Die Erfindung betrifft einen eiektromechanischen Bremskraftverstärker einer Fahrzeug-Bremsanlage mit einem Hauptbremszylinder mit einer mittels eines Bremspedals verlagerbaren und dabei einen Bremsdruck aufbauenden oder abbauenden Kolbenstange, die auch mittels eines Elektromotors verlagerbar ist und wobei dieser einzige Elektromotor in Abhängigkeit vom Pedalweg oder Verschwenkwinkel des um eine Drehachse verschwenkbar aufgehängten Bremspedals solchermaßen angesteuert wird, dass die vom Fahrer des Fahrzeugs für den Aufbau von Bremsdruck auf das Bremspedal aufzubringende Arbeit geringer ist als die ohne Unterstützung durch den Elektromotor zur entsprechenden Verlagerung der Kolbenstange benötigte Arbeit. Zum Stand der Technik wird neben der DE 10 2008 057 576 A1 , die Grundlagen anhand eines elektrohyd raulischen Bremskraftverstärkers beschreibt, und neben der DE 10 2005 036 922 A1 , in der ein Bremspedal- Mechanismus mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis gezeigt ist, insbesondere auf die DE 10 2009 031 918 A1 verwiesen. Diese letztgenannte Schrift zeigt ein Beispiel für das übliche Prinzip von eiektromechanischen Bremskraftverstärkern, wonach der üblicherweise einzige und eine Unterstützungs-Kraft aufbringende Elektromotor direkt auf die Kolbenstage des Hauptbremszylinders einwirkt.

Bremskraftverstärker in Personenkraftwagen als Kraftfahrzeuge sind auch heute noch zumeist als Unterdruck-Bremskraftverstärker ausgebildet und verwenden für die Erzeugung der Unterstützungs-Kraft Unterdruck, welcher bei früheren Fahrzeug-Antriebsaggregaten in Form quantitätsgesteuerter Brennkraftmaschinen quasi als „Abfallprodukt" zur Verfügung stand. Bei heutigen modernen Fahrzeug-Antriebsaggregaten steht diese Energiequelle jedoch nicht mehr oder nur noch unzureichend zur Verfügung. Man sieht daher eine zusätzliche Unterdruckpumpe vor, um die konventionellen Unterdruck-Bremskraftverstärker weiter verwenden zu können. Dies ist relativ aufwändig; darüber hinaus ist der relativ hohe Bauraumbedarf eines Unterdruck-Bremskraftverstärkers von Nachteil. Alternativ kann ein hydraulischer oder ein elektromechanischer Bremskraftverstärker verwendet werden.

Die Anforderungen, die an solche insbesondere elektro-hydraulischen oder elektromechanischen Bremskraftverstärker gestellt werden, sind sehr hoch. Zum einen müssen diese nämlich höchsten Sicherheitsanforderungen genügen und auch bei Ausfall einer beispielsweise elektrischen Komponente oder dgl. noch ein sicheres Abbremsen des Fahrzeugs durch den Fahrer ermöglichen; zum anderen soll das sog. Pedal-Gefühl, welches der Fahrer des Kraftfahrzeugs beim Betätigen seines Bremspedals empfindet, möglichst vergleichbar dem von Unterdruck-Bremskraftverstärkern gewohnten Pedal- Gefühl mit einer stimmigen Zuordnung zwischen der Pedalkraft und dem Pedalweg sein. Für ein gutes Bremspedalgefühl ist somit zumindest in gewissen Grenzen eine genaue Zuordnung der Pedal-Kraft zum Pedalweg erforderlich. Gute Pedalkraft-Kennlinien sind von Unterdruck-Bremskraftverstärkern her bekannt. Folglich sollte auch eine elektromechanische Unterstützung im Grunde gleichzeitig mit der Pedal beweg ung sehr exakt moduliert werden. Dabei hat jedoch ein hoch übersetzter Elektromotor eine große Trägheit, welche die Dynamik begrenzt. Ist beispielsweise die Kraft- Unterstützung geringfügig langsamer als die Pedalbewegung, so wird das Bremspedal .verhärten" d.h. die Unterstützung ist für den Pedalweg zu gering und die Pedalweg-Pedalkraft-Zuordnung liegt dann nicht mehr auf der gewünschten Pedalkraftkennlinie. Gleiches gilt, wenn die Kraft-Unterstützung zu schnell erfolgt. Das Pedal wird in diesem Fall „durchfallen" d.h. die Pedalkraft ist für den Pedalweg zu gering. Wenn man die Dynamik der Betätigung einer Fahrzeug-Bremsanlage analysiert, so erscheint es nur äußerst schwer mögiich zu sein, eine einem Unterdruck- Bremskraftverstärker entsprechende hohe Dynamik des unterstützenden Elektromotors zu erreichen, zumal auch der Bremspedalweg sehr exakt gemessen und von einer elektronischen Steuereinheit für diesen Elektromotor verarbeitet werden muss, bevor dieser angesteuert werden kann.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Die Lösung dieser Aufgabe ist für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange an einem Pedalhebei, der entweder durch das Bremspedal selbst oder durch ein mittels des Bremspedals um eine Drehachse verschwenkbares Zwischenelement gebildet sein kann, abgestützt ist und durch eine Verschwenkbewegung dieses Pedalhebels verlagert wird, wobei die Drehachse des Pedalhebels mittels des (einzigen) Elektromotors im wesentlichen in Bewegungsrichtung der Kolbenstange veriagerbar ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Vorgeschlagen wird ein sich vom bekannten Stand der Technik, bspw. von der genannten DE 10 2009 031 918 A1 , bei dem der Elektromotor direkt auf die Kolbenstange des Hauptbremszylinders einwirkt, grundlegend unterscheidendes Prinzip einer elektromechanischen Bremskraftverstärkung. Mit vorliegender Erfindung ist nämlich ähnlich wie bei der weiterhin genannten DE 10 2005 036 922 A1 , die jedoch einen pneumatischen oder einen üblichen elektromechanischen Bremskraftverstärker mit einem diesem vorgelagerten Hebelmechanismus mit elektromotorisch veränderbarem Übersetzungsverhältnis zeigt, die elektromotorische Beeinflussung von der Kolbenstange des Hauptbremszylinders getrennt. Es wurde vorliegend erkannt, dass grundsätzlich keine Bremskraftverstärkung nötig ist, wenn die Pedal-Übersetzung ausreichend groß gewählt wird. In der Praxis führte dies allerdings dazu, dass der benötigte Pedal weg weder vom physiologisch möglichen Fußweg des Fahrers erzeugt noch in einem herkömmlichen Fußraum eines Kraftfahrzeugs, bspw. PKW's untergebracht werden kann. Vorliegend ist daher der einzige Elektromotor dazu vorgesehen, den Pedal weg auf ein übliches Maß zu regeln und dennoch eine hohe Pedalübersetzung vorzusehen. Hierfür stellt der Elektromotor erfindungsgemäß keine Unterstützungskraft im eigentlichen Sinne bereit, sondern quasi Unterstützungs-Arbeit, die bekanntlich physikalisch als mathematisches Produkt von Kraft und Weg definiert ist. Mit erfindungsgemäßem Einsatz des bzw. eines Elektromotors ist also die vom Fahrer zum Aufbau eines bestimmten Bremsdrucks in der hydraulischen Fzg.-Bremsaniage zu erbringende Arbeit geringer als ohne Einsatz dieses Elektromotors. Hierfür verändert der Elektromotor die Pedalübersetzung und verändert damit den Weg, den der Fahrer an seinem Bremspedal darstellen muss, solchermaßen, dass die vom Fahrer für den Aufbau dieses Bremsdrucks zu leistende Arbeit reduziert wird. Die Kraft hingegen, die der Fahrer zum Aufbau dieses Bremsdrucks aufbringen muss, ist mit Einsatz und ohne Einsatz dieses Elektromotors im wesentlichen gleich hoch.

In diesem Sinne kann die bereits genannte Pedalübersetzung, die als Verhältnis des Abstands zwischen der Drehachse des Pedalhebels und dem Krafteinleitungspunkt des Fahrers zum Abstand zwischen der besagten Drehachse und dem Abstützpunkt der Kolbenstange, welcher auf dem Pedalhebel zwischen dessen Drehachse und dem genannten Krafteinleitungspunkt liegt, definiert ist, bevorzugt solchermaßen gewählt sein, dass der Fahrer die Kolbenstange mit bei herkömmlicher wirksamer Bremskraftverstärkung üblichen Kräften auch ohne Aktivierung des Elektromotors geringfügig verlagern kann. Gleichzeitig wird dann der aufgrund einer derartigen Pedalübersetzung ohne Aktivierung des Elektromotors unüblich große Pedalweg durch geeignete elektromotorische Verlagerung der Drehachse des Pedalhebels auf ein übliches Maß reduziert, d.h. solchermaßen geregelt, dass sich ein gewünschter üblicher Pedalweg ergibt. Näher erläutert wird dies anhand eines ersten, in den beigefügten Figuren 1a, 1b aus unterschiedlichen Blickwinkeln perspektivisch dargestellten und auf das wesentliche beschränkten Ausführungsbeispiels, anhand dessen auch die abhängigen Ansprüche 3, 4 in allgemeiner Form erläutert werden. Die Figuren 2, 3 zeigen als weitere Ausführungsbeispiele Abwandlungen dieses ersten Ausführungsbeispiels.

Zunächst auf die Figur 1a Bezug nehmend ist mit der Bezugsziffer 1 ein Hauptbremszylinder einer im Anschluss an diesen wie üblich aufgebauten hydraulischen Fahrzeug-Bremsanlage gekennzeichnet, dessen Kolbenstange die Bezugsziffer 2 trägt. Durch Verlagerung dieser Kolbenstange 2 in den Hauptbremszylinder 1 hinein wird in diesem sowie in der Bremsanlage ein (hydraulischer) Bremsdruck aufgebaut, der mit einer Rückverlagerung der Kolbenstange 2 aus dem Hauptbremszylinder 1 heraus wieder abgebaut wird.

Die Kolbenstange 2 ist mit ihrem freien, d.h. dem Hauptbremszylinder 1 abgewandten bzw. aus diesem herausragenden Endabschnitt an einem sog. Pedalhebel 3 abgestützt, der beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1a, 1 b durch ein Bremspedal 4 selbst gebildet wird, d.h. der Pedalhebel 3 ist gleich dem sog. Pedalarm des Bremspedals 4, der die Verbindung zwischen der Pedalplatte 4b des Bremspedals 4 und der Drehachse 4a des Bremspedals 4, an dem dieses wie grundsätzlich üblich verschwenkbar aufgehängt ist, darstellt. Vorliegend ist aufgrund der Gleichheit des Pedalhebels 3 und des Bremspedals 4 somit eine Drehachse 3a des Pedalhebels 3, an dem dieser schwenkbar aufgehängt ist, gleich der Drehachse 4a des Bremspedals 4.

Zur Abstützung der Kolbenstange 2 am Pedalhebel 3 ist an diesem an jeder Seite ein Pedalbolzen 3c vorgesehen, der in eine am freien Endabschnitt der Kolbenstange 2 in einem sog. Gabeikopf der Kolbenstange 2 vorgesehene Führungskulisse 2a eingreift, die vorliegend im wesentlichen in Form eines Langlochs ausgebildet ist und eine Kulissenführung darstellt. Im figürlich dargestellten Zustand liegt jeder Pedalbolzen 3c am dem Hauptbremszylinder 1 zugewandten Ende der sich im wesentlichen in Bewegungsrichtung der Kolbenstange 2 erstreckenden Führungskulisse 2a an. Wird somit ausgehend vom figürlich dargestellten Zustand der Pedalhebel 3 bzw. das Bremspedal 4 durch Druck auf die Pedalplatte 4b gemäß Pfeilrichtung 5 in Richtung zum Hauptbremszylinder 1 hin verschwenkt, so wird hierdurch die Kolbenstange 2 weiter in den Hauptbremszylinder 1 hinein verlagert und es wird folglich Bremsdruck aufgebaut. Es ist die sog. Pedalübersetzung, die als Verhältnis des Abstands zwischen der Drehachse 3a des Pedalhebels 3 und dem Krafteinleitungspunkt P des Fahrers, welcher vorliegend beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig.1a, 1 b in bzw. auf der Pedalplatte 4b liegt, zum Abstand zwischen der besagten Drehachse 3a und dem Abstützpunkt der Kolbenstange, welcher auf dem Pedalhebel 3 zwischen dessen Drehachse 3a und dem genannten Krafteinleitungspunkt P liegt und durch den bzw. die Pedalbolzen 3c definiert ist, solchermaßen gewählt, dass der Fahrer die Kolbenstange 2 unter Aufbringung einer bei Fahrzeug- Bremsanlagen betragsmäßig üblichen Kraft verlagern kann. Da sich jedoch mit einer solchen Auslegung der Pedalübersetzung, die sich im wesentlichen aus einer geeigneten Anordnung des AbStützpunktes der Kolbenstage 2 am Pedalhebel 3 und vorliegend durch die Platzierung der Pedalbolzen 3c ergibt, unter Verwendung eines üblichen Hauptbremszylinders 1 ein unverhältnismäßig langer Pedalweg ergeben würde, wenn ein gewünschter üblichen Bremsdruck aufgebaut werden soll, ist gemäß vorliegender Erfindung die Drehachse 3a bzw. 4a, um welchen der Pedalhebel 3 bzw. das Bremspedal 4 verschwenkbar ist bzw. an welchem der Pedalhebel 3 bzw. das Bremspedal 4 aufgehängt ist, im wesentlichen in Verlagerungsrichtung der Kolbenstange 2 verlagerbar. Für eine solche Verlagerung der Drehachse 3a bzw. 4a ist beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1a, 1 b diese Drehachse 3a/4a in Form eines entsprechenden Gelenks 9 auf einer Gewindespindel 6 in Form eines Kugelgewindetriebs gelagert, wobei diese Gewindespindel 6 mittels eines Elektromotors 7 in Rotation versetzt werden kann. Dabei wird dieser Elektromotor 7 von einer figürlich nicht dargestellten Steuereinheit, die den Bremswunsch des Fahrers vorzugsweise anhand der Signale eines Drehwinkel-Sensors, der den Verschwenk-Winkel des Bremspedals 4 in dessen Drehachse 4a misst, solchermaßen angesteuert und in Rotation versetzt, dass der Pedalweg, den der Fahrer zum Aufbau eines gewünschten Bremsdrucks überwinden muss, von üblicher Größe ist. Dieser Pedalweg lässt sich dabei ebenfalls über den Verschwenk-Winkel des Bremspedals 4 in der Drehachse 4a beschreiben, alternativ aber auch über die Wegstrecke, die die Pedal platte 4b im wesentlichen in horizontaler Richtung, d.h. im wesentlichen in Verlagerungsrichtung der Kolbenstange 2, bei einer Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer zurücklegt. Erfindungsgemäß wird vorliegend der einzige Elektromotor 7 also hinsichtlich des Pedalwegs geregelt und nicht - wie im Stand der Technik üblich - hinsichtlich der aufzubringenden Unterstützungskraft.

Selbstverständlich ist das die Drehachse 3a bzw. 4a bildende Gelenk 9, welches auf der Gewindespindel 6 gelagert ist, noch geeignet geführt, damit eine Rotation der Gewindespindel 6 auch tatsächlich eine Längsverlagerung des Gelenks 9 auf der Gewindespindel 6 zur Folge hat. Für diese Führung ist in einer geeignet ausgebildeten, hier aufgebrochen dargestellten Abstützeinheit 10 dieses elektromechanischen Bremskraftverstärkers zu beiden Seiten der Gewindespindel 6 jeweils ein sich in Längsrichtung der Gewindespindel 6 erstreckendes Langloch 11 vorgesehen, in welches ein Führungsbolzen 9a dieses Gelenks 9 hineinragt. An dieser Abstützeinheit 10, die beispielsweise wie vorlieged annähernd U-förmig ausgebildet sein kann, können im übrigen auch der Hauptbremszylinder 1 und der Elektromotor 7 befestigt sein. Im weiteren wird - nunmehr auch auf Fig.1b verweisend - das Sicherheitskonzept des vorliegenden elektromechanischen Bremskraftverstärker- Konzepts beschrieben. Naturgemäß kann bei einem Ausfall des Elektromotors 7 bzw. des durch diesen Elektromotor 7 und vorliegend den Spindeltrieb mit der Gewindespindel 6 (bzw. allgemein ein Getriebe zur Verlagerung der Drehachse 3a des Pedalhebels 3) gebildeten elektromechanischen Aktuators dieses Bremskraftverstärkers die Drehachse 3a des Pedalhebels 3 nicht verlagert werden, so dass sich für den Aufbau von höherem hydraulischen Bremsdruck ein nicht darstellbarer Pedalweg ergeben könnte. Um dies zu verhindern ist vorliegend im freien Endabschnitt der Kolbenstange 2 neben der bereits erläuterten Abstützung über die Führungskulisse 2a und die Pedalbolzen 3c eine weitere sog. Hilfsabstützung 8 vorgesehen, die in Form eines am freien Ende der Kolbenstange 2 vorgesehenen Anschlags für die dem Hauptbremszylinder 1 zugewandte Seite bzw. Fläche des Pedalarms des Bremspedals 4 bzw. des Pedalhebels 3 ausgebildet ist. Diese Hilfsabstützung 8 liegt dabei näher am Krafteinleitungspunkt P des Bremspedals 4, d.h. beim ersten Ausführungsbeispiel näher an der Pedalplatte 4b als die regulär wirksame Abstützung der Kolbenstange 2 über die Führungskulisse 2a und die Pedalbolzen 3c. Diese Anordnung bewirkt, dass bei Ausfall des elektromechanischen Aktuators bzw. Elektromotors 7 ausgehend von der figürlich dargestellten Position nach einem geringen Pedalweg gemäß Pfeilrichtung 5 die Hilfsabstützung 8 der Kolbenstange 2 am Pedalhebel 3 zum Anliegen kommt und mit weiterem Verschwenken des Bremspedals 4 bzw. Pedalhebels 3 gemäß Pfeilrichtung 5 die Kolbenstange 2 alleine über diese Hilfsabstützung 8 verlagert wird. Hierbei ist die Pedalübersetzung deutlich geringer als bei der regulär wirksamen Abstützung, so dass zwar die vom Fahrer auf die Pedalplatte 4b aufzubringende Pedalkraft spürbar ansteigt, jedoch nimmt gleichzeitig der für einen üblichen Bremsdruck-Aufbau benötigte Pedalweg soweit ab, dass dieser vom Fahrer noch leicht umgesetzt werden kann. Insofern ähnelt das Ausfall-Verhalten des hier beschriebenen eiektromechanischen Bremskraftverstärkers demjenigen konventioneller Unterdruck-Bremskraftverstärker. Damit bei einem solchen System-Ausfall die gewünschte Verlagerung der Kolbenstange 2 nicht durch den bzw. die Pedalboizen 3c verhindert wird, ist die bereits kurz beschriebene Führungskulisse 2a im Gabelkopf der Kolbenstange 2 vorgesehen. In dieser als Langloch ausgebildeten Führungskulisse 2a kann bzw können sich nach Aktivierung der Hilfsabstützung 8 somit der bzw. die Pedalbolzen 3c verschieben, wobei die Kolbenstange 2 das Bremspedal 4 quasi überholt.

Im übrigen muss abweichend von der heute üblichen Auslegung für den Fall eines Systemausfalls in einem der beiden hydraulischen Bremskreise der sich an den Hauptbremszylinder 1 anschließenden Fahrzeug-Bremsanlage nicht derjenige Pedalweg vorgehalten werden, der sich bei einem Ausfall beider Bremskreise der Bremsanlage ergäbe. Vielmehr ist es vorliegend ausreichend, den Pedalweg für den Ausfall eines einzigen Bremskreises vorzuhalten, da der Pedalweg für den zweiten Bremskreis vom eiektromechanischen Aktuator bzw. Elektromotor 7 kompensiert werden kann. Der Ausfall beider Bremskreise und des Aktuators muss als Mehrfachfehler nicht berücksichtigt werden.

Im weiteren auf Figur 2 Bezug nehmend ist hier eine Abwandlung gezeigt, die quasi ein Bremsgerät 16 als Einheit darstellt, das beispielsweise an der Stirnwand 12 des Fahrzeug-Fußraumes auf der dem Fußraum abgewandten Seite befestigt sein und mit einem wie herkömmlich angeordneten Bremspedal 4 zusammenwirken kann. Dabei sind die gleichen bereits erläuterten Bauelemente wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet. Das Gehäuse 10 des Bremsgeräts 16 entspricht also der Abstützeinheit 10 von Fig.1a, 1 b. Wie einfach erkennbar ist, ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig.2 der Pedalhebel 3 ein eigenständiges um die Drehachse 3a verschwenkbares Zwischenelement, an dem sich die Kolbenstange 2 abstützt, wobei die Drehachse 3a wie bereits erläutert verlagerbar ist und wobei dieser Pedalhebel 3 mittels des Bemspedals 4 um diese Drehachse 3a verschwenkbar ist. Hierfür ist ein zwischen dem Pedalarm des über einen Lagerbock 13 an der Stirnwand 12 verschwenkbar aufgehängten Bremspedals 4 und dem der Drehachse 3a gegenüber liegenden Ende des Pedalhebels 3 eine Übertragungsstange 14 eingespannt bzw. es verbindet diese Übertragungsstange 14 den Pedalhebel 3 und das Bremspedal 4 gelenkig miteinander, derart, dass der pedalhebel 3 zusammen mit dem Bremspedal 4 verschwenkt wird. Der in Verbindung mit Fig.1 erwähnte Krafteinleitungspunkt P am Pedalhebel 3 entspricht hier also dem Anlenkpunkt dieser Übertragungsstange 14 am Pedalhebel 3.

Figur 3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Abwandlung von Fig.2, wobei zur Verlagerung der Drehachse 3a des Pedalhebels 3 mittels des Elektromotors 7 ein Kurbeltrieb 15 vorgesehen ist. Damit oder mit einem anderen geeigneten Getriebe mit variabler Übersetzung kann bei kleinen Kräften eine hohe Dynamik und bei großen Kräften eine große Übersetzung erreicht werden. Daneben sind selbstverständlich eine Vielzahl weiterer Abwandlungen insbesondere konstruktiver Art möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.