WO2012076304A2 - Elektromechanischer bremskraftverstärker mit einstellbarer nicht-linearer unterstützungskraft - Google Patents

Elektromechanischer bremskraftverstärker mit einstellbarer nicht-linearer unterstützungskraft Download PDF

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WO2012076304A2
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brake booster
lever arm
adjusting means
booster piston
electromechanical brake
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Hans-Peter Dommsch
Christian Meyer
Lin Feuerrohr
Stefan Demont
Martin-Peter Bolz
Jochen Moench
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/02—Brake-action initiating means for personal initiation
    • B60T7/04—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated

Definitions

  • the present invention relates to electromechanical brake booster, in particular brake booster with an electromotive adjustable nonlinear support force.
  • a brake booster helps to relieve the driver when braking by the brake booster on actuation of the brake pedal exerts an assisting force on the master cylinder, which then acts in addition to the brake pedal force on this.
  • the operating force on the brake pedal of a vehicle, which is required to achieve the desired braking effect is reduced.
  • the assisting force of the brake booster is generated by means of a pressure difference (atmospheric pressure to negative pressure on the engine).
  • an electromechanical brake booster in which an electric motor drives a mechanical transmission with variable transmission, which provides the support force for the master cylinder.
  • the disadvantage here is that in the mechanical transmission at least one combination of a rack and a gear for variable
  • the support force for the brake cylinder is adjustable with respect to the position of the brake pedal.
  • an electromechanical brake booster with adjustable non-linear assisting force comprising - a brake booster piston
  • the brake booster according to claim 1 can comprise:
  • threaded rod is coupled to the adjustment means for traversing the adjustment means along a longitudinal axis of the threaded rod by driving the threaded rod.
  • the coupling mechanism may comprise at least a first lever arm and a second lever arm.
  • the use of a mechanical transmission with a combination of rack and gear for the realization of the variable ratio can be omitted, since a simple lever arm principle is used here. This results in the present electromechanical brake booster and a reduction of the game in the system over systems with gears, which increases the control accuracy and comfort for the driver.
  • the linkage transmits in operation in response to the position of the adjusting means on the threaded rod a non-linear assisting force on the brake booster piston, which is amplified in proportion to the selected lengths of the lever arms of the linkage.
  • coupling gears are gearboxes which convert rotational movements into straight-line or oscillating movements or vice versa, and these are also irregular-ratio transmissions. Due to the lever arm effect is the
  • the lever arms of the linkage can each be arranged symmetrically on opposite sides of the adjusting means and the brake booster piston.
  • the coupling gear whose joints and levers, i. arranged on each side of the adjusting means and the brake booster piston the forces on each side of the brake booster piston and the adjusting compensate each other and thus no torque is exerted on these components.
  • first lever arm of the linkage can be pivotally coupled to the adjusting means.
  • this articulated coupling has only one degree of freedom, in particular a rotational degree of freedom. This connection ensures a simple direct and tension-free coupling of the linkage with the adjusting means.
  • the adjusting means may be a one-piece component.
  • the adjusting means may be formed in its simplest design, for example in the manner of a nut or a sleeve with an internal thread fitting the thread of the threaded rod, and having a means for an articulated coupling to the first lever arm of the linkage.
  • the adjusting means may also be a one-piece component.
  • the threaded rod can be arranged above the brake booster piston.
  • the threaded rod may be disposed below the brake booster piston. The installation position of the threaded rod and the adjusting means with respect.
  • the brake booster piston can be selected according to the wishes of the vehicle manufacturer.
  • the axis of rotation of the threaded rod and the axis of symmetry of the brake booster piston are located on a common vertical plane.
  • the adjustment means may move away therefrom for an increasing assist force on the brake booster piston. In this case, as the reference point for the position of the adjusting means whose starting position is selected in the non-actuated brake pedal in which the adjusting means is located closest to the electric motor.
  • the coupling mechanism may comprise a third lever arm, and the second lever arm is pivotally coupled to a third lever arm and the third
  • Lever arm is hinged to the vehicle.
  • a longitudinal end of the second lever arm is pivotally coupled to the third lever arm.
  • the third lever arm ensures a tension-free transmission of the power of the linkage to the brake booster piston during operation, as soon as the adjusting means on the threaded screw moves back and forth.
  • the electromechanical brake booster of the second lever arm can be coupled by means of a pivot axis to the brake booster piston and the length of the second lever arm from the axis of rotation in the direction of the first lever arm is longer than the length of the second lever arm from the axis of rotation in the direction of the third lever arm ,
  • the dimensioning of the lengths of the lever arms of the linkage, the characteristic of the non-linear support force and the maximum possible support force can be adjusted.
  • the coupling mechanism may comprise a Ausreteshebelarm
  • the second lever arm may be coupled via the Ausreteshebelarm with the brake booster piston and a longitudinal end of the second lever arm may be pivotally coupled to the vehicle.
