DE102004025638A1

DE102004025638A1 - Bremsanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102004025638A1
Application number: DE102004025638A
Authority: DE
Inventors: Stefan A. Drumm
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2005-09-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage, die einen Hauptbremszylinder (1) aufweist, einen ersten Kolben (2), der mit einem Bremspedal (3) gekoppelt ist, einen zweiten Kolben (4), der den Hauptzylinder (1) betätigt und einen dritten Kolben (5), der vom ersten Kolben (2) betätigbar ist, wobei mindestens ein elastisches Element (6) vorgesehen ist, über das Betätigungskräfte vom Bremspedal (3) auf den dritten Kolben (5) übertragen werden und das einen Pedalwegsimulator bildet, der in der Betriebsart "brake-by-wire" dem Fahrzeugführer ein angenehmes Pedalgefühl vermittelt und wobei alle drei Kolben (2, 4, 5) innerhalb eines Gehäuses (8) angeordnet sind. Weiterhin ist ein hydraulisches Druckbereitstellungsmodul (13) vorgesehen, das einen Druck erzeugt, der über eine hydraulische Verbindung (12) in einen Zwischenraum (11) zwischen dem zweiten Kolben (4) und dem dritten Kolben (5) eingespeist wird. DOLLAR A Um einen Pedalwegverlust bei einem Ausfall der Druckversorgung unter Verwendung von kostengünstig herstellbaren Mitteln bzw. Bauteilen zu verhindern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass Mittel zum Koppeln der Bewegungen des zweiten (4) und des dritten Kolbens (5) vorgesehen sind, die in Abhängigkeit vom Verfahrweg des dritten Kolbens (5) im Gehäuse (8) aktiviert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die einen Hauptzylinder aufweist, an den Radbremszylinder anschließbar sind, einen ersten Kolben, der über eine Betätigungskräfte übertragende Druckstange mit einem Bremspedal gekoppelt ist, einen zweiten Kolben, der den Hauptbremszylinder betätigt, einen dritten Kolben, der vom ersten Kolben betätigbar ist, wobei mindestens ein elastisches Element vorgesehen ist, über das Betätigungskräfte vom Bremspedal auf den dritten Kolben übertragen werden und das einen Pedalwegsimulator bildet, der in der Betriebsart „brake-by-wire" dem Fahrzeugführer ein angenehmes Pedalgefühl vermittelt, Mittel zum Koppeln der Bewegungen des ersten und des dritten Kolbens, die in Abhängigkeit vom Verfahrweg des dritten Kolbens im Gehäuse aktiviert werden, sowie mit einem mit hydraulischem Druck beaufschlagbaren Zwischenraum zwischen dem zweiten und dritten Kolben, wobei eine Druckbeaufschlagung des Zwischenraums den zweiten und den dritten Kolben in eingegengesetzter Richtung belastet.
In der Kraftfahrzeugtechnik finden Brake-by-Wire-Bremssysteme eine immer größere Verbreitung. Bei diesen Bremssystemen kann die Bremse auch ohne aktives Zutun des Fahrers aufgrund elektronischer Signale "fremd-" betätigt werden. Diese elektronischen Signale können beispielsweise von einem elektronischen Stabilitätsprogramm ESP oder einem Abstandsregelsystem 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 unangenehm sein, so dass der Fahrer in einer kritischen Situation des Straßenverkehrs das Bremspedal nicht in einem dieser Situation angepassten Maße betätigt, da er durch die von der Fremdbetätigung der Bremse verursachte Rückwirkung auf das Bremspedal irritiert wird.

Eine Bremsanlage der eingangs genannten Gattung ist aus der EP 1 078 833 A2 bekannt. Eine Druckbeaufschlagung des Zwischenraums erfolgt in der Betriebsart „brake-by-wire" _ „dritter Betriebsmodus" durch eine zweite Ventileinrichtung, die elektrisch angesteuert wird und in einer nicht elektronisch geregelten Betriebsart = „zweiter Betriebsmodus" durch eine erste Ventileinrichtung, die durch den dritten Kolben betätigbar ist. Beide Ventileinrichtungen werden aus einem hydraulischen Hochdruckspeicher mit unter hohem Druck stehendem Druckmittel versorgt. Bei entleertem Hochdruckspeicher fällt diese Bremsanlage in einen „ersten Betriebsmodus" zurück, in dem der Zwischenraum bei verschobenem drittem Kolben über die Ventileinrichtungen mit dem nunmehr drucklosen Hochdruckspeicher verbunden ist und ein im Zwischenraum befindliches Druckmittelvolumen auf diesem Wege abströmen kann. Dieser Vorgang ist mit einem unerwünschten Bremspedalwegverlust verbunden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Pedalwegverlust bei einer durch einen Mangel von unter ausreichend hohem Druck stehendem Druckmittel verursachten Inanspruchnahme einer Rückfallbetriebsart unter Verwendung von kostengünstig herstellbaren Mitteln bzw. Bauteilen zu verhindern. Damit einhergehen sollen Verbesserungen bezüglich der Herstellbarkeit und des akustischen Verhaltens der Bremsanlage.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Mittel zum Koppeln der Bewegungen des zweiten und des dritten Kolbens vorgesehen sind, die in Abhängigkeit vom Verfahrweg des dritten Kolbens im Gehäuse aktiviert werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist der Zwischenraum mittels einer einzigen hydraulischen Verbindung mit einem elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungsmodul verbunden, wobei sowohl ein Befüllen des Zwischenraums mit Druckmittel als auch ein Entleeren über diese Verbindung erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die hydraulische Verbindung in Abhängigkeit vom Verfahrweg des dritten Kolbens im Gehäuse abgesperrt.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, dass die Mittel ein Durchströmen der hydraulischen Verbindung vom Zwischenraum zum Druckbereitstellungsmodul verhindern.

Dabei ist vorzugsweise ein Abschnitt der hydraulischen Verbindung im dritten Kolben ausgebildet und weist eine Mündung auf, die mit einem gehäusefesten Dichtelement zusammenwirkt. Das gehäusefeste Dichtelement ist als Manschettendichtung ausgebildet, die in Richtung eines Zustroms zum Zwischenraum überströmbar ist.

Bei einer anderen vorteilhaften Variante ist das gehäusefeste Dichtelement als nicht überströmbares Dichtelement ausgebildet, wobei ein Rückschlagventil eine Umgehung des Dichtelementes in Richtung eines Zustroms zum Zwischenraum ermöglicht.

Bei einer weiteren vorteilhaften Variante wird das kolbenwegabhängige Verhindern eines Abströmens von Druckmittel aus dem Zwischenraum durch ein druckbereitstellungsmodulseitiges Absperren der hydraulischen Verbindung erreicht.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein elastisches Mittel wirkungsmäßig zwischen der Druckstange und dem dritten Kolben angeordnet.

Bei einer anderen Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist eine hydraulische Absperrvorrichtung zum Koppeln der Bewegungen des ersten und des dritten Kolbens vorgesehen, die in Abhängigkeit vom Verfahrweg des dritten Kolbens im Gehäuse aktiviert wird. Dabei wird die Absperrvorrichtung durch eine im dritten Kolben vom ersten Kolben begrenzte Kammer gebildet, die mit Druckmittel gefüllt ist und die im unaktivierten Zustand der Absperrvorrichtung mit einem Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung steht.

Die in der Absperrvorrichtung enthaltenen hydraulischen Verbindungen dienen vorzugsweise als hydraulische Drosselelemente der hydraulischen Bedämpfung des Pedalwegsimulators. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn wenigstens eines der hydraulischen Drosselelemente ein durchströmungsrichtungsabhängiges Verhalten aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Drehwinkelsensor zum Erfassen der Bremspedalposition vorgesehen, dessen Ausgangssignal einer elektronischen Steuereinheit zugeführt wird und der Ansteuerung des Druckbereitstellungsmoduls dient. Außerdem ist es sinnvoll, wenn ein Drucksensor zum Erfassen des vom Druckbereitstellungsmodul abgegebenen hydraulischen Druckes vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal der elektronischen Steuereinheit zugeführt wird.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Druckbereitstellungsmodul eine elektrisch angetriebene Hochdruckpumpe enthält. Das Druckbereitstellungsmodul enthält vorzugsweise elektrisch steuerbare Ventile.

Bei einer anderen Ausführungsvariante enthält das Druckbereitstellungsmodul einen hydraulischen Hochdruckspeicher. Bei weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung enthält das Druckbereitstellungsmodul einen elektropneumatischen oder elektromechanischen Aktuator.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist die elektronische Steuereinheit dem Druckbereitstellungsmodul zugeordnet.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist die Verbindung des Druckbereitstellungsmoduls mit dem Zwischenraum als ein Hydraulikschlauch ausgeführt.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass dem Hauptbremszylinder ein ABS-Regelmodul nachgeschaltet ist. Dem ABS-Regelmodul ist dabei vorzugsweise eine ABS-Steuer- und -Regelelektronik zugeordnet.

Bei einer anderen Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes bilden die elektronische Steuereinheit und die ABS-Steuer- und -Regelelektronik eine Baugruppe.

Der Hauptbremszylinder kann als Tandemhauptzylinder ausgeführt sein, dessen Kolben die gleiche Querschnittsfläche wie der dritte Kolben aufweisen.

Bei einer anderen vorteilhaften Variante des Erfindungsgegenstandes ist der Hauptbremszylinder als Twinhauptbremszylinder ausgeführt, dessen Kolben in Summe die gleiche Querschnittsfläche wie der dritte Kolben aufweisen.

Im folgenden werden Beispiele der Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 den Aufbau der erfindungsgemäßen Bremsanlage gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 den Aufbau einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Bremsanlage,
3 eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform der Bremsanlage,
4 eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform der Bremsanlage, und
5 und 6 Ausführungsvarianten des Druckbereitstellungsmoduls, die bei den Bremsanlagen gemäß 1 bis 4 Verwendung finden können.
1 zeigt die erfindungsgemäße Bremsanlage. Die Bremsanlage weist ein Bremspedal 3 auf, das über eine Betätigungsstange 28 mit einem ersten Kolben 2 wirkungsmäßig verbunden ist. Der Bremspedalweg kann über einen Drehwinkelsensor 27 erfasst werden. Der erste Kolben 2 ist in einem dritten Kolben 5 angeordnet, wobei zwischen dem ersten und dem dritten Kolben 5 eine Kammer 21 ausgebildet ist, in der eine Druckfeder 6 angeordnet ist, die den ersten Kolben 2 zur Anlage am dritten Kolben 5 bringt. Ein elastisches Element 7, beispielsweise ein Elastomerblock, ist wirkungsmä ßig zwischen der Betätigungsstange 28 und dem dritten Kolben 5 angeordnet und bildet einen Pedalwegsimulator, der dem Fahrzeugführer bei der Betätigung der Bremsanlage das gewohnte Pedalgefühl vermittelt, das einer üblichen Bremspedalcharakteristik entspricht. Dies bedeutet, dass bei geringem Bremspedalweg der Widerstand langsam ansteigt und bei größerem Bremspedalweg überproportional zunimmt.
Weiterhin ist ein zweiter Kolben 4 vorgesehen, der einen Hauptbremszylinder 1 betätigt. Im gezeigten Beispiel ist der Hauptbremszylinder 1 als Tandemhauptzylinder ausgeführt, bei dem dem zweiten Kolben 4 ein vierter Kolben 10 nachgeschaltet ist. An den Hauptbremszylinder 1 können über ein steuerbares ABS-Regelmodul 29 die Radbremsen des Fahrzeuges angeschlossen sein, wobei dem ABS-Regelmodul 29 eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 30 zugeordnet werden kann.
Alle Kolben 2, 4, 5, 10 sind in einem Gehäuse 8 untergebracht, wobei der zweite, der dritte sowie der vierte Kolben bei der dargestellten Ausführung gleiche Durchmesser bzw. gleiche Querschnittsflächen aufweisen. Zwischen dem dritten Kolben 5 und dem zweiten Kolben 4 befindet sich ein Zwischenraum 11, der mittels einer hydraulischen Verbindung 12 mit einem elektrohydraulischen Druckbereitstellungsmodul 13 verbunden ist, das eine Druckbeaufschlagung des Zwischenraums 11 ermöglicht. Das Druckbereitstellungsmodul 13 umfasst einen als hydraulische Druckquelle dienenden Hochdruckspeicher 9, eine motorangetriebene Pumpe 14 zum Aufladen des Hochdruckspeichers 9, Druckregelventile 15, 16, 17 sowie einen Druckmittelvorratsbehälter 18. Der Überwachung des im Zwischenraum 11 eingesteuerten Drucks dient ein Drucksensor 19, der ebenfalls im Druckbereitstellungsmodul 13 integriert sein kann. Der Hochdruckspeicher 9 unterstützt die Hochdruckpumpe 14 vor allem in den Fällen, in denen beispielsweise bei einer schnellen Vollbremsung in kurzer Zeit Druck aufgebaut werden muss, den die Hochdruckpumpe 14 aufgrund ihrer Massenträgheit nicht sofort bereitstellen kann. Dem Druckbereitstellungsmodul 13 ist eine elektronische Steuereinheit 21 zugeordnet, der Ausgangssignale des Drucksensors 19 zugeführt werden und die der Ansteuerung der motorangetriebenen Hochdruckpumpe 14 sowie der Druckregelventile 15 – 17 dient.
Über die Verbindung 12 wird der Zwischenraum 11 mit Druck beaufschlagt, wodurch der zweite Kolben 4 den Hauptbremszylinder 1 betätigt und der dritte Kolben 5 an einen Anschlag 31 im Gehäuse 8 gedrückt wird, an dem der dritte Kolben 5 vor der Betätigung der Bremsanlage anlag. Der Anschlag 31 im Gehäuse 8 ist dabei nicht notwendigerweise wie dargestellt auf der trockenen Seite des dritten Kolbens 5 ausgebildet – ebenso gut kann er beispielsweise auch im druckmittelgefüllten Zwischenraum 11 angeordnet sein. Für die zur Druckregelung verwendeten elektrisch steuerbaren Ventile sind verschiedene Konfigurationen möglich. Beispielsweise könnte ein Schieberventil Verwendung finden. Eine bevorzugte Ventilkonfiguration ist die dargestellte, bei der drei separat ansteuerbare Sitzventile zur Anwendung kommen. Ein erstes Druckregelventil 15 steuert den Druckaufbau, ein zweites 16 den Druckabbau. Beide sind vorzugsweise stufenlos einstellbare Analogventile und in unbestromtem Zustand geschlossen. Ein drittes Ventil 17 stellt die für Ausdehnungsprozesse infolge von Temperaturänderungen notwendige Verbindung des Zwischenraums 11 mit einem Druckmittelvorratsbehälter 18 her. Zu diesem Zweck ist es vorzugsweise als Schaltventil ausgeführt und in unbestromtem Zustand offen. Elektrisch angeschlossen ist es vorzugsweise an eine Überwachungseinheit innerhalb der Elektronikeinheit 21 des Druckbereitstellungsmoduls. Wenn diese während einer Bremsung einen kritischen Fehler in einem Regelungsmodul der Elektronikeinheit 21 feststellt, schaltet es letztere ab und bringt so die Druckregelventile 15 und 16 in ihre geschlossene Position. Gleichzeitig wird das Schaltventil 17 bestromt und so die für diesen Fehlerfall vorgesehene Absperrung des Zwischenraums 11 sichergestellt. Auch bei einem Stromausfall, bei dem naturgemäß kein Elektromagnetventil mehr ansteuerbar ist, bleibt die Bremsanlage für den Fahrer beherrschbar, wie in den folgenden Ausführungen dargelegt: Die temperaturabhängige Volumenänderung des Druckmittels erfolgt vergleichsweise langsam, so dass der Öffnungsquerschnitt des Ventils 17 sehr klein gehalten werden kann. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, dass wenn im Falle eines Stromausfalls alle Ventile 15, 16, 17 die dargestellte unbestromte Schaltstellung annehmen das im Zwischenraum 11 befindliche Druckmittel nur sehr langsam in den Behälter 18 entweichen kann. Ein plötzlicher, den Fahrer irritierender Pedalwegverlust wird so auch im Fall eines Stromausfalls ausgeschlossen.
Wie der Zeichnung weiterhin zu entnehmen ist, ist ein Abschnitt 20 der hydraulischen Verbindung 12 im dritten Kolben 5 derart ausgebildet, dass seine Mündung mit einem im Gehäuse 8 fest angeordneten Dichtelement 22 zusammenwirkt. Dadurch wird erreicht, dass die hydraulische Verbindung 12 in Abhängigkeit vom Verfahrweg des dritten Kolbens 5 im Gehäuse 8 abgesperrt wird. Das gehäusefeste Dichtelement 22 ist im gezeigten Beispiel als eine Manschettendichtung ausgebildet, die in Richtung eines Zustroms zum Zwischenraum 11 überströmbar ist und die im betätigten Zustand der Bremsanlage ein Durchströmen der hydraulischen Verbindung 12 vom Zwischenraum 11 zum Druckbereitstellungsmodul 13 verhindert.
Die vorhin erwähnte, im dritten Kolben 5 begrenzte Kammer 21 ist Bestandteil einer hydraulischen Absperrvorrichtung zum Koppeln der Bewegungen des ersten 2 und des dritten Kolbens 5, die in Abhängigkeit vom Verfahrweg des dritten Kolbens 5 im Gehäuse 8 aktiviert wird. Zu diesem Zweck ist zwischen der Kammer 21 und einem dem Hauptbremszylinder 1 zugeordneten Druckmittelvorratsbehälter 23 eine hydraulische Verbindung 24 vorgesehen, die einen im dritten Kolben 5 ausgebildeten Abschnitt 25 aufweist, dessen Mündung mit einem zweiten, ebenfalls im Gehäuse 8 fest angeordneten Dichtelement bzw. einer zweiten Manschettendichtung 26 derart zusammenwirkt, dass die hydraulische Verbindung 24 in Abhängigkeit vom Verfahrweg des dritten Kolbens 5 im Gehäuse 8 abgesperrt wird. Dabei können die in der Absperrvorrichtung enthaltenen hydraulischen Verbindungen als hydraulische Drosselelemente zur hydraulischen Bedämpfung des Pedalwegsimulators 7 dienen, wobei wenigstens eines der hydraulischen Drosselelemente ein durchströmungsrichtungsabhängiges Verhalten aufweisen kann.
Im ersten Betriebsmodus, der durch das Fehlen eines vom hydraulischen Druckbereitstellungsmodul 13 erzeugten Druckes charakterisiert ist, kann die Bremsanlage rein mechanisch betätigt werden, der dritte Kolben 5 bewegt sich unter dem Einfluss einer Bremspedalbetätigung von seinem Anschlag 31 weg und verschiebt den zweiten Kolben 4 durch mechanischen Kontakt. Die Betätigung des Hauptbremszylinders 1 erfolgt ausschließlich mit Muskelkraft.
Im zweiten Betriebsmodus, d.h. in einer Hydraulikverstärker-Betriebsart, wird durch Ansteuern des Druckaufbauventils 15 im Zwischenraum 11 ein Druck aufgebaut, durch dessen Wirkung der dritte Kolben 5 in der Zeichnung nach links geschoben wird, während der zweite Kolben 4 nach rechts gedrückt wird. Zum elektronisch gesteuerten Druckabbau wird das Druckabbauventil 16 bestromt. Der Druck im Zwischenraum 11 wird so bemessen, dass er ausreicht, den dritten Kolben 5 gegen die über die Druckstange 28 übertragene Pedalkraft an seinem Anschlag 31 im Gehäuse 8 zu halten. Ansonsten ist der Druck im Zwischenraum 11 frei wählbar, so dass jede gewünschte Abhängigkeit des Bremsdrucks von der Bremspedalbetätigung programmiert werden kann. Unerwünschte Pedalrückwirkungen sind dabei ausgeschlossen. Diese elektronische Betätigungsdruckregelung hat den Vorteil, dass ihr Übertragungsverhalten im Rahmen der durch die technischen Daten von Druckspeicher, Druckaufbau- und Trennventil 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 Stabilitäts- 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 und von einer nicht explizit dargestellten Recheneinheit durch Anwendung geeigneter Algorithmen in Radbremsdrücke umgerechnet, die mit Hilfe der elektronisch schaltbaren Ventile im Druckbereitstellungsmodul und dem nachgeschalteten ABS-Regelmodul realisiert werden.
Bei der in 2 dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung dient der Abdichtung des Zwischenraumes 11 ein nicht überströmbares Dichtelement, das vorzugsweise als Dichtring 32 ausgebildet ist. Eine Umgehung des Dichtelementes 32 in Richtung eines Zustroms des Druckmittels zum Zwischenraum 11 wird durch ein im Gehäuse 8 integriertes Rückschlagventil 33 ermöglicht.
Bei der in 3 dargestellten dritten Ausführungsform ist ein Wegsensor 35 vorgesehen, der den Relativweg des dritten Kolbens 5 im Gehäuse 8 erfasst und bei detektiertem Verlassen des Anschlags 31 über einen Signalübertragungspfad 35 zumindest das Ventil 17 sperrt, so dass kein Druckmittel aus dem Zwischenraum 11 in den Behälter 18 abströmen kann.
Bei der in 4 dargestellten vierten Ausführungsform ist der Hauptbremszylