten. Die Führung 180 kann etwas biegsam (beispielsweise als Blechteil) ausgebildet sein, wodurch die Führung 180 einer Auslenkung des Ausgangselements 150 teilweise nachfolgen kann, ohne dass die Führungsfunktion stark reduziert wird.
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Jedenfalls in manchen Betriebssituationen kann sich der Führungsabschnitt 182 der Führung 180 in Anlage mit dem Übergangsabschnitt 154 des Ausgangselements 150 befinden. Bei einer ungleichmäßigen Verteilung der Rückstellkraft auf das Ausgangselement 150 (im Ausführungsbeispiel der 2 durch die unterschiedlich groß dargestellten, nicht gestrichelten Kraftpfeile verdeutlicht) können die in Anlage mit der Führung 180 befindlichen Abschnitte des Ausgangselements 150 derart geführt werden, dass ein eventuell auf das Ausgangselement 150 wirkendes Drehmoment reduziert oder gegebenenfalls kompensiert werden kann.
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Beispielsweise kann sich der gekrümmte Übergangsabschnitt 154 des Ausgangselements 150 in Anlage mit dem gekrümmten Führungsabschnitt 182 der Führung 180 befinden. Das Ausgangselement 150 kann dann unter Einwirkung der Rückstellkraft eine Drehbewegung relativ zu einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Drehachse durchführen, welche durch die Anlagestellen des Führungsabschnitts 182 an dem Übergangsabschnitt 154 definiert ist. Diese Drehbewegung ist in der 2 mittels der dargestellten Doppelpfeile veranschaulicht. Diese Drehbewegung kann einem auf das Ausgangselement 150 wirkenden Drehmoment entgegenwirken. Gleichzeitig zu dieser Drehbewegung führt das Ausgangselement 150 unter Einwirkung der Rückstellkraft auch noch eine Translationsbewegung parallel zu der Längsachse L aus. Die Führung 180 wirkt mit dem Übergangsabschnitt 154 des Ausgangselements 150 also nicht flächig im Sinne einer flächigen Anlage des Übergangsabschnitts 154 an der Führung 180, sondern linienförmig im Sinne einer kombinierten Anlage des Übergangsabschnitts 154 an und einer Drehung des Übergangsabschnitts 154 relativ zu der Führung 180 zusammen. Die Bewegungsfreiheitsgrade des Ausgangselements 150 werden dadurch in geführter Weise reduziert. Mit anderen Worten erfolgt ein bereichsweise geführtes Verkippen des Ausgangselements 150 bezüglich des Gehäuses 160. Diese Verkippen wird begrenzt durch ein schließlich flächiges in Anlage Gelangen der dem Bremszylinder 300 zugewandten rückseitigen Sitrnseite 156b des Kopfes 156 an dem flächigen Abschnitt der Führung 180 zwischen dem Führungsabschnitt 182 und dem Befestigungsbereich 186.
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Die hier offenbarte Lösung bietet einerseits eine Abstützungsmöglichkeit des die Rückstellung des Gehäuses 160 unterstützenden elastischen Elements 190. Hierdurch muss an der Stirnseite 164 des Gehäuses 160, an welcher bereits eine Ausnehmung 166 für das Ausgangselement 150 vorgesehen ist, nicht noch zusätzlich eine Abstützfläche für das elastische Element 190 vorgesehen werden. Der an den Seitenflächen 165a, 165b des Gehäuses 160 zur Verfügung stehende Platz wird daher effektiver genutzt. Außerdem kann durch diese Maßnahme der Abstand zwischen dem Gehäuse 160 und dem Gehäuse 310 des Bremszylinders 300 verringert werden. Somit kann Bauraum eingespart werden.
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Außerdem wird einer ungleichmäßigen Kraftübertragung des elastischen Elements 190 zwischen der Baugruppe 100 und dem Bremszylinder 300 durch eine entsprechend ausgestaltete Führung 180 für das Ausgangselement 150 Rechnung getragen. Hierdurch kann das Auftreten von mechanischen Spannungen zwischen der Baugruppe 100 und dem Bremszylinder 300, insbesondere ein auf das Ausgangselement 150 wirkendes Drehmoment, erheblich reduziert oder sogar vollständig vermieden werden. Der Verschleiß und das Risiko einer Beschädigung der Elemente der Baugruppe 100, insbesondere des Ausgangselements 150 und des Übertragungselements 140, wird somit reduziert. Die Lebensdauer der Baugruppe 100 und des Bremskraftverstärkers 200 wird dadurch verlängert.
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Vor allem wird eine geführte Relativbewegung zwischen dem Ausgangselement 150 und dem Gehäuse 160 ermöglicht. Das Ausgangselement 150 ist daher bezüglich des Gehäuses 160 geführt verkippbar, wobei diese Verkippbarkeit wiederum beispielsweise auf weniger als 30° begrenzt ist. Eine Relativbewegung ist also nicht nur gestattet, sondern gezielt geführt, aber nur in einem begrenzten Ausmaß. Da außerdem die Führungskräfte in radialer Richtung nahe am Schaft 152 in das Ausgangselement 150 eingeleitet werden, ist der Hebelarm vergleichsweise gering, so dass von der Führung 180 nur geringe Drehmomente aufgenommen werden müssen (im Vergleich zu einer Führung, die radial weiter außen vorgesehen ist).