  • This arrangement represents an alternative to the voltage-free connection of the brake booster piston to the coupling gear, in which a vertical compensation of the movement of the brake booster piston during operation is possible.
  • a longitudinal end of the Ausreteshebelarms is pivotally coupled to the brake booster piston, while the further longitudinal end is pivotally coupled to the second lever arm at a predetermined location along the longitudinal direction of the second lever arm.
  • the adjusting means can completely surround the threaded rod in the common contact region.
  • the adjusting means may be designed in the manner of a nut or a sleeve with an internal thread matching the thread of the threaded rod.
  • the ratio of the length of the second lever arm to the length of the first lever arm can be at least 2.5.
  • the ratio of the lengths of the two lever arms determines not only the maximum possible supporting force but also the course of the supporting force during the different positions of the adjusting means during operation, with a non-linear course being sought as particularly advantageous.
  • the ratio may be less than 2.5 and greater than 1, 5, which is sufficient in particular for vehicles with low engine power, since in this case, correspondingly lower support forces of the brake booster are required for braking.
  • the brake pedal can be coupled via a further coupling gear with the brake booster piston.
  • the brake booster piston can be rigidly coupled to a lever arm of the further linkage.
  • this lever arm may be coaxial with the axis of symmetry of the brake booster piston.
  • the brake booster piston may also be pivotally coupled to a lever arm of the further linkage.
  • Fig. 1 is a schematic view of the present electromechanical
  • Fig. 2 is a schematic view of another present electromechanical brake booster with a modified connection of the linkage to the brake booster piston and the vehicle
  • Fig. 3 shows a desired non-linear relationship between the path of the brake pedal s and the assist force F of a brake booster.
  • Fig. 1 shows a schematic view of the present electromechanical brake booster.
  • like reference numerals designate the same components.
  • the present brake booster includes a brake booster piston 10 which applies to a master cylinder 100 an assisting force for braking the vehicle 200 (not shown).
  • the assisting force of the brake booster piston 10 is generated by an electric motor 20 with an adjusting means 50, and then transmitted to the brake booster piston 10 via a coupling gear 40, which cooperates with the adjusting means 50 and depending on its position, a variable transmission ratio of the linkage 40.
  • the coupling mechanism 40 operates according to a simple lever arm principle in which the tensile force of the adjusting means 50 on the coupling gear 40 is amplified in proportion to the length of the lever arms of the linkage 40.
  • the electric motor 20 is arranged above the brake booster piston 10, wherein the axis of symmetry of the brake booster piston 10 and the axis of symmetry of the electric motor 20 lie in a common vertical plane.
  • Output shaft of the electric motor 20 is formed by a threaded rod 30, which extends from the electric motor 20 substantially parallel to the axis of symmetry of the brake booster piston 10.
  • On the threaded rod 30 is an adjusting means 50 which is formed in the form of a sleeve with a matching internal thread to the thread of the threaded rod 30.
  • the adjusting means 50 may, for. B. so that over its entire length, the outer peripheral surface of the threaded rod 30 and the common contact area between the two components completely surrounded.
  • the adjusting means 50 is arranged on the threaded rod 30 so that it moves along a threaded rod upon rotation of the threaded rod 30.
  • the coupling gear 40 comprises a first lever arm 41, a second lever arm 42 and a third lever arm 43, each articulated about axes of rotation are coupled to each other, in each case only a rotational degree of freedom in the connection of two lever arms is allowed.
  • the lever arms 41, 42, 43 of the linkage 40 are arranged substantially in a vertical plane and their movement also runs on this plane.
  • the first lever arm 41 of the linkage 40 is pivotally coupled to the adjustment means 50.
  • the second lever arm 42 is pivotally coupled via an axis of rotation 60 with the brake booster piston 10, wherein the axis of rotation 60 is disposed in the region of the outer peripheral surface of the brake booster piston 10 in a horizontal plane through its axis of symmetry.
  • the third lever arm 43 which is arranged below the brake booster piston 10, is articulated with its further longitudinal end at a bearing point on the vehicle 200, z. B. the body coupled.
  • All of the lever arms and axes of rotation of the linkage 40 are respectively disposed on each side of the brake booster piston 10 and the adjusting means 50, so that compensate the introduced forces on each side of the brake booster piston 10 and thus exert no moment on this or on the adjusting means 50. If no reinforcement is needed, then the adjustment means 50 is in its
  • Starting position A which is on the longitudinal axis of the threaded rod 30 closest to the electric motor 20.
  • the electric motor 20 is activated, whereby the adjusting means 50 moves from its starting position A away from the electric motor 20 in the direction of a further position B, the adjusting means 50 merely translating along the longitudinal axis the threaded rod 30 executes.
  • a force is introduced into this via the coupling with the coupling gear 40, which then fortified differently depending on the position of the lever arms 41, 42, 43 of the linkage 40 and is in turn transmitted to this from the brake booster piston 10.
  • the maximum possible assisting force of the electro-mechanical brake booster applies the coupling gear 40 to the brake booster piston 10 when the adjusting means 50 is at the end position C where the adjusting means 50 is furthest from the electric motor 20.
  • the adjusting means 50 thus results in an axial translational movement along the longitudinal axis of the threaded rod 50 within the two possible limit values. tion positions A and C, wherein in each case the transmission ratio of the linkage 40 changes variably.
  • a brake pedal 80 is coupled via a further coupling gear 70 with the brake booster piston 10, wherein a lever arm of the further linkage
  • the coupling mechanism 40 comprises a first lever arm 41, a second lever arm 42 and a Ausreteshebelarm 44.
  • the first lever arm 41 is pivotally coupled to the adjusting means 50, while the other longitudinal end of the first lever arm 41 is pivotally coupled to the second lever arm 42.
  • the further longitudinal end of the second lever arm 42 is pivotally coupled to the vehicle 200 at a bearing point via a rotation axis 47, wherein the bearing point is located below the brake booster piston 10.
  • the Austicianshebelarm 44 is pivotally coupled via an axis of rotation 45 with the outer peripheral surface of the brake booster piston 10, wherein the rotation axis 45 is disposed on a horizontal plane through the axis of symmetry of the brake booster piston 10 in the region of an end portion of the brake booster piston 10.
  • the further longitudinal end of the Austicianshebelarms 44 is pivotally coupled via a further axis of rotation 46 with the second lever arm 42, wherein the further axis of rotation 46, the entire length of the second lever arm 42 symmetrically divides, and substantially in a vertical position as the
  • Rotary axis 45 is located.
  • the length of the Austicianshebelarms 44 corresponds approximately to the length of the first lever arm 41.
  • the adjusting means 50 moves from the starting position A in the direction of one of the positions B or C, so the Ausreteshebelarm 44 ensures that the coupling gear 40, the supporting force without tension in the brake booster piston 10 is initiated, which performs a slight movement in the vertical direction during operation.
  • the coupling gear 40 is also arranged symmetrically on both sides of the brake booster piston 10 and the adjusting means 50, so that the lever arms 41, 42, 44 are respectively disposed on both sides of the brake booster piston 10.
  • Fig. 3 shows a desired non-linear relationship between the path of the brake pedal s and the assist force F of a brake booster.
  • the assisting force of the brake booster F and the path of the brake pedal s are non-linear to each other, which is advantageous for the operation of the brake booster.
  • a small assisting force of the brake booster should be exerted on the master cylinder, while a vigorous actuation of the brake pedal a very large support force of the brake booster for the fastest possible deceleration of the vehicle is needed.
  • this can be realized by the above-described arrangement of the lever arms and axes of rotation of the linkage of the present electromechanical brake booster in a similar manner.
  • Fig. 3 applies qualitatively also to the total force acting on the master cylinder, which is composed of the brake pedal force and the assisting force of the brake booster.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischer Bremskraftverstärker mit einstellbarer nicht-linearer Unterstützungskraft, umfassend: einen Bremsverstärkerkolben (10), ein translatorisch verfahrbares Einstellmittel (50), und ein nicht lineares Koppelgetriebe (40) zum Koppeln des Bremsverstärkerkolbens (10) mit dem Einstellmittel (50), um eine variable Kraft auf den Bremsverstärkerkolben (10) auszuüben.

Description

Beschreibung
Titel
Elektromechanischer Bremskraftverstärker mit einstellbarer nicht-linearer Unterstützungskraft
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft elektromechanische Bremskraftverstärker, insbesondere Bremskraftverstärker mit einer elektromotorisch einstellbaren nichtlinearen Unterstützungskraft.
Stand der Technik
Ein Bremskraftverstärker hilft dabei, den Fahrer beim Bremsen zu entlasten, indem der Bremskraftverstärker bei Betätigung des Bremspedals eine Unterstützungskraft auf den Hauptbremszylinder ausübt, die dann zusätzlich zur Bremspedalkraft auf diesen wirkt. Somit verringert sich die Betätigungskraft am Bremspedal eines Fahrzeugs, die zum Erreichen der gewünschten Bremswirkung benötigt wird. Bei dem in PKW und leichten Nutzfahrzeugen vorwiegend verbauten Unterdruck-Bremskraftverstärker wird die Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers mittels einer Druckdifferenz (Atmosphärendruck zu Unterdruck am Motor) erzeugt.
Allerdings liegt bei Dieselmotoren und modernen direkteinspritzenden FSI- Motoren praktisch keine Druckdifferenz am Motor mehr vor, die zum Betrieb eines Unterdruck-Bremskraftverstärkers zur Verfügung steht. Deshalb sorgen bei derartigen Motoren nun zusätzlich eingebaute elektrische oder vom Verbrennungsmotor angetriebene Unterdruckpumpen für das notwendige Vakuum zum Betrieb des Bremskraftverstärkers. Diese sind jedoch aufgrund der erforderlichen Verschlauchung, des zugehörigen relativ großen Einbauraums und einer unerwünschten Erhöhung des Fahrzeuggewichts nachteilig. Eine Alternative dazu sind so genannte elektromechanische Bremskraftverstärker, bei denen ein Elektromotor ein Drehmoment erzeugt, das mittels einer Kopplungsvorrichtung in die Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers umgewandelt wird.
Aus der WO 2008/12881 1 A1 ist ein elektromechanischer Bremskraftverstärker bekannt, bei dem ein Elektromotor ein mechanisches Getriebe mit variabler Übersetzung antreibt, das die Unterstützungskraft für den Hauptbremszylinder bereitstellt. Nachteilig ist hierbei, dass bei dem mechanischen Getriebe mindes- tens eine Kombination aus einer Zahnstange und einem Zahnrad zur variablen
Übersetzung der Unterstützungskraft für den Hauptbremszylinder benötigt wird, die jedoch Prinzip bedingt immer ein Spiel in der Anlage aufweist. Zudem benötigt das mechanische Getriebe eine Lagerung mit einem entsprechend großen Einbauraum, sowie eine aufwändige Montage der präzise hergestellten und da- mit teuren Bauteile.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektromechanischen Bremskraftverstärker mit einem vereinfachten mechanischen Getriebe bereitzustellen, bei dem die Unterstützungskraft für den Bremszylinder variabel be- züglich der Stellung des Bremspedals einstellbar ist. Außerdem sollen bei dem vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärker das Spiel in der Anlage verringert und die benötigten Bauteile für den Bremskraftverstärker in der Herstellung und Montage vereinfacht sein. Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den elektromechanischen Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein elektromechanischer Bremskraftverstärker mit einstellbarer nicht-linearer Unterstützungskraft vorgesehen, umfassend - einen Bremsverstärkerkolben,
- ein translatorisch verfahrbares Einstellmittel, und - ein nicht-lineares Koppelgetriebe zum Koppeln des Bremsverstärkerkolbens mit dem Einstellmittel, um eine variable Kraft auf den Bremsverstärkerkolben auszuüben. Weiterhin kann der Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 umfassen:
- eine Gewindestange, und
- einen Elektromotor zum Antreiben der Gewindestange;
wobei die Gewindestange mit dem Einstellmittel gekoppelt ist, um durch Antreiben der Gewindestange das Einstellmittel entlang einer Längsachse der Gewin- destange zu verfahren.
Insbesondere kann das Koppelgetriebe zumindest einen ersten Hebelarm und einen zweiten Hebelarm aufweisen. Bei dem vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärker kann der Einsatz eines mechanischen Getriebes mit einer Kombination aus Zahnstange und Zahnrad für die Realisierung der variablen Übersetzung entfallen, da hier ein einfaches Hebelarmprinzip zur Anwendung kommt. Daraus resultiert bei dem vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärker auch eine Reduzierung des Spieles in der Anlage gegenüber Anlagen mit Zahnrädern, was die Regelungsgenauigkeit und den Komfort für den Fahrer erhöht.
Bei dem vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärker überträgt das Koppelgetriebe im Betrieb in Abhängigkeit von der Stellung des Einstellmittels auf der Gewindestange eine nicht-lineare Unterstützungskraft auf den Bremsverstärkerkolben, wobei diese proportional zu den gewählten Längen der Hebelarme des Koppelgetriebes verstärkt wird. Allgemein handelt es sich bei Koppelgetrieben um Getriebe, die Drehbewegungen in geradlinige oder schwingende Bewegungen umwandeln bzw. auch umgekehrt, wobei es sich außerdem um un- gleichmäßig übersetzende Getriebe handelt. Durch den Hebelarmeffekt ist die
Unterstützungskraft nicht-linear zur Position des Einstellmittels auf der Gewindestange, was vorteilhaft für die Bremskraftverstärkung ist, da mit zunehmendem Durchdrücken des Bremspedals diese nicht-linear zunehmen soll. Ein weiterer Vorteil des vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärkers liegt in der geringen Anzahl und einfachen Bauweise der Teile, die für die Realisierung der variablen Übersetzung mit Hilfe des Koppelgetriebes benötigt werden. So benötigt das vorliegende Koppelgetriebe in der einfachsten Bauart hierfür lediglich zwei unterschiedlich lange Hebelarme, die jeweils gelenkartig miteinander sowie mit dem Einstellmittel und dem Bremsverstärkerkolben ebenfalls gelenkartig gekoppelt sind, wodurch der Herstellungs- und Montageaufwand erheblich reduziert wird. Der Einbau der kostenintensiven Kombination von Zahnstange und Zahnrad sowie der zugehörigen Lagerung entfällt bei dem vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärker.
