DE10010242A1 - Bremsanlage für Kraftfahrzeuge und Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage, die in drei Betriebsarten betrieben werden kann, einer muskelkraftbetriebenen, unverstärkten Betriebsart, einer Hydraulikverstärker-Betriebsart und einer elektronisch geregelten Betriebsart, wobei die Bremsanlage einen Hauptzylinder (1) aufweist, einen ersten Kolben (2), der mit einem Bremspedal (3) gekoppelt ist, einen zweiten Kolben (4), der den Hauptzylinder betätigt und einen dritten Kolben (5), der vom ersten Kolben (2) betätigbar ist, wobei zwischen dem ersten und dem dritten Kolben (5) mindestens ein elastisches Element (6, 7) vorgesehen ist und alle drei Kolben (2, 4, 5) in einem Gehäuse (8) angeordnet sind. Weiterhin ist eine hydraulische Druckquelle vorgesehen und eine Ventileinrichtung (10) zum Reduzieren des Drucks der Druckquelle (9) auf einen Druckwert, der in einen Zwischenraum (11) eingespeist wird, wobei der zweite Kolben (4) und der dritte Kolben (5) durch den Zwischenraum (11) voneinander getrennt sind, so daß der dritte Kolben (5) durch den den zweiten Kolben (4) beaufschlagenden Druck in der der Beaufschlagungsrichtung des zweiten Kolbens entgegengesetzten Richtung beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge und ein Verfahren zum Betreiben dieser Bremsanlage, wobei die Bremsanlage einen Hauptzylinder aufweist, an den Rad­ bremszylinder anschließbar sind, einen ersten Kolben, der mit einem Bremspedal gekoppelt ist, einen zweiten Kolben, der den Hauptzylinder betätigt, einen dritten Kolben, der vom ersten Kolben betätigbar ist, wobei zwischen dem ersten und dem dritten Kolben mindestens ein elastisches Element vorgesehen ist, und alle drei Kolben in einem Gehäuse ange­ ordnet sind, und eine hydraulische Druckquelle sowie eine Ventileinrichtung zum Reduzieren des Drucks der Druckquelle auf einen Wert, mit dem der zweite Kolben beaufschlagbar ist.

In der Kraftfahrzeugtechnik finden Brake-by-Wire-Bremssy­ steme eine immer größere Verbreitung. Bei diesen Bremssy­ stemen kann die Bremse auch ohne aktives Zutun des Fahrers aufgrund elektronischer Signale "fremd-" betätigt werden. Diese elektronischen Signale können beispielsweise von ei­ nem elektronischen Stabilitätsprogramm ESP oder einem Ab­ standsregelsystem ACC ausgegeben werden. Kommt es zu einer Überlagerung einer derartigen Fremdbetätigung mit einer Fahrerbetätigung, so spürt der Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Rückwirkung im Bremspedal. Dieser Rückwirkungseffekt auf das Bremspedal kann für den Fahrer ungewohnt und unan­ genehm sein, so daß der Fahrer in einer kritischen Situati­ on des Straßenverkehrs das Bremspedal nicht so stark betä­ tigt wie es in dieser Situation notwendig wäre, da er durch die von der Fremdbetätigung der Bremse verursachte Rückwir­ kung auf das Bremspedal irritiert wird.

Die DE 197 03 776 A1 beschreibt einen Bremsdruckgeber mit einer Bremskraftverstärkung in einer hydraulischen Kraft­ fahrzeugbremsanlage, bei der die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft auf einen Verstärkerkolben übertragbar ist, der zusätzlich durch den Druck einer Verstärkerpumpe beauf­ schlagbar ist. Der von der Verstärkerpumpe in einer Ver­ stärkerkammer aufbaubare Druck ist durch ein Drucksteuer­ ventil steuerbar, dessen Ventilkörper durch einen Propor­ tionalmagneten elektromagnetisch betätigbar ist. Der Pro­ portionalmagnet wird hierbei durch Meßwerte, die von einem Bremspedal gewonnen werden oder durch die Vorgaben einer Regeleinrichtung zur Regelung des Bremsschlupfs oder An­ triebsschlupfs gesteuert. Durch die elektromagnetische Be­ tätigung des Drucksteuerventils kann der hydraulische Bremskraftverstärker unabhängig von einer vorliegenden Fahrerbetätigung des Bremspedals fremdbetätigt werden, wo­ bei dies jedoch zu einem Durchsinken des Bremspedals auf einen der Intensität der Fremdbremsung entsprechenden Pe­ dalbetätigungswert zur Folge hat. Für die Betätigung des Hauptzylinders unabhängig von der Stellung des Bremspedals ist ein komplizierter Gesamtaufbau notwendig, was die Her­ stellung dieses Bremsdruckgebers verteuert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsanlage und ein Verfahren zum Betätigen einer Bremsanlage zu schaf­ fen, die eine vom Betätigungszustand der Bremsanlage unab­ hängige Bremspedalcharakteristik aufweisen, wobei die Brem­ sanlage durch einen einfachen Aufbau kostengünstig herge­ stellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zweite und der dritte Kolben durch einen Zwischenraum von­ einander getrennt sind, so daß der dritte Kolben durch ei­ nen den zweiten Kolben beaufschlagenden Druck in der der Beaufschlagungsrichtung des zweiten Kolbens entgegengesetz­ ten Richtung beaufschlagt wird, wodurch der dritte Kolben in seiner Ausgangsstellung stehen bleibt.

Hierdurch wird mit der erfindungsgemäßen Bremsanlage eine absolute Entkopplung des Bremspedals erreicht. Der im Zwi­ schenraum vorliegende Druck betätigt den zweiten Kolben, der den Hauptzylinder betätigt. Der dritte Kolben wird durch den im Zwischenraum vorhandenen Druck unabhängig vom Betätigungsweg des Hauptzylinders in die entgegengesetzte Richtung gedrückt. Die Verbindung des ersten Kolbens und des dritten Kolbens erfolgt über elastische Elemente. Das Bremspedal ist vollkommen rückwirkungsfrei, d. h. sein Betä­ tigungszustand ist unabhängig vom Betätigungsweg des Hauptzylinders.

Der erste Kolben kann mit einem am dritten Kolben ausgebil­ deten Anschlag zusammenwirken, wobei bei unbetätigtem Bremspedal der erste Kolben durch die elastischen Elemente an den Anschlag angedrückt wird.

Weiterhin kann der dritte Kolben mit einem im Gehäuse aus­ gebildeten Anschlag zusammenwirken, wobei der dritte Kolben durch den im Zwischenraum herrschenden Druck oder eine durch mechanischen Kontakt vom zweiten Kolben ausgeübte Kraft gegen den Anschlag im Gehäuse angedrückt wird.

Wird der Zwischenraum mit Bremsdruck beaufschlagt, der nicht auf einer Betätigung des Bremspedals, sondern auf elektronischen Signalen, beispielsweise eines ASR- oder ESP-Systems, beruht, betätigt der zweite Kolben aufgrund des Drucks im Zwischenraum den Hauptzylinder. Der dritte Kolben wird durch den Druck im Zwischenraum gegen den An­ schlag gedrückt, der am Gehäuse der Bremsanlage ausgebildet ist.

Der erste Kolben, mit dem das Bremspedal verbunden ist, wird bei unbetätigtem Pedal durch die Federkraft der ela­ stischen Elemente gegen einen im dritten Kolben ausgebilde­ ten Anschlag gedrückt. Das Bremspedal bleibt somit bei ei­ ner Fremdbetätigung (fremd im Sinne, daß nicht der Fahrer den Bremsdruck durch Betätigen des Bremspedals erzeugt) in seiner Ausgangsstellung und kann unabhängig vom Fremdbetä­ tigungszustand vom Fahrer betätigt werden. Der Fahrer spürt bei gleichzeitiger Fahrer- und Fremdbetätigung der Bremse weder eine Rückwirkung im Bremspedal noch eine Veränderung der Bremspedalcharakteristik.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Anschlag des dritten Kolbens als ein Betätigungselement der Ventilein­ richtung ausgebildet.

Weiterhin kann eine mittels einer elektronischen Steuerein­ heit elektrisch betätigbare zweite Ventileinrichtung vorge­ sehen sein, mit der der im Zwischenraum vorliegende Druck beeinflußbar ist.

Ebenso kann ein Wegsensor zum Erfassen des Bremspedalweges bzw. des Betätigungsweges des ersten Kolbens vorgesehen sein, dessen Ausgangssignal der elektronischen Steuerein­ heit zugeführt wird. Ebenso kann ein Drucksensor zum Erfas­ sen des im Zwischenraum herrschenden hydraulischen Drucks vorgesehen sein, dessen Ausgangssignal der elektronischen Steuereinheit zugeführt wird.

