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Dokumentenidentifikation DE102004013191B4 22.02.2007
Titel Hauptbremszylinder mit integrierter Druckerkennungseinrichtung
Anmelder Lucas Automotive GmbH, 56070 Koblenz, DE
Erfinder Schlüter, Peter, 56206 Kammerforst, DE;
Borsch, Stefan, 56333 Winningen, DE
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Anmeldedatum 17.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004013191
Offenlegungstag 06.10.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse B60T 13/565(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60T 11/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung befasst sich mit der Erfassung eines Unterdrucks, um Informationen über den Luftdruck in einer Vakuumkammer eines Unterdruck-Bremskraftverstärkers zu gewinnen.

Unterdruck-Bremskraftverstärker werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um die vom Fahrer beim Bremsen auf ein Bremspedal aufgebrachte Fußkraft zu verstärken. Sie weisen eine Vakuumkammer und eine Arbeitskammer auf, die durch einen Membrankolben getrennt sind. In der Vakuumkammer wird während des Fahrbetriebs ständig ein Unterdruck aufrechterhalten, bei einem Fahrzeug mit Ottomotor beispielsweise, indem die Vakuumkammer an ein Saugrohr des Motors angeschlossen ist, oder bei einem Fahrzeug mit Dieselmotor mit Hilfe einer gesonderten Pumpe.

Die Arbeitskammer ist entweder mit der Vakuumkammer oder mit Atmosphäre verbunden. Dies wird durch ein Steuerventil gesteuert, welches von einer Kolbenstange betätigt wird, die mit dem Bremspedal gekoppelt ist. Solange die beiden Kammern miteinander verbunden sind, herrscht auch in der Arbeitskammer ein Unterdruck, so dass keine Druckdifferenz zwischen beiden Kammern auftritt. Beim Bremsen wird ein Unterdruckkanal zwischen der Arbeitskammer und der Vakuumkammer geschlossen und Außenluft in die nunmehr von der Vakuumkammer getrennte Arbeitskammer eingelassen. Mit dem steigenden Druck in der Arbeitskammer geht eine Druckdifferenz an dem Membrankolben einher. Der Membrankolben ist mit einem Stößel verbunden, welcher die Kraft des Membrankolbens an einen Hauptbremszylinder weiterleitet. Mit zunehmender Pedalkraft steigt die Druckdifferenz an dem Membrankolben, was eine entsprechend zunehmende Hilfskraft zur Folge hat, die von dem Stößel auf den Hauptbremszylinder übertragen wird.

Besonders bei solchen Unterdruck-Bremskraftverstärkern, die an eine Ansaugleitung eines Verbrennungsmotors angeschlossen sind, kann beobachtet werden, dass der Druck in der Vakuumkammer nicht immer gleich ist. Ein veränderlicher Druck in der Vakuumkammer führt dazu, dass sich bei gleicher Pedalkraft die Druckdifferenz an dem Membrankolben ändert und entsprechend die auf den Hauptbremszylinder übertragene Hilfskraft unterschiedlich ist. Bei einem Kaltstart des Motors beispielsweise ist oft anfänglich ein nur ungenügendes Vakuum in der Vakuumkammer festzustellen. Es kann einige Zeit dauern, bis sich nach einem Kaltstart ein hinreichend starkes Vakuum in der Vakuumkammer aufbaut. In dieser anfänglichen Phase kann deshalb die Verstärkung des Bremskraftverstärkers nicht ausreichend hoch sein, um das Fahrzeug wirksam abbremsen zu können. Aber nicht nur bei einem Kaltstart, sondern auch in anderen Situationen, beispielsweise bei Undichtigkeiten oder einem Abreißen der Saugleitung, kann ein gefährlicher Abfall oder sogar völliger Ausfall der Verstärkungsfunktion des Bremskraftverstärkers auftreten.

Es ist bekannt, beispielsweise aus DE 197 29 158 C1 und DE 102 18 972 A1 zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines Unterdruck-Bremskraftverstärkers den Luftdruck unmittelbar in der Vakuumkammer sensorisch zu überwachen. Wird ein zu starker Abfall der Güte des Vakuums erfasst, wird der Fahrer alarmiert oder/und es werden geeignete Gegenmaßnahmen getroffen. Eine geläufige Gegenmaßnahme besteht darin, ein vorhandenes Pumpsystem der Bremsanlage zu aktivieren, um den hydraulischen Bremsdruck zu erhöhen und so den Ausfall der Verstärkungsfunktion des Bremskraftverstärkers wenigstens zum Teil zu kompensieren.