Weiterhin können bei dem vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärker die Hebelarme des Koppelgetriebes jeweils symmetrisch auf gegenüber lie- genden Seiten des Einstellmittels und des Bremsverstärkerkolbens angeordnet sein. Sind bei dem Koppelgetriebe dessen Gelenke und Hebeln verdoppelt, d.h. auf jeder Seite des Einstellmittels und des Bremsverstärkerkolbens angeordnet, so kompensieren sich die Kräfte auf jeder Seite des Bremsverstärkerkolbens und des Einstellmittels und es wird somit kein Moment auf diese Bauteile ausgeübt.
Des Weiteren kann der erste Hebelarm des Koppelgetriebes gelenkig mit dem Einstellmittel gekoppelt sein. Vorzugsweise weist diese gelenkige Koppelung lediglich einen Freiheitsgrad auf, insbesondere einen rotatorischen Freiheitsgrad. Diese Anbindung sorgt für eine einfache unmittelbare und verspannungsfreie Koppelung des Koppelgetriebes mit dem Einstellmittel.
Bei dem vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärker kann das Einstellmittel ein einteiliges Bauteil sein. So kann das Einstellmittel in seiner einfachsten Bauform beispielsweise in der Art einer Schraubenmutter bzw. einer Hülse mit einem Innengewinde passend zum Gewinde der Gewindestange ausgebildet sein, sowie ein Mittel für eine gelenkige Koppelung an den ersten Hebelarm des Koppelgetriebes aufweisen. Alternativ dazu kann das Einstellmittel auch ein einstückiges Bauteil sein. Weiterhin kann bei dem vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärker die Gewindestange oberhalb des Bremsverstärkerkolbens angeordnet sein. In einer gleichwertigen Alternative des elektromechanischen Bremskraftverstärkers kann die Gewindestange unterhalb des Bremsverstärkerkolbens angeordnet sein. Die Einbaulage der Gewindestange und des Einstellmittels bzgl. des Bremsverstärkerkolbens kann dabei gemäß den Wünschen des Fahrzeugherstellers gewählt werden. Vorzugsweise befinden sich die Drehachse der Gewindestange und die Symmetrieachse des Bremsverstärkerkolbens auf einer gemeinsamen vertikalen Ebene. Des Weiteren kann sich das Einstellmittel im Betrieb für eine zunehmende Unterstützungskraft auf den Bremsverstärkerkolben von diesem wegbewegen. Dabei wird als Bezugspunkt für die Position des Einstellmittels dessen Ausgangspositi- on bei dem nicht betätigten Bremspedal gewählt, in der sich das Einstellmittel am nächsten zum Elektromotor befindet.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers kann das Koppelgetriebe einen dritten Hebelarm aufweisen, und der zweite Hebelarm ist mit einem dritten Hebelarm gelenkig gekoppelt und der dritte
Hebelarm ist gelenkig mit dem Fahrzeug gekoppelt. So ist insbesondere ein Längsende des zweiten Hebelarms mit dem dritten Hebelarm gelenkig gekoppelt. Der dritte Hebelarm sorgt für eine spannungsfreie Übertragung der Kraft des Koppelgetriebes auf den Bremsverstärkerkolben im Betrieb, sobald sich das Ein- Stellmittel auf der Gewindeschraube hin und her bewegt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers kann der zweite Hebelarm mittels einer Drehachse gelenkig mit dem Bremsverstärkerkolben gekoppelt sein und die Länge des zweiten Hebelarms von der Drehachse in Richtung zum ersten Hebelarm ist länger als die Länge des zweiten Hebelarms von der Drehachse in Richtung zum dritten Hebelarm. Bei dieser Anordnung kann durch die Dimensionierung der Längen der Hebelarme des Koppelgetriebes die Charakteristik der nicht-linearen Unterstützungskraft sowie die maximal mögliche Unterstützungskraft eingestellt werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers kann das Koppelgetriebe einen Ausgleichshebelarm aufweisen, und der zweite Hebelarm kann über den Ausgleichshebelarm mit dem Bremsverstärkerkolben gekoppelt und ein Längsende des zweiten Hebelarms kann gelenkig mit dem Fahrzeug gekoppelt sein. Diese Anordnung stellt eine Alternative zur spannungsfreien Anbindung des Bremsverstärkerkolbens an das Koppelgetriebe dar, bei dem ein vertikaler Ausgleich der Bewegung des Bremsverstärkerkolbens im Betrieb möglich ist. Dabei ist ein Längsende des Ausgleichshebelarms gelenkig mit dem Bremsverstärkerkolben gekoppelt, während dessen weiteres Längsende mit dem zweiten Hebelarm an einer vorbestimmten Stelle entlang der Längsrichtung des zweiten Hebelarms gelenkig gekoppelt ist. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers kann das Einstellmittel die Gewindestange in dem gemeinsamen Kontaktbereich vollständig umgeben. Hierfür kann das Einstellmittel in der Art einer Schraubenmutter bzw. einer Hülse mit einem Innengewinde passend zum Ge- winde der Gewindestange ausgebildet sein.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers kann das Verhältnis der Länge des zweiten Hebelarms zur Länge des ersten Hebelarms zumindest 2,5 betragen. Das Verhältnis der Längen der beiden Hebelarme bestimmt neben der maximal möglichen Unterstützungskraft auch den Verlauf der Unterstützungskraft während der unterschiedlichen Stellungen des Einstellmittels im Betrieb, wobei ein nicht-linearer Verlauf als besonders vorteilhaft angestrebt wird. Alternativ dazu kann das Verhältnis auch kleiner als 2,5 und größer als 1 ,5 sein, was insbesondere bei Fahrzeugen mit geringer Motorleistung ausreichend ist, da in diesem Fall entsprechend geringere Unterstützungskräfte des Bremskraftverstärkers zum Abbremsen benötigt werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers kann das Bremspedal über ein weiteres Koppelgetriebe mit dem Bremsverstärkerkolben gekoppelt sein. So kann insbesondere der Bremsverstärkerkolben starr mit einem Hebelarm des weiteren Koppelgetriebes gekoppelt sein. Des Weiteren kann dieser Hebelarm koaxial zu der Symmetrieachse des Bremsverstärkerkolbens sein. Alternativ dazu kann der Bremsverstärkerkolben auch gelenkig mit einem Hebelarm des weiteren Koppelgetriebes gekoppelt sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht des vorliegenden elektromechanischen
Bremskraftverstärkers,
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines weiteren vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärkers mit einer modifizierten Anbindung des Koppelgetriebes an den Bremsverstärkerkolben und das Fahrzeug, und Fig. 3 einen gewünschten nicht-linearen Zusammenhang zwischen dem Weg des Bremspedals s und der Unterstützungskraft F eines Bremskraftverstärkers.
Beschreibung von Ausführungsformen
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht des vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärkers. Im Folgenden bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Bauteile.
Der vorliegende Bremskraftverstärker umfasst einen Bremsverstärkerkolben 10, der auf einen Hauptbremszylinder 100 eine Unterstützungskraft zum Bremsen des Fahrzeugs 200 (nicht dargestellt) ausübt. Die Unterstützungskraft des Bremsverstärkerkolbens 10 wird beim Zusammenwirken eines Elektromotors 20 mit einem Einstellmittel 50 erzeugt, und dann über ein Koppelgetriebe 40, das mit dem Einstellmittel 50 zusammenwirkt und je nach seiner Stellung ein variables Übersetzungsverhältnis des Koppelgetriebes 40 realisiert, auf den Bremsverstärkerkolben 10 übertragen. Das Koppelgetriebe 40 arbeitet nach einem einfachen Hebelarmprinzip, bei dem die Zugkraft des Einstellmittels 50 auf das Koppelge- triebe 40 proportional zu der Länge der Hebelarme des Koppelgetriebes 40 verstärkt wird.
Der Elektromotor 20 ist oberhalb des Bremsverstärkerkolbens 10 angeordnet, wobei die Symmetrieachse des Bremsverstärkerkolbens 10 und die Symmetrie- achse des Elektromotors 20 in einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegen. Die
Abtriebswelle des Elektromotors 20 wird von einer Gewindestange 30 gebildet, welches sich ausgehend vom Elektromotor 20 im Wesentlichen parallel zur Symmetrieachse des Bremsverstärkerkolbens 10 erstreckt. Auf der Gewindestange 30 befindet sich ein Einstellmittel 50, das in Form einer Hülse mit einem passenden Innengewinde zu dem Gewinde der Gewindestange 30 ausgebildet ist. Das Einstellmittel 50 kann z. B. damit über seine gesamte Länge die äußere Umfangsfläche der Gewindestange 30 bzw. den gemeinsamen Kontaktbereich zwischen den beiden Bauteilen vollständig umgeben. Das Einstellmittel 50 ist so an der Gewindestange 30 angeordnet, dass es bei einer Drehung der Gewinde- stange 30 entlang der Gewindestange verfährt.
Das Koppelgetriebe 40 umfasst einen ersten Hebelarm 41 , einen zweiten Hebelarm 42 und einem dritten Hebelarm 43, die jeweils gelenkig über Drehachsen mit einander gekoppelt sind, wobei jeweils lediglich ein rotatorischer Freiheitsgrad bei der Verbindung von zwei Hebelarmen zugelassen ist. Die Hebelarme 41 , 42, 43 des Koppelgetriebes 40 sind dabei im Wesentlichen in einer vertikalen Ebene angeordnet und deren Bewegung verläuft ebenso auf dieser Ebene. Der erste Hebelarm 41 des Koppelgetriebes 40 ist gelenkig mit dem Einstellmittel 50 gekoppelt. Der zweite Hebelarm 42 ist über eine Drehachse 60 mit dem Bremsverstärkerkolbens 10 gelenkig gekoppelt, wobei die Drehachse 60 im Bereich der äußeren Umfangsfläche des Bremsverstärkerkolbens 10 in einer horizontalen Ebene durch dessen Symmetrieachse angeordnet ist. Der dritte Hebelarm 43, der unterhalb des Bremsverstärkerkolbens 10 angeordnet ist, ist mit seinem weiteren Längsende gelenkig an einer Lagerstelle am Fahrzeug 200, z. B. der Karosserie, gekoppelt.