Ebenso kann die hydraulische Druckquelle durch einen Hoch­ druckspeicher gebildet sein, der von einer motorgetriebenen Pumpe gespeist wird und zur Überwachung des Ladezustands des Hochdruckspeichers sowie zur Steuerung der Pumpe können Mittel vorgesehen sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform begrenzt der erste Kolben im dritten Kolben eine das elastische Element auf­ nehmende Kammer, die mit Druckmittel gefüllt ist und die im unbetätigten Zustand der Bremsanlage mit einem Druckmittel­ vorratsbehälter in Verbindung steht. Die Verbindung zwi­ schen der Kammer und dem Druckmittelvorratsbehälter ist ab­ sperrbar durch die Bewegung des dritten Kolbens relativ zum Gehäuse. Wenn der dritte Kolben nach Betätigen des Bremspe­ dals in Richtung des zweiten Kolbens bewegt wird, wird die Verbindung unterbrochen, so daß das in der Kammer vorhande­ ne Druckmittel nicht mehr in den Druckmittelvorratsbehälter entweichen kann. In diesem Betriebszustand verhindert das in der Kammer eingeschlossene Druckmittel eine weitere De­ formation der elastischen Elemente.

Ebenso kann die Verbindung zwischen der Kammer und dem Druckmittelvorratsbehälter durch die Bewegung des ersten Kolbens relativ zum dritten Kolben absperrbar sein, wobei die Kammer mit einer Simulatoranordnung verbunden ist. Die Verbindung zwischen der Kammer und der Simulatoranordnung kann hierbei mittels eines elektromagnetisch betätigbaren Ventils absperrbar sein.

Weiterhin kann ein Drucksensor zum Erfassen des in der Kam­ mer herrschenden Druckes vorgesehen sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenso durch ein Verfahren zum Betreiben der Bremsanlage gelöst, das drei verschiedene Betriebsarten enthalten kann, wobei in einem ersten Be­ triebsmodus, der durch einen Ausfall der Druckquelle cha­ rakterisiert ist, der dritte Kolben den zweiten Kolben me­ chanisch betätigen kann. In diesem Fall liegt kein hydrau­ lischer Druck vor und das Fremdkraftmodul ist außer Funkti­ on. Der dritte Kolben bewegt sich unter Einfluß einer Bremspedalbetätigung von einer Anschlagstellung an der Ven­ tilbetätigung weg und verschiebt den zweiten Kolben durch mechanischen Kontakt. In diesem Fall erfolgt die Betätigung des Hauptzylinders ausschließlich durch die vom Fahrer über das Bremspedal eingeleitete Kraft.

Die Bremsanlage kann in einem zweiten Betriebsmodus betrie­ ben werden, in dem der im Zwischenraum herrschende Druck durch die Ventileinrichtung eingestellt wird. Diese Be­ triebsart ist automatisch aktiv, solange der Hochdruckspei­ cher unter Druck stehendes Druckmittel, z. B. Hydraulikflüs­ sigkeit abgeben kann und keines der Elektromagnetventile der zweiten Ventileinrichtung bestromt wird. In dieser Hy­ draulikverstärker-Betriebsart liegt eine lineare Kraftver­ stärkung vor, deren Verstärkungsfaktor durch das Verhältnis der Querschnittsfläche des zweiten Kolbens zur Quer­ schnittsfläche des dritten Kolbens fest vorgegeben ist. Dieser zweite Betriebsmodus arbeitet mit einer unterlager­ ten hydraulischen Wegregelung, die den dritten Kolben in unmittelbarer Nähe seines Anschlags hält. Dieser Betriebs­ modus funktioniert abgesehen von einem möglichen elektri­ schen Antrieb der Druckversorgungspumpe auch ohne Elektri­ zität.

In einem dritten Betriebsmodus der Bremsanlage wird der im Zwischenraum herrschende Druck mit Hilfe der zweiten Venti­ leinrichtung auf einen gegenüber dem zweiten Betriebsmodus erhöhten Wert geregelt. Der dritte Betriebsmodus wird zur elektronischen Regelung von Bremsvorgängen verwendet. In dieser Betriebsart wird die zweite Ventileinrichtung so an­ gesteuert, daß der Druck in der Betätigungskammer einem fortlaufend neu berechneten Sollwert nachgeführt wird. Dazu kann durch Bestromen eines Trennventils der Volumenstrom von der Betätigungskammer in das hydromechanische Verstär­ kerventil unterbunden werden, die Möglichkeit des umgekehr­ ten Volumenstroms von der Ventileinrichtung zum Druckaufbau in der Betätigungskammer bleibt jedoch erhalten. Dies stellt sicher, daß der Betätigungsdruck unabhängig von den Aktivitäten der elektronischen Druckregelung nicht unter den über den zweiten Betriebsmodus definierten, vom Fahrer vorgegebenen und hydraulisch verstärkten Druck fallen kann. Im dritten Betriebsmodus kann über ein Druckaufbauventil elektronisch gesteuert ein höherer Betätigungsdruck einge­ stellt werden, als der, den die erste Ventileinrichtung, beispielsweise ein hydromechanisches Verstärkerventil, vor­ geben würde. Im Zwischenraum wirkt daher stets das Maximum aus elektronisch geregeltem Betätigungsdruck und durch den Fahrer vorgegebenem, linear verstärktem Druck.

Die erfindungsgemäße Bremsanlage wird vorzugsweise im drit­ ten Betriebsmodus betrieben, in dem der Betätigungsdruck elektronisch geregelt wird. Dadurch ist das Übertragungs­ verhalten des Bremssystems von der Fahrervorgabe zur Brems­ wirkung im Rahmen der technischen Gegebenheiten frei wähl­ bar. Daher können eine sogenannte Springerfunktion (das Springen auf einen vorgegebenen Bremsdruckwert beim Antip­ pen des Bremspedals), eine Bremsassistentenfunktion, eine Verzögerungsregelung und ein autonomes Bremsen, wie es bei­ spielsweise für ASR, ESP und ACC benötigt wird, durch Soft­ waremaßnahmen realisiert werden. Dazu wird die Fahrervorgabe in Form einer Bremspedalbetätigung, die durch Weg-, Kraft oder sonstige Sensoren erfaßt wird, von einer Rechen­ einheit durch Anwendung geeigneter Algorithmen mit einer eventuellen Anforderung einer autonomen Bremsung verknüpft und in Radbremsdrücke umgerechnet, die mit Hilfe der elek­ tronisch schaltbaren Ventile im Fremdkraft-Bremsmodul und der nachgeschalteten ABS-Hydraulik realisiert werden.

Im folgenden werden Beispiele der Ausführungsformen der Er­ findung unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau der erfindungsgemäßen Bremsanlage gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 den Aufbau einer zweiten erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform der Bremsanlage, und

Fig. 3 eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform der Bremsanlage.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Bremsanlage. Die Brem­ sanlage weist ein Bremspedal 3 auf, das über eine Betäti­ gungsstange 27 mit einem ersten Kolben 2 fest verbunden ist. Der Bremspedalweg kann über einen Wegsensor 17 erfaßt werden. Der erste Kolben 2 ist in einem dritten Kolben 5 angeordnet, wobei zwischen dem ersten und dem dritten Kol­ ben eine Kammer 21 angeordnet ist, in der elastische Ele­ mente 6, 7 eine Kopplung zwischen dem ersten und dem drit­ ten Kolben bewirken.

Weiterhin ist ein zweiter Kolben 4 vorgesehen, der einen Hauptzylinder 1 betätigt. Der Hauptzylinder 1 kann über ein steuerbares ABS-System 28 an die Radbremsen angeschlossen sein.

Der erste, zweite und dritte Kolben sind in einem Gehäuse 8 untergebracht. Zwischen dem dritten Kolben 5 und dem zwei­ ten Kolben 4 befindet sich ein Zwischenraum 11, der mit Druckmittel befüllbar ist. Die Steuerung des Drucks in dem Zwischenraum 11 geschieht im zweiten Betriebsmodus auf fol­ gende Weise: Der Fahrer bewegt bei Betätigung des Bremspe­ dals 3 den ersten Kolben 2 entgegen der Federkraft der ela­ stischen Elemente 6 und 7. Die elastischen Elemente 6 und 7 sind so ausgeführt, daß sie dem Fahrer das Bremsgefühl ver­ mitteln, das einer üblichen Bremspedalcharakteristik ent­ spricht. Dies bedeutet, daß bei geringem Bremspedalweg der Widerstand langsam ansteigt und bei größerem Bremspedalweg überproportional zunimmt. Durch Betätigen des Bremspedals 3 kann nun auch der dritte Kolben 5 in Richtung des zweiten Kolbens bewegt werden, wodurch bereits nach einem sehr ge­ ringen Verfahrweg eine Ventileinrichtung 10, beispielsweise ein hydromechanisches Verstärkerventil, über ein Betäti­ gungselement 14 betätigt wird, das in der dargestellten Ausführungsform um eine Drehachse 30 drehbar gelagert ist. Andere Ausführungsformen, wie beispielsweise eine direkte Betätigung der Ventileinrichtung ohne Zuhilfenahme eines Hebels sind möglich. Bewegt sich der dritte Kolben 5 ein wenig in Richtung des zweiten Kolbens 4, wird die Ventil­ einrichtung 10 so geschaltet, daß eine Verbindung 29 zwi­ schen dem Zwischenraum 11 und einer hydraulischen Druckquelle 9, die durch einen Hochdruckspeicher 19 gebil­ det ist, der von einer motorgetriebenen Pumpe 20 gespeist wird, hergestellt wird. Die Pumpe 20 ist wiederum mit einem Druckmittelvorratsbehälter 22 verbunden. Der Hochdruckspei­ cher 19 unterstützt die Pumpe 20 vor allem in den Fällen, in denen beispielsweise bei einer schnellen Vollbremsung in kurzer Zeit Druck aufgebaut werden muß, den die Pumpe auf­ grund ihrer Massenträgheit nicht sofort bereitstellen kann. Über die Verbindung 29 wird der Zwischenraum 11 mit Druck beaufschlagt, wodurch der zweite Kolben den Hauptzylinder 1 betätigt, und der dritte Kolben 5 wieder in Richtung eines Anschlags 13 am Betätigungselement 14 gedrückt wird, an dem der dritte Kolben 5 vor Betätigen der Bremse anlag. Ein Ventil 15, ein Druckaufbauventil, ist im unbestromten Zu­ stand geschlossen und ein Ventil 16, in der dargestellten Ausführungsform ein Trennventil, ist im unbestromten Zu­ stand geöffnet, so daß die Pumpe 20 beziehungsweise der Hochdruckspeicher 19 den Zwischenraum 11 über die Verbin­ dung 29 mit Druck beaufschlagen kann. Ein Drucksensor 18 kann den in dem Zwischenraum 11 vorliegenden Druck erfas­ sen. In dem später näher ausgeführten ersten und zweiten Betriebsmodus sind die beiden Ventile 15, 16 unbestromt und wie in Fig. 1 dargestellt geschaltet. Im dritten Betriebs­ modus kann durch Bestromen des Trennventils 16 ein Abflie­ ßen von Druckmittel aus dem Zwischenraum 11 über die Venti­ leinrichtung 10 unterbunden, und durch Bestromen des Druck­ aufbauventils 15 kann dem Zwischenraum 11 Druckmittel zuge­ führt werden.

Im unbetätigten Zustand des Bremspedals wird der erste Kol­ ben über die elastischen Elemente 6 und 7 gegen einen An­ schlag 12 angedrückt, der im dritten Kolben 5 ausgebildet ist. Der Fahrer empfindet im zweiten und dritten Betriebs­ modus bei Betätigung des Bremspedals 3 eine Bremspedalcha­ rakteristik, die durch die elastischen Elemente 6 und 7 vorgegeben ist.

Im ersten Betriebsmodus, der durch das Fehlen eines hydrau­ lischen Drucks im Druckspeicher 19 charakterisiert ist, kann die Bremsanlage rein mechanisch betätigt werden, der dritte Kolben 5 bewegt sich unter Einfluß einer Bremspedal­ betätigung von seinem Anschlag 13 weg und verschiebt den zweiten Kolben 4 durch mechanischen Kontakt. Die Betätigung des Hauptzylinders 1 erfolgt ausschließlich mit Muskel­ kraft.

Im zweiten Betriebsmodus, d. h. in einer Hydraulikverstär­ ker-Betriebsart, bleiben die elektromagnetischen Ventile 15 und 16 der zweiten Ventileinrichtung unbestromt. Dadurch kann die Ventileinrichtung 10, das hydromechanische Ver­ stärkerventil, den Betätigungsdruck im Zwischenraum 11 re­ geln und so eine Bremskraftverstärkung bewirken. Die hy­ draulische Verstärkung funktioniert ohne Elektrizität, so­ lange der Hochdruckspeicher unter Druck stehende Hydraulik­ flüssigkeit abgeben kann. Es liegt eine lineare Kraftver­ stärkung vor, deren Verstärkungsfaktor durch das Verhältnis der Querschnittsflächen von zweitem Kolben 4 zu drittem Kolben 5 fest vorgegeben ist.

Im dritten Betriebsmodus wird durch Ansteuern der zweiten Ventileinrichtung 16 der Betätigungsdruck im Zwischenraum 11 einem fortlaufend neu berechneten Solldruckwert nachge­ führt. Dazu kann durch Bestromen des Trennventils 16 der Volumenstrom zur Ventileinrichtung 10 unterbunden werden, die Möglichkeit des umgekehrten Volumenstroms von der er­ sten Ventileinrichtung 10 durch das Trennventil 16 zum Druckaufbau im Zwischenraum 11 bleibt erhalten. Über das Druckaufbauventil 15 kann elektronisch gesteuert ein höhe­ rer Betätigungsdruck eingestellt werden als der, den das hydromechanische Verstärkerventil, die Ventileinrichtung 10, vorgeben würde. Zum elektronisch gesteuerten Druckabbau wird die Bestromung des Trennventils 16 vorübergehend aus­ gesetzt, so daß Druckmittel zur ersten Ventileinrichtung 10 abfließen kann, die in diesem Betriebszustand eine Verbin­ dung zum Druckmittelvorratsbehälter 22 aufweist. Diese elektronische Betätigungsdruck-Regelung hat den Vorteil, daß ihr Übertragungsverhalten im Rahmen der durch die tech­ nischen Daten von Druckspeicher, Druckaufbau- und Trennven­ til gegebenen Dynamik frei wählbar ist. Daher können eine sogenannte Springerfunktion, d. h. das Springen auf einen vorgegebenen Bremsdruckwert beim Antippen des Bremspedals 3, eine Bremsassistentenfunktion, eine Verzögerungsregelung und ein autonomes Bremsen, wie es beispielsweise für ASR (Antriebs-Schlupf Regelung), ESP (Elektronisches Stabili­ täts-Programm) und ACC (Adaptive Cruise Control) benötigt wird, durch Softwaremaßnahmen realisiert werden. Hierfür wird die Fahrervorgabe in Form einer Bremspedalbetätigung, die durch Weg-, Kraft- oder sonstige Sensoren erfaßt wird, von einer nicht dargestellten Recheneinheit durch Anwendung geeigneter Algorithmen in Radbremsdrücke umgerechnet, die mit Hilfe der elektronisch schaltbaren Ventile im Fremd­ kraft-Bremsmodul und der nachgeschalteten ABS-Hydraulik realisiert werden.

In Fig. 2 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungs­ form dargestellt, in der der die elastischen Elemente 6, 7 aufnehmende Zwischenraum 21 im Gegensatz zur Ausführungs­ form von Fig. 1 zusätzlich mit einem Druckmedium gefüllt ist. Kammer 21 ist über die Verbindung 26 mit dem Druckmit­ telvorratsbehälter 22 verbunden, so daß in der ersten Be­ triebsart bei leichter Betätigung des Bremspedals 3 der er­ ste Kolben 2 in Richtung des Hauptzylinders verschoben wird. Hat hierbei der dritte Kolben 5 bei Betätigung des Bremspedals 3 einen gewissen Verfahrweg im Gehäuse 8 zu­ rückgelegt, wird die Verbindung 26 unterbrochen. Das Nach­ geben der elastischen Elemente 6, 7, das im zweiten und dritten Betriebsmodus zur Darstellung der Bremspedalcharak­ teristik dient, wird durch das eingeschlossene Druckmedium, die Hydraulikflüssigkeit, gestoppt. Dadurch steht im ersten Betriebsmodus der volle Bremspedalweg zur Betätigung des Hauptzylinders 1 zur Verfügung.

In Fig. 3 wird eine dritte Ausführungsform beispielhaft erklärt. Die Kammer 21 ist wiederum mit Hydraulikflüssig­ keit gefüllt und ist mit einer Simulatoranordnung 23 hy­ draulisch verbunden. Ein elektromagnetisch betätigbares Ventil 24 kann die Verbindung zwischen Kammer 21 und Simu­ latoranordnung 23 freigeben. Über die Druck-Volumenaufnah­ me-Charakteristik der Simulatoranordnung 23 wird zusammen mit den elastischen Elementen 6, 7 im zweiten und dritten Betriebsmodus die Bremspedalcharakteristik dargestellt. Durch den Einsatz hydraulischer Blenden insbesondere im Durchlaßquerschnitt des Ventils 24 kann eine Dämpfung der Pedalbewegung erzielt werden. Im ersten Betriebsmodus kann das Ventil 24 gesperrt werden, wodurch die Verbindung zwi­ schen Kammer 21 und Simulatoranordnung 23 unterbrochen wird, so daß auch hier der volle Bremspedalweg zur Betäti­ gung des Hauptzylinders 1 zur Verfügung steht.

Weiterhin ist die Kammer 21 zum Ausgleich temperaturbeding­ ter Volumenänderungen im unbetätigten Zustand des Bremspe­ dals 3 über die Verbindung 26 mit dem Druckmittelvorratsbe­ hälter 22 verbunden. Beim Betätigen des Bremspedals 3 und einem Verschieben des ersten Kolbens 2 relativ zum dritten Kolben 5 wird die Verbindung 26 unterbrochen, so daß die Simulatoranordnung 23 mit Druckmittel beaufschlagt wird.

Besonders vorteilhaft ist an der dritten Ausführungsform, daß die vom Fahrer auf das Pedal ausgeübte Kraft über einen Drucksensor 25 erfaßt werden kann.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine einfach aufgebau­ te Bremsanlage erreicht, bei der die Bremspedalcharakteri­ stik nicht vom Betätigungszustand der restlichen Bremsanla­ ge abhängt, wodurch das Pedalgefühl bei einer Fahrerbrem­ sung durch das gleichzeitige Vorliegen einer Fremdbremsung nicht durch Rückwirkungen gestört werden kann.

Die Bremsanlage hat weiterhin den Vorteil, daß sie in einem bevorzugten dritten Betriebsmodus betrieben werden kann, in dem der Betätigungsdruck elektronisch geregelt wird und diese Betriebsebene durch zwei gestaffelte Rückfallebenen, die Betriebsmodi zwei und eins, gegen ein Versagen abgesi­ chert ist, wobei bei einem Ausfall der elektronischen Druckregelung die Grundfunktion der Bremse inklusive einer hydromechanischen Bremskraftverstärkung durch automatischen Rückfall in den zweiten Betriebsmodus erhalten bleibt und bei einem Ausfall der hydromechanischen Verstärkung die Bremsanlage durch automatischen Rückfall in den ersten Be­ triebsmodus unverstärkt das heißt mit Muskelkraft betrieben werden kann.

Weiterhin hat die erfindungsgemäße Bremsanlage den Vorteil, daß sie einfacher aufgebaut ist als herkömmliche Bremsanla­ gen. Fahrzeuge mit einer ESP-Funktion benötigen beispiels­ weise eine spezielle ESP-Hydraulik, die komplizierter ist als eine normale ABS-Hydraulik, da sie im Gegensatz zur ABS-Hydraulik auch die Fähigkeit zum Aufbau von Rad­ bremsdrücken oberhalb des Hauptzylinderdrucks besitzen muß.

Bei Fahrzeugen mit erfindungsgemäßer Bremsanlage ist eine spezielle ESP-Hydraulik überflüssig - die erfindungsgemäße Fremdbremshydraulik in Verbindung mit einem herkömmlichen ABS-System erbringt eine weit bessere Funktion. Es werden weniger elektromagnetisch betätigbare Ventile benötigt als für eine ESP-Hydraulik. Außerdem weist die erfindungsgemä­ ße Bremsanlage eine bessere Energiebilanz und eine geringe­ re Geräuschentwicklung auf, als eine herkömmliche ESP-Hy­ draulik, weil das dort im ESP-Betrieb erforderliche Umpum­ pen von Bremsflüssigkeit zum Erzeugen von Staudruck an ei­ nem Druckbegrenzungsventil entfällt.

Claims (17)

1. Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit

• 1. einem Hauptzylinder (1), an den Radbremszylinder an­ schließbar sind,
  • - einem ersten Kolben (2), der mit einem Bremspedal (3) gekoppelt ist,
  • - einem zweiten Kolben (4), der den Hauptzylinder (1) betätigt,
  • - einem dritten Kolben (5), der vom ersten Kolben (2) betätigbar ist, wobei zwischen dem ersten (2) und dem dritten Kolben (5) mindestens ein elastisches Element (6, 7) vorgesehen ist und alle drei Kolben (2, 4, 5) in einem Gehäuse (8) angeordnet sind,
  • - sowie mit einer hydraulischen Druckquelle (9) sowie einer Ventileinrichtung (10) zum Reduzieren des Drucks der Druckquelle (9) auf einen Wert, mit dem der zweite Kolben (4) beaufschlagbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite (4) und der dritte Kolben (5) durch einen Zwischenraum (11) voneinander getrennt sind, so daß der dritte Kolben (5) durch den den zweiten Kolben (4) be­ aufschlagenden Druck in der der Beaufschlagungsrichtung des zweiten Kolbens (4) entgegengesetzten Richtung be­ aufschlagt wird.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (2) mit einem am dritten Kolben (5) ausgebildeten Anschlag (12) zusammenwirkt und bei unbetätigtem Bremspedal (3) durch das elastische Element (6, 7) an diesen angedrückt wird.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Kolben (5) mit einem im Gehäuse (8) ausgebildeten Anschlag (13) zusam­ menwirkt und durch den im Zwischenraum (11) herrschen­ den Druck an diesen angedrückt wird.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (13) des drit­ ten Kolbens (5) als ein Betätigungselement (14) der Ventileinrichtung (10) ausgebildet ist.

5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittels einer elektro­ nischen Steuereinheit elektrisch betätigbare zweite Ventileinrichtung (15, 16) vorgesehen ist, mit der der in den Zwischenraum (11) einzuspeisende Druck beein­ flußbar ist.

6. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegsensor (17) zum Er­ fassen des Bremspedalweges bzw. des Betätigungsweges des ersten Kolbens (2) vorgesehen ist, dessen Ausgangs­ signal der elektronischen Steuereinheit zugeführt wird.

7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucksensor (18) zum Erfassen des im Zwischenraum (11) herrschenden hydrau­ lischen Druckes vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal der elektronischen Steuereinheit zugeführt wird.

8. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Druckquel­ le durch einen Hochdruckspeicher (19) gebildet wird, der von einer motorgetriebenen Pumpe (20) gespeist wird.

9. Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Überwachung des Ladezustands des Hochdruckspeichers (19) sowie zur Steuerung der Pumpe (20) vorgesehen sind.

10. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (2) im dritten Kolben (5) eine das elastische Element (6, 7) aufnehmende Kammer (21) begrenzt, die mit Druckmittel gefüllt ist und die im unbetätigten Zustand der Brem­ sanlage mit einem Druckmittelvorratsbehälter (22) in Verbindung steht.

11. Bremsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (26) zwi­ schen der Kammer (21) und dem Druckmittelvorratsbehäl­ ter (22) durch eine Bewegung des dritten Kolbens (5) relativ zum Gehäuse (8) absperrbar ist.

12. Bremsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Kammer (21) und dem Druckmittelvorratsbehälter (22) durch eine Bewegung des ersten Kolbens (2) relativ zum dritten Kolben (5) absperrbar ist, wobei die Kammer (21) mit einer Simulatoranordnung (23) verbunden ist.

13. Bremsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Kammer (21) und der Simulatoranordnung (23) mittels ei­ nes elektromagnetisch betätigbaren Ventils (24) ab­ sperrbar ist.

14. Bremsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucksensor (25) zum Erfassen des in der Kammer (21) herrschenden Druckes vorgesehen ist.

15. Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß:

• a) in einem ersten Betriebsmodus bei Ausfall der Druckquelle der dritte Kolben (5) den zweiten Kolben (4) mechanisch betätigt,
• b) in einem zweiten Betriebsmodus der im Zwischenraum (11) herrschende Druck durch die Ventileinrichtung (10) geregelt wird, und
• c) in einem dritten Betriebsmodus der im Zwischenraum (11) herrschende Druck durch die zweite Ventilein­ richtung (15, 16) auf einen gegenüber dem zweiten Be­ triebsmodus erhöhten Wert geregelt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Betriebsmodus bei elektronisch geregelten Bremsvorgängen verwendet wird.