Bei bisherigen Lösungen wird zur Ermittlung des Luftdrucks in der Vakuumkammer stets ein Drucksensor an dem Bremskraftverstärker angebracht. Es kommt jedoch gelegentlich vor, dass der Drucksensor ausfällt und deshalb ausgewechselt werden muss. Zum Ausbau des Drucksensors muss dann regelmäßig zunächst der Hauptbremszylinder vom Bremskraftverstärker abgenommen werden und dann auch der Bremskraftverstärker ausgebaut werden. Dies ist mühsam und mit hohem Zeitaufwand verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie ein Drucksensor, der Informationen über den Druck in der Vakuumkammer eines Unterdruck-Bremskraftverstärkers liefert, so angebracht werden kann, dass sein Austausch im Fall einer Störung oder eines Ausfalls mit weniger Mühe möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Hauptbremszylinder für eine hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs vor, wobei der Hauptbremszylinder ein Druckraumsystem aufweist, welches in einem Einbauzustand des Hauptbremszylinders, in dem dieser an einem Unterdruck-Bremskraftverstärker angebracht ist, mit einer Vakuumkammer des Bremskraftverstärkers in Verbindung steht. Erfindungsgemäß ist dabei der Hauptbremszylinder mit einem den Druck in dem Druckraumsystem erfassenden Drucksensor bestückt.

Die Erfindung weicht von der bisherigen Vorstellung ab, dass ein Drucksensor, der den Druck in der Vakuumkammer eines Bremskraftverstärkers messen soll, an dem Bremskraftverstärker anzubringen ist. Stattdessen sieht sie vor, einen solchen Drucksensor an einem Hauptbremszylinder anzubringen, wobei dieser Drucksensor den Druck in einem Druckraumsystem des Hauptbremszylinders misst, das in der Einbausituation mit der Vakuumkammer eines angrenzenden Bremskraftverstärkers verbunden ist. Die Anbringung eines Drucksensors an dem Hauptbremszylinder ist insofern günstig, als dann im Fall eines Sensordefekts nicht mehr der Bremskraftverstärker demontiert werden muss.

Der Hauptbremszylinder weist üblicherweise ein Zylindergehäuse mit einer Längsachse und einer axialen Gehäusebohrung sowie eine in der Gehäusebohrung axial beweglich geführte Kolbeneinheit auf. Im Bereich eines offenen axialen Endes der Gehäusebohrung ist dabei vorzugsweise ein nach außen offener Ringraum zwischen der Kolbeneinheit und dem Zylindergehäuse gebildet, der bei Anbringung des Hauptbremszylinders an einem Unterdruck-Bremskraftverstärker durch dessen Vakuumkammer ergänzt wird. Ein solcher Ringraum an der dem Bremskraftverstärker zugewandten Stirnseite ist bei vielen marktüblichen Hauptbremszylindern bereits standardmäßig vorhanden. Da in diesem Ringraum im Fahrbetrieb der gleiche Druck wie in der Vakuumkammer herrscht, ist es grundsätzlich möglich, die Druckmessung in dem Ringraum vorzunehmen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Zylindergehäuse außerhalb der Gehäusebohrung ein im wesentlichen axial verlaufender Kanal ausgebildet, welcher an einer axialen Ringschulter der Bohrungsumfangswand in den Ringraum mündet. Vorzugsweise mündet dieser Kanal an seinem ringraumfernen Ende in eine nach außen offene Ausnehmung aus, welche in einer radialen Erweiterung des Zylindergehäuses ausgebildet ist. Die Ausnehmung bildet dabei eine Steckfassung für einen elektrischen Anschlussstecker, welcher abdichtend in die Steckfassung einsetzbar ist. Der Anschlussstecker trägt ein oder mehrere Kontaktelemente, an denen zumindest die Sensorsignale des Drucksensors oder hiervon abgeleitete Signale abgreifbar sind.

Der Kanal kann sich in Richtung zu einer ringraumfernen Mündungsöffnung hin axial an einem radial abstehenden Befestigungsflansch des Zylindergehäuses vorbei erstrecken, welcher der Befestigung des Hauptbremszylinders an dem Bremskraftverstärker dient.

Wie bereits angedeutet, kann der Drucksensor in dem Ringraum angeordnet sein. Der Kanal kann dann vorteilhafterweise zur geschützten Unterbringung einer elektrischen Leiteranordnung genutzt werden, welche zumindest der Leitung der Sensorsignale des Drucksensors oder hiervon abgeleiteter Signale dient.

Der Drucksensor kann alternativ in dem Kanal angeordnet sein oder er kann auch in der Ausnehmung angeordnet sein. In letzterem Fall ist er vorzugsweise an dem Anschlussstecker oder einer den Anschlussstecker umfassenden Baueinheit gehalten.

Es können zumindest Teile einer elektronischen Auswerteschaltung für die Sensorsignale des Drucksensors in dem Ringraum oder/und in dem Kanal oder/und in der Ausnehmung untergebracht sein. Auf diese Weise können die für die Druckmessung und die Auswertung der Messsignale benötigten Mittel an dem Hauptbremszylinder konzentriert werden.

Oftmals ist es erwünscht, die relative axiale Position von Kolbeneinheit und Zylindergehäuse des Hauptbremszylinders zu kennen, beispielsweise um das Ein- und Ausschalten von Bremswarnleuchten des Fahrzeugs zu steuern oder den Betrieb eines Antiblockiersystems des Fahrzeugs zu steuern. Zu diesem Zweck kann der Hauptbremszylinder ferner einen in dem Ringraum angeordneten Positionssensor umfassen, welcher der Erfassung der axialen Lage der Kolbeneinheit relativ zu dem Zylindergehäuse dient. Eine elektrische Leiteranordnung, welche zumindest der Leitung der Sensorsignale des Positionssensors oder hiervon abgeleiteter Signale dient, ist dabei bevorzugt durch den Kanal hindurchgeführt, wobei dann an den Kontaktelementen des Anschlusssteckers auch die Sensorsignale des Positionssensors oder die hiervon abgeleiteten Signale abgreifbar sind.

Der Positionssensor und wenigstens Teile der die Sensorsignale des Positionssensors oder die hiervon abgeleiteten Signale führenden Leiteranordnung sind bevorzugt in einem gemeinsamen Sensorgehäuse zu einer Baueinheit zusammengefasst, wobei das Sensorgehäuse einen dornartigen Abschnitt aufweist, mit welchem es in den Kanal hineinragt. Das Sensorgehäuse schützt so die Leiteranordnung und vermeidet aufgrund seines dornartigen Abschnitts, der lediglich in den Kanal eingesteckt werden muss, ein mühsames händisches Einfädeln der Leiteranordnung in den Kanal.

Wenn der Drucksensor in der Ausnehmung angeordnet ist, besteht zweckmäßigerweise außen an dem dornartigen Abschnitt des Sensorgehäuses vorbei eine Verbindung zwischen dem Ringraum und der Ausnehmung, so dass in der Ausnehmung der gleiche Luftdruck herrscht wie in dem Ringraum.

Der Drucksensor kann ebenfalls in dem Sensorgehäuse untergebracht sein, so dass sich eine Baueinheit ergibt, die sowohl zur Positions- als auch zur Druckmessung fähig ist. Ist dabei der Drucksensor in dem Ringraum angeordnet, empfiehlt es sich, dass die Leiteranordnung auch die Sensorsignale des Drucksensors oder hiervon abgeleitete Signale führt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:

1 eine Perspektivansicht eines Hauptbremszylinders gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

2 eine teilweise geschnittene Ansicht des Hauptbremszylinders der 1 in einer Darstellung von oben,

3 eine erste Variante der Ausführungsform der 2,

4 eine zweite Variante der Ausführungsform der 2 und

5 eine dritte Variante der Ausführungsform der 2.

Es wir zunächst auf die 1 und 2 verwiesen. Der dort gezeigte Hauptbremszylinder ist allgemein mit 10 bezeichnet. Er ist bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel in Tandembauweise ausgeführt und weist ein Zylindergehäuse 12 mit einer Gehäuseachse 14 auf. In dem Zylindergehäuse 12 ist eine sich axial erstreckende, zylindrische Zentralbohrung 16 ausgebildet, welche einseitig offen ist, nämlich an dem in 2 rechten Ende des Zylindergehäuses 12. In an sich bekannter Weise ist in der Zentralbohrung 16 eine Kolbeneinheit 18 beweglich geführt, von der nur ein aus dem Zylindergehäuse 12 herausragendes stangenförmiges Ende (nachfolgend Kolbenstange genannt) 20 zu sehen ist. Die Kolbeneinheit 18 weist mindestens einen nicht näher dargestellten Kolben auf, welcher in der Bohrung 16 abdichtend geführt ist und eine mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllte Arbeitskammer begrenzt.

Das Zylindergehäuse 12 weist an diametral gegenüberliegenden Seiten je einen radial abstehenden Befestigungsflansch 22 mit einer darin ausgebildeten Befestigungsbohrung 24 auf. In den 1 und 2 ist gleichwohl nur einer der Befestigungsflansche 22 zu erkennen. Die Befestigungsflansche 22 dienen dazu, den Hauptbremszylinder 10 an einem in 2 mit gestrichelten Linien nur grob schematisch angedeuteten Unterdruck-Bremskraftverstärker 26 zu befestigen. Jeder der Befestigungsflansche 22 weist eine Anlagefläche 28 auf, an welcher im Einbauzustand des Hauptbremszylinders 10 der Bremskraftverstärker 26 mit einer gegenüberliegenden Stirnfläche 30 anliegt. Die Befestigung des Hauptbremszylinders 10 an dem Bremskraftverstärker erfolgt mittels Befestigungsschrauben, welche in die Befestigungsbohrungen 24 der Befestigungsflansche 22 eingesetzt werden. In 2 ist eine dieser Befestigungsschrauben schematisch bei 32 angedeutet.

In an sich bekannter Weise weist der Bremskraftverstärker 26 einen Membrankolben 34 auf, welcher eine Vakuumkammer 36 von einer Arbeitskammer 38 trennt. Der Membrankolben 34 ist mit einem Stößel 40 gekoppelt, welcher in eine zentrisch in das stirnseitige Ende der Kolbenstange 20 eingearbeitete Aussparung 42 hineinreicht. Bei Auftreten einer Druckdifferenz zwischen der Vakuumkammer 36 und der Arbeitskammer 38 bewegt sich der Membrankolben 34 in 2 nach links, wobei der Stößel 40 eine axial gerichtete Kraft auf die Kolbeneinheit 18 überträgt. Eine Druckdifferenz zwischen den Kammern 36, 38 tritt dann auf, wenn der Fahrer eines Fahrzeugs, in das der Hauptbremszylinder 10 und der Bremskraftverstärker 26 eingebaut sind, ein Bremspedal drückt, um das Fahrzeug abzubremsen. Es wird dann Außenluft mit Atmosphärendruck in die Arbeitskammer 38 eingelassen, während in der Vakuumkammer 36 weiterhin ein Unterdruck herrscht. Bei nicht betätigtem Bremspedal ist dagegen eine in den Figuren nicht näher dargestellte Verbindung zwischen den Kammern 36, 38 geöffnet und der Zustrom von Außenluft in die Arbeitskammer 38 gesperrt. In der Arbeitskammer 38 herrscht dann der gleiche Unterdruck wie in der Vakuumkammer 36.

Der Hauptbremszylinder 10 weist bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel ferner zwei Anschlüsse 44, 46 auf, die dem Anschluss eines Flüssigkeitsreservoirs dienen, einen Anschluss 48 zur Verbindung des Hauptbremszylinders 10 mit einem ersten hydraulischen Bremskreis sowie einen Anschluss 50 zur Verbindung des Hauptbremszylinders 10 mit einem zweiten hydraulischen Bremskreis.

Im Bereich des offenen Endes der Bohrung 16 ist zwischen dem Zylindergehäuse 12 und der Kolbeneinheit 18 ein zur Seite des Bremskraftverstärkers hin offener Ringraum 52 gebildet. In Richtung axial zum Bohrungsinneren hin ist der Ringraum 52 durch eine axial gerichtete Ringschulter 54 begrenzt, welche von einer durchmesservergrößernden Stufe in der Umfangswand der Bohrung 16 gebildet ist. Man erkennt in 2, dass im Einbauzustand des Hauptbremszylinders 10 die Kolbenstange 20 sowie der Stirnbereich des Zylindergehäuses 12 in die Vakuumkammer 26 hineinragen, sodass der Ringraum 52 unmittelbar mit der Vakuumkammer 36 verbunden ist. In dem Ringraum 52 herrscht danach der gleiche Druck wie in der Vakuumkammer 36. In axialem Abstand von dem Ringraum 52 ist in die Umfangswand der Bohrung 16 eine Umfangsnut 56 eingearbeitet, in die ein Dichtring 58 eingesetzt ist. Der Dichtring 58 dichtet den Bohrungsinnenraum gegenüber dem in der Vakuumkammer 36 herrschenden Vakuum ab.

Radial außerhalb der Bohrung 16 ist in das Zylindergehäuse 12 ein axial verlaufender Verbindungskanal 60 eingearbeitet, welcher axial einenends an der Ringschulter 54 in den Ringraum 52 ausmündet und axial andernends am Grund einer Ausnehmung 62 in diese ausmündet. Die Ausnehmung 62 ist in einem radialen Fortsatz 64 (radiale Erweiterung) des Zylindergehäuses 12 gebildet und zur in 2 linken Seite hin, d.h. axial weg von dem Ringraum 52, offen. Sie bildet eine Steckfassung oder Aufnahmedose für einen elektrischen Anschlussstecker 66, der verliersicher und abdichtend von der offenen Seite der Ausnehmung 62 her in die Fassung einsetzbar ist. Hierzu weist der Anschlussstecker 66 einen oder mehrere Rastvorsprünge 68, im dargestellten Beispielfall der 2 eine sich ringartig über den Umfang des Anschlusssteckers 66 erstreckende Rastrippe, auf, die zur Arretierung des Anschlusssteckers 66 in eine oder mehrere komplementäre Rastvertiefungen 70 der Steckerfassung verrastend eingreifen. Im dargestellten Beispielfall ist an der Innenwand der Ausnehmung 62 eine die Rastrippe des Anschlusssteckers 66 aufnehmende Ringnut ausgebildet. Des Weiteren ist zwischen dem Anschlussstecker 66 und der Innenwand der Ausnehmung 62 ein Dichtelement, hier ein O-Ring, 72 wirksam, welches für eine hermetische Abdichtung des Innenraums der Ausnehmung 62 gegenüber des Außenumgebung sorgt. Der O-Ring 72 ist in eine am Außenumfang des Anschlusssteckers 60 gebildete Ringnut 74 eingesetzt. Angesichts der Verbindung der Ausnehmung 62 mit dem Ringraum 52 über den Verbindungskanal 60 herrscht in der Ausnehmung 62 der gleiche Druck wie im Ringraum 52, d.h. im Einbauzustand des Hauptbremszylinders 10 der gleiche Luftdruck wie in der Vakuumkammer 36 des Bremskraftverstärkers 26. Die hermetische Abdichtung zwischen dem Anschlussstecker 66 und der Innenwand der Ausnehmung 62 verhindert, dass durch die Ausnehmung 62, den Verbindungskanal 60 und den Ringraum 52 hindurch das Vakuum in der Vakuumkammer 36 durch den Zustrom von Außenluft geschwächt wird.

Um die Leistungsfähigkeit des Bremskraftverstärkers 26 zu beurteilen, wird der Druck in der Vakuumkammer 36 indirekt über eine Druckmessung innerhalb des aus dem Ringraum 52, dem Verbindungskanal 60 und der Ausnehmung 62 bestehenden Druckraumsystems des Hauptbremszylinders 10 ermittelt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 ist hierzu ein Drucksensor 76 an der der Ausnehmung 62 zugewandten Rückseite des Anschlusssteckers 66 gehalten. Der Drucksensor 76 misst den Druck in der Ausnehmung 62, der – wie weiter oben bereits erwähnt – im Einbauzustand des Hauptbremszylinders 10 dem Luftdruck in der Vakuumkammer 36 entspricht. Der Drucksensor 76 kann beispielsweise an den Anschlussstecker 66 angeklebt sein oder in das Gehäusematerial des Anschlusssteckers 66 eingebettet sein. Der Anschlussstecker 66 weist auf seiner von außen zugänglichen Vorderseite eine Anordnung von Kontaktelementen 78 auf, an denen elektrische Signale abgreifbar sind, die entweder unmittelbar die Sensorsignale des Drucksensors 76 sind oder hiervon abgeleitete Signale. Solche abgeleiteten Signale können von einer Auswerteelektronik bereitgestellt werden, die die Sensorsignale des Drucksensors 66 auswertet. Im Beispielfall der 2 sind wenigstens Teile einer solchen Auswerteelektronik (bezeichnet mit 80) gemeinsam mit dem Drucksensor 76 an der Rückseite des Anschlusssteckers 66 angeordnet. Die Kontaktelemente 78 können beispielsweise Kontaktstifte oder Kontaktbuchsen sein. Der Anschlussstecker 66 dient zum Anschluss eines nicht näher dargestellten Verbindungskabels, dass die an den Kontaktelementen 78 anliegenden Signale an eine elektronische Steuereinheit weiterleitet. Abhängig von dem gemessenen Druck kann diese Steuereinheit beispielsweise die Aktivierung einer ESP-Pumpe zur Erhöhung des hydraulischen Bremsdrucks bewirken, wenn ein zu hoher Luftdruck in der Vakuumkammer 36 festgestellt wird.

Wenn bei dem Ausführungsbeispiel der 2 ein Defekt an dem Drucksensor 76 oder der Auswerteschaltung 80 auftritt, ist ein Austausch dieser Komponenten selbst im Einbauzustand des Hauptbremszylinders 10 möglich, ohne dass der Hauptbremszylinder 10 hierzu von dem Bremskraftverstärker 36 abmontiert werden muss. Da der Verbindungskanal 60 axial an den Befestigungsflanschen 22 vorbeiführt und die Ausnehmung 62 somit axial jenseits der Befestigungsflansche 22 liegt, ist die Ausnehmung 62 und damit der Anschlussstecker 66 auch im Einbauzustand des Hauptbremszylinders 10 ohne weiteres von außen zugänglich. Es genügt dann, den Anschlussstecker 66 aus der Ausnehmung 62 herauszuziehen, um den Drucksensor 76 oder die Auswerteelektronik 80 auswechseln zu können.

In den 35 sind gleiche oder gleichwirkende Komponenten wie in den jeweils vorhergehenden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch ergänzt um einen Kleinbuchstaben. Soweit sich nachstehend nichts anderes ergibt, wird zur Erläuterung dieser Komponenten auf die Ausführungen zu den jeweils vorhergehenden Figuren verwiesen.

Bei der Variante der 3 ist der Hauptbremszylinder 10a neben dem Drucksensor 76a noch mit einer Lageerfassungseinrichtung 82a bestückt, welche die Ermittlung der axialen Position der Kobeneinheit 18a relativ zu dem Zylindergehäuse 12a gestattet. Die von der Lageerfassungseinrichtung 82a bereitgestellten Lagesignale können beispielsweise dazu verwendet werden, eine Betätigung des Hauptbremszylinders 10a zu erkennen, um entsprechend eine Bremswarnleuchte einzuschalten. Die Lageerfassungseinrichtung 82a umfasst eine getrennt von dem Anschlussstecker 66a ausgebildete Sensoreinheit 84a, welche ein vorzugsweise aus Kunststoff spitzgegossenes Sensorgehäuse 86a aufweist. Eingebettet in das Sensorgehäuse 86a sind ein Positionssensor 88a sowie eine elektrische Leiteranordnung 90a, welche aus einer oder mehreren Leitungen bestehen kann. Die Leitungen der Leiteranordnung 90a können beispielsweise von Drähten oder metallischen Flachbahnen gebildet sein.

Der Positionssensor 88a befindet sich innerhalb des Ringraums 52a und spricht auf das Magnetfeld eines Magnetrings 92a an, welcher in die stirnseitige Aussparung 42a der Kolbenstange 20a fest eingebaut ist. Der Positionssensor 88a kann beispielsweise ein Hall-Element oder ein Reedkontakt sein. Der Magnetring 92a kann in die Aussparung 42 eingepresst sein. Er kann auch durch eine Gewindeverbindung mit der Kolbenstange 20 gekoppelt sein.

Wird im Betrieb der Hauptbremszylinder 10a über den in 3 nicht dargestellten Bremskraftverstärker betätigt, also die Kolbeneinheit 18a in 3 nach links bewegt, so verlagert sich der Magnetring 92a axial gegenüber dem Positionssensor 88a. Der Positionssensor 88a registriert das Magnetfeld des sich nähernden Magnetrings 92a und gibt sein Sensorsignal auf die Leiteranordnung 90a aus.

Das Sensorgehäuse 86a ist mit einem dornartigen Abschnitt 94a ausgeführt, in welchen die Leiteranordnung 90a eingebettet ist. Der dornartige Abschnitt 94a ist in den Kanal 60a eingesteckt und erstreckt sich durch dessen gesamte Länge. Am ringraumfernen Ende des Kanals 60a ragt der dornartige Abschnitt 94a im Beispielfall der 3 etwas in die Ausnehmung 62a hinein. An diesem Ende des dornartigen Abschnitts 94a bildet die Sensoreinheit 84a eine elektrische Schnittstelle, zu der der Anschlussstecker 66a eine komplementäre Schnittstelle aufweist. Die Sensoreinheit 84a ist bei der Variante der 3 von der offenen Seite des Ringraums 52 her in diesen einzusetzen, also von der in 3 rechten Seite des Ringraums 52. Bei ordnungsgemäßem Einbau der Sensoreinheit 84a und des Anschlusssteckers 66a treten die elektrischen Schnittstellen dieser beiden Komponenten in Eingriff, sodass auch die Sensorsignale des Positionssensors 88a an zugeordneten der Kontaktelemente 78a des Anschlusssteckers 66a abgreifbar sind. Ähnlich wie im Fall des Drucksensors 76a kann auch eine die Sensorsignale des Positionssensors 88a auswertende Auswerteelektronik wenigstens teilweise in den Hauptbremszylinder 10a integriert sein. Beispielweise können entsprechende Schaltungsteile in dem Ringraum 52a – gehalten am Sensorgehäuse 86a – angeordnet sein oder in der Ausnehmung 62a untergebracht sein, etwa indem sie dort an der Rückseite des Anschlusssteckers 66 angebracht sind. An den Kontaktelementen 78a des Anschlusssteckers 66a sind dann nicht die Sensorsignale des Positionssensors 88a unmittelbar abgreifbar, sondern hiervon abgeleitete Signale der Auswerteelektronik.

Nicht nur der Anschlussstecker 66a, sondern auch die Sensoreinheit 84a ist lösbar in den Hauptbremszylinder 10a eingebaut. Zur Halterung der Sensoreinheit 84a an dem Zylindergehäuse 12a weist Erstere einen entgegengesetzt zu dem dornartigen Abschnitt 94a axial abstehenden Fortsatz 96a auf, welcher die Form eines Abschnitts einer Ringhülse besitzt. Der Fortsatz 96a liegt der Umfangswand der Gehäusebohrung 16a innerhalb des Ringraums 52a unmittelbar benachbart und erstreckt sich in Umfangsrichtung über mehr, insbesondere nur etwas mehr, als einen Halbkreis. Die in Umfangsrichtung nicht geschlossene Form des Fortsatzes 96a hat gegenüber einer vollständig zu einer ringzylindrischen Hülse geschlossenen Form den Vorteil, dass sie eine gewisse Elastizität des Fortsatzes 96a ermöglicht, die einen Durchmesserausgleich zulässt. An den Außendurchmesser des Fortsatzes 96a müssen dann nicht so hohe Genauigkeitsanforderungen gestellt werden, um dennoch ein Anschmiegen des Fortsatzes 96a an die Umfangswand der Gehäusebohrung 16a zu erzielen. An seiner Außenumfangsseite trägt der Fortsatz 96a eine sich in Umfangsrichtung erstreckende, nach radial außen abstehende Rastrippe 98a, die im Einbauzustand der Sensoreinheit 84a lösbar verastend in eine Ringnut 100a an der Umfangswand der Gehäusebohrung 16a eingreift.

Um eine definierte Eintauchtiefe des dornartigen Abschnitts 94a in den Verbindungskanal 60a zu erreichen, weist das Sensorgehäuse 86a einen gegenüber der Mündungsöffnung des Verbindungskanals 60a in den Ringraum 52a nach radial innen vorstehenden Gehäuseabschnitt 102a auf, welcher zur Anlage an der Ringschulter 54a kommt. Der Positionssensor 88a ist im radial inneren Bereich dieses Gehäuseabschnitts 102a angeordnet, sodass er enge radiale Nähe zu dem Magnetring 92a hat.

Man erkennt gut in 3, dass der dornartige Abschnitt 94a nicht ringsum eng an der Begrenzungswand des Verbindungskanals 60a anliegt, sondern dass rings um den dornartigen Abschnitt 94a ein Freiraum vorhanden ist, durch den hindurch eine Verbindung zwischen der Ausnehmung 62a und dem Ringraum 52a besteht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich die in dem Ringraum herrschenden Druckverhältnisse bis zur Ausnehmung 62a fortsetzen. Eine Verbindung zwischen dem Ringraum 52a und der Ausnehmung 62a kann aber auch in anderer Weise hergestellt werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass in das Sensorgehäuse 86a eine Passage eingeformt ist, die sowohl zum Ringraum 52a als auch zur Ausnehmung 62a hin offen ist. Bei Anordnung des Drucksensors 76a in der Ausnehmung 62a ist die Sensoreinheit 84a in jedem Fall so ausgestaltet, dass sie eine Verbindung zwischen dem Ringraum 52a und der Ausnehmung 62a belässt oder bereitstellt.

In einer Abwandlung des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels kann der Drucksensor 76a aus der Ausnehmung 62a heraus in den Ringraum 52a verlegt sein und dort in das Gehäuse 86a der Sensoreinheit 84a eingebettet sein, etwa in dem auch den Positionssensor 88a tragenden Gehäuseabschnitt 102a. Die Sensoreinheit 84a ist dann mit zwei Sensorelementen, nämlich dem Positionssensor 88a und dem Drucksensor 76a, bestückt. Die Leiteranordnung 90a weist in diesem Fall auch eine oder mehrere Leitungen für die Sensorsignale des Drucksensors oder hiervon abgeleitete Signale auf.

Bei der Variante der 4 sind der Anschlussstecker 66b und die Sensoreinheit 84b anders als in 3 nicht baulich getrennt, sondern zu einer gemeinsamen Baueinheit zusammengefasst. Man erkennt, dass das Sensorgehäuse 86b im Wesentlichen nur aus dem dornartigen Abschnitt – oder Finger – 94b besteht. Der Drucksensor 76b und der Positionssensor 88b sind im Bereich der in den Ringraum 52b reichenden Spitze dieses Fingers 94b angeordnet. Zum Einbau wird die Einheit aus Anschlussstecker 66b und Sensoreinheit 84b in die Ausnehmung 62b eingeführt und dabei der Finger 94b in den Kanal 60b eingesteckt. Dies kann im Einbauzustand des Hauptbremszylinders 10b geschehen, also wenn dieser an einem in 4 nicht näher dargestellten Unterdruck-Bremskraftverstärker angebracht ist. Dementsprechend kann die Einheit aus Anschlussstecker 66b und Sensoreinheit 84b im Einbauzustand des Hauptbremszylinders 10b auch ausgebaut werden.

Der Positionssensor 84b ist bei der Variante der 4 nicht in enger radialer Nachbarschaft zu der Kolbenstange 20b angeordnet, sondern weist einen gewissen radialen Abstand hiervon auf. Um dennoch ein gutes Ansprechverhalten des Positionssensors 88b auf das Magnetfeld des Magnetrings 92b zu gewährleisten, ist ein Magnetflussring 104b im axialen Bereich des Positionssensors 88b um die Kolbenstange 20b herum angeordnet. Der Magnetflussring 104b ist an dem Zylindergehäuse 12b gehalten und überbrückt wenigstens teilweise die radiale Distanz zwischen dem Positionssensor 88b und dem Außenumfang der Kolbenstange 20b. Er besteht aus einem magnetisch leitenden Material und sorgt dafür, dass ein hinreichend starker magnetischer Fluss zu dem Positionssensor 88b gelenkt wird, wenn der Magnetring in den axialen Bereich des Positionssensors 88b gelangt.

In einer Abwandlung der Variante der 4 kann der Drucksensor 76b von der Spitze des Fingers 94b weg in die Ausnehmung 62b verlegt sein und dort ähnlich wie in den 2 und 3 an der Rückseite des Anschlusssteckers 66b angeordnet sein. In diesem Fall muss wieder sichergestellt sein, dass eine Verbindung zwischen dem Ringraum 52b und der Ausnehmung 62b besteht, damit die vom Drucksensor 76b gelieferten Messergebnisse die tatsächlichen Druckverhältnisse in der Vakuumkammer eines dem Hauptbremszylinder 10b benachbarten Unterdruck-Bremskraftverstärkers widerspiegeln. Hierzu kann wiederum ein Freiraum zwischen der Außenumfangsfläche des Fingerabschnitts 94b und der Begrenzungswand des Verbindungskanals 60b vorhanden sein oder es kann eine beidendig offene Verbindungspassage in den Fingerabschnitt 94b eingeformt sein.

5 schließlich zeigt eine Variante, bei der der Drucksensor 76c in dem Verbindungskanal 60c zwischen dem Ringraum 52c und der Ausnehmung 62c angeordnet ist. Der Drucksensor 76c ist an der Spitze eines Fortsatzes 106c angeordnet, welcher einstückig an einem Gehäuse des Anschlusssteckers 66c ausgebildet ist und sich in den Kanal 60c hinein erstreckt.


Anspruch[de]
Hauptbremszylinder (10) für eine hydraulische Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem Druckraumsystem (52, 60, 62), welches in einem Einbauzustand des Hauptbremszylinders, in dem dieser an einem Unterdruck-Bremskraftverstärker (26) angebracht ist, mit einer Vakuumkammer (36) des Bremskraftverstärkers in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbremszylinder mit einem den Druck in dem Druckraumsystem erfassenden Drucksensor (76) bestückt ist. Hauptbremszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbremszylinder (10) ein Zylindergehäuse (12) mit einer Längsachse (14) und einer axialen Gehäusebohrung (16) sowie eine in der Gehäusebohrung axial beweglich geführte Kolbeneinheit (18) umfasst und dass das Druckraumsystem (52, 60, 62) einen Ringraum (52) umfasst, welcher im Bereich eines offenen axialen Endes der Gehäusebohrung zwischen der Kolbeneinheit und dem Zylindergehäuse gebildet ist. Hauptbremszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zylindergehäuse (12) außerhalb der Gehäusebohrung (16) ein im Wesentlichen axial verlaufender Kanal (60) ausgebildet ist, welcher an einer axialen Ringschulter (54) der Bohrungsumfangswand in den Ringraum (52) mündet. Hauptbremszylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (60) an seinem ringraumfernen Ende in eine nach außen offene Ausnehmung (62) ausmündet, welche in einer radialen Erweiterung (64) des Zylindergehäuses (12) ausgebildet ist, dass die Ausnehmung eine Steckfassung für einen elektrischen Anschlussstecker (66) bildet, welcher abdichtend in die Steckfassung einsetzbar ist, und dass der Anschlussstecker ein oder mehrere Kontaktelemente (78) trägt, an denen zumindest die Sensorsignale des Drucksensors (76) oder hiervon abgeleitete Signale abgreifbar sind. Hauptbremszylinder nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (60) in Richtung zu einer ringraumfernen Mündungsöffnung hin axial an einem radial abstehenden Befestigungsflansch (22) des Zylindergehäuses (72) vorbei erstreckt, welcher der Befestigung des Hauptbremszylinders (10) an dem Bremskraftverstärker (26) dient. Hauptbremszylinder nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (76b) in dem Ringraum (52b) angeordnet ist und eine elektrische Leiteranordnung (90b), welche zumindest der Leitung der Sensorsignale des Drucksensors oder hiervon abgeleiteter Signale dient, durch den Kanal (60b) hindurchgeführt ist. Hauptbremszylinder nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (76c) in dem Kanal (60c) angeordnet ist. Hauptbremszylinder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (76) in der Ausnehmung (62) angeordnet ist. Hauptbremszylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (76) an dem Anschlussstecker (66) oder einer den Anschlussstecker umfassenden Baueinheit gehalten ist. Hauptbremszylinder nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile einer elektronischen Auswerteschaltung (80) für die Sensorsignale des Drucksensors (76) in dem Ringraum (52) oder/und in dem Kanal (60) oder/und in der Ausnehmung (62) untergebracht sind. Hauptbremszylinder nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbremszylinder (10a) ferner einen in dem Ringraum (52a) angeordneten Positionssensor (88a) umfasst, welcher der Erfassung der axialen Lage der Kolbeneinheit (18a) relativ zu dem Zylindergehäuse (12a) dient, dass eine elektrische Leiteranordnung (90a), welche zumindest der Leitung der Sensorsignale des Positionssensors oder hiervon abgeleiteter Signale dient, durch den Kanal (60a) hindurchgeführt ist und dass an den Kontaktelementen (78a) des Anschlusssteckers (66a) auch die Sensorsignale des Positionssensors oder die hiervon abgeleiteten Signale abgreifbar sind. Hauptbremszylinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (88a) und wenigstens Teile der die Sensorsignale des Positionssensors oder die hiervon abgeleiteten Signale führenden Leiteranordnung (90a) in einem gemeinsamen Sensorgehäuse (86a) zu einer Baueinheit (84a) zusammengefasst sind und das Sensorgehäuse einen dornartigen Abschnitt (94a) aufweist, mit welchem es in den Kanal (60a) hineinragt. Hauptbremszylinder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung des Drucksensors (76a) in der Ausnehmung (62a) außen an dem dornartigen Abschnitt (94a) des Sensorgehäuses (86a) vorbei eine Verbindung zwischen dem Ringraum (52a) und der Ausnehmung besteht. Hauptbremszylinder nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Drucksensor (76b) in dem Sensorgehäuse (86b) untergebracht ist. Hauptbremszylinder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung des Drucksensors (76b) in dem Ringraum (52b) die Leiteranordnung auch die Sensorsignale des Drucksensors oder hiervon abgeleitete Signale führt.






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