Sämtliche Hebelarme und Drehachsen des Koppelgetriebes 40 sind jeweils auf jeder Seite des Bremsverstärkerkolbens 10 und des Einstellmittel 50 angeordnet, so dass sich die eingeleiteten Kräfte auf jeder Seite des Bremsverstärkerkolbens 10 kompensieren und damit kein Moment auf diesen bzw. auf das Einstellmittel 50 ausüben. Wird keine Verstärkung benötigt, so befindet sich das Einstellmittel 50 in seiner
Ausgangsposition A, die auf der Längsachse der Gewindestange 30 am nächsten zu dem Elektromotor 20 ist. Wrd im Betrieb des elektromechanischen Bremskraftverstärkers eine Unterstützungskraft benötigt, so wird der Elektromotor 20 aktiviert, wodurch sich das Einstellmittel 50 aus seiner Ausgangsposition A von dem Elektromotor 20 weg in Richtung einer weiteren Position B bewegt, wobei das Einstellmittel 50 lediglich eine translatorische Bewegung entlang der Längsachse der Gewindestange 30 ausführt. Während der Bewegung des Einstellmittels 50 wird über dessen Koppelung mit dem Koppelgetriebe 40 eine Kraft in dieses eingeleitet, welche dann je nach Stellung der Hebelarme 41 , 42, 43 des Koppelgetriebes 40 unterschiedlich stark verstärkt und von diesem wiederum auf den Bremsverstärkerkolben 10 übertragen wird.
Die maximal mögliche Unterstützungskraft des elektromechanischen Bremskraftverstärkers übt das Koppelgetriebe 40 auf den Bremsverstärkerkolben 10 aus, wenn sich das Einstellmittel 50 an der Endposition C befindet, bei der das Einstellmittel 50 am weitesten von dem Elektromotor 20 entfernt ist. Im Betrieb führt das Einstellmittel 50 somit eine axiale translatorische Bewegung entlang der Längsachse der Gewindestange 50 innerhalb der beiden möglichen Begren- zungspositionen A und C aus, wobei sich jeweils das Übersetzungsverhältnis des Koppelgetriebes 40 variabel ändert.
Ein Bremspedal 80 ist über ein weiteres Koppelgetriebe 70 mit dem Bremsver- Stärkerkolben 10 gekoppelt, wobei ein Hebelarm des weiteren Koppelgetriebes
70 starr mit dem Bremsverstärkerkolben 10 gekoppelt ist. Dieser Hebelarm ist zudem koaxial zu der Symmetrieachse des Bremsverstärkerkolbens 10 angeordnet. Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärkers mit einer modifizierten Anbindung des Koppelgetriebes 40 an den Bremsverstärkerkolben 10 und das Fahrzeug 200 (nicht dargestellt). Die Anordnung von Elektromotor 20, Gewindestange 30, Einstellmittels 50, Bremsverstärkerkolben 10 und des weiteren Koppelgetriebes 70 sind identisch mit dem elektromechanischen Bremskraftverstärker von Fig. 1 , weshalb im Folgenden nur die Unterschiede im Hinblick auf den Aufbau des Koppelgetriebes 40 und dessen Koppelung an den Bremsverstärkerkolben 10 dargestellt werden. Das Koppelgetriebe 40 umfasst einen ersten Hebelarm 41 , einen zweiten Hebelarm 42 sowie einen Ausgleichshebelarm 44. Der erste Hebelarm 41 ist gelenkig mit dem Einstellmittel 50 gekoppelt, während das weitere Längsende des ersten Hebelarms 41 mit dem zweiten Hebelarm 42 gelenkig gekoppelt ist. Das weitere Längsende des zweiten Hebelarms 42 ist an einer Lagerstelle über eine Dreh- achse 47 mit dem Fahrzeug 200 gelenkig gekoppelt, wobei sich die Lagerstelle unterhalb des Bremsverstärkerkolbens 10 befindet.
Der Ausgleichshebelarm 44 ist über eine Drehachse 45 gelenkig mit der äußeren Umfangsfläche des Bremsverstärkerkolbens 10 gekoppelt, wobei die Drehachse 45 auf einer horizontalen Ebene durch die Symmetrieachse des Bremsverstärkerkolbens 10 im Bereich eines Endabschnittes des Bremsverstärkerkolbens 10 angeordnet ist. Das weitere Längsende des Ausgleichshebelarms 44 ist über eine weitere Drehachse 46 mit dem zweiten Hebelarm 42 gelenkig gekoppelt, wobei die weitere Drehachse 46 die gesamte Länge des zweiten Hebelarms 42 un- symmetrisch teilt, und sich im Wesentlichen in einer vertikalen Position wie die
Drehachse 45 befindet. Die Länge des Ausgleichshebelarms 44 entspricht in etwa der Länge des ersten Hebelarms 41. Bewegt sich im Betrieb das Einstellmittel 50 von der Ausgangsposition A in Richtung einer der Positionen B oder C, so sorgt der Ausgleichshebelarm 44 dafür, dass das Koppelgetriebe 40 die Unterstützungskraft verspannungsfrei in den Bremsverstärkerkolben 10 eingeleitet, wobei dieser im Betrieb eine geringe Bewegung in vertikaler Richtung ausführt. Das Koppelgetriebe 40 ist ebenfalls symmetrisch an beiden Seiten des Bremsverstärkerkolbens 10 und des Einstellmittels 50 angeordnet, so dass die Hebelarme 41 , 42, 44 jeweils auf beiden Seiten des Bremsverstärkerkolbens 10 angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt einen gewünschten nicht-linearen Zusammenhang zwischen dem Weg des Bremspedals s und der Unterstützungskraft F eines Bremskraftverstärkers.
Aufgrund des Hebelarmeffekts sind die Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers F und der Weg des Bremspedals s nicht-linear zueinander, was von Vorteil für die Funktionsweise des Bremskraftverstärkers ist. So soll bei nur leichter Betätigung des Bremspedals eine kleine Unterstützungskraft des Bremskraftver- stärkers auf den Hauptbremszylinder ausgeübt werden, während bei einer kräftigen Betätigung des Bremspedals eine sehr große Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers zum möglichst schnellen Abbremsen des Fahrzeugs benötigt wird. Für einen möglichst einfachen Aufbau eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers mit der Charakteristik der Unterstützungskraft F gemäß Fig. 3 lässt sich diese durch die vorstehend beschriebene Anordnung der Hebelarme und Drehachsen des Koppelgetriebes des vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärkers in einer ähnlichen Art und Weise realisieren.
Der nicht-lineare Zusammenhang von Fig. 3 gilt qualitativ auch für die Gesamtkraft, die auf den Hauptbremszylinder wirkt, welche sich aus der Bremspedalkraft und der Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers zusammensetzt.

Claims

Ansprüche
1. Elektromechanischer Bremskraftverstärker mit einstellbarer nicht-linearer Unterstützungskraft, umfassend:
- einen Bremsverstärkerkolben (10),
- ein translatorisch verfahrbares Einstellmittel (50), und
- ein nicht-lineares Koppelgetriebe (40) zum Koppeln des Bremsverstärkerkolbens (10) mit dem Einstellmittel (50), um eine variable Kraft auf den Bremsverstärkerkolben (10) auszuüben.
2. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 , weiterhin umfassend:
- eine Gewindestange (30), und
- einen Elektromotor (20) zum Antreiben der Gewindestange (30), wobei die Gewindestange mit dem Einstellmittel (50) gekoppelt ist, um durch Antreiben der Gewindestange das Einstellmittel (50) entlang einer Längsachse der Gewindestange zu verfahren.
3. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Koppelgetriebe (40) mindestens einen ersten Hebelarm (41) und mindestens einen zweiten Hebelarm (42) aufweist.
4. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 3, wobei die ersten und die zweiten Hebelarme (41 , 42) des Koppelgetriebes (40) jeweils symmetrisch auf gegenüber liegenden Seiten des Einstellmittels (50) und des Bremsverstärkerkolbens (10) angeordnet sind.
5. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 3 oder 4, wobei der erste Hebelarm (41) des Koppelgetriebes (40) gelenkig mit dem Einstellmittel (50) gekoppelt ist.
6. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Koppelgetriebe (40) einen dritten Hebelarm (43) aufweist, und der zweite Hebelarm (42) mit einem dritten Hebelarm (43) gelenkig gekoppelt und der dritte Hebelarm (43) gelenkig mit dem Fahrzeug gekoppelt ist.
7. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 6, wobei der zweite Hebelarm (42) mittels einer Drehachse (60) gelenkig mit dem Bremsverstärkerkolben (10) gekoppelt ist und die Länge des zweiten Hebelarms (42) von der Drehachse (60) in Richtung zum ersten Hebelarm (41) länger als die Länge des zweiten Hebelarms (42) von der Drehachse (60) in Richtung zum dritten Hebelarm (43) ist.
8. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Koppelgetriebe (40) einen Ausgleichshebelarm (44) aufweist, und der zweite Hebelarm (42) über den Ausgleichshebelarm (44) mit dem Bremsverstärkerkolben (10) gekoppelt und ein Längsende des zweiten Hebelarms (42) gelenkig mit dem Fahrzeug gekoppelt ist.
9. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei das Verhältnis der Länge des zweiten Hebelarms (42) zur Länge des ersten Hebelarms (41) zumindest 2,5 beträgt.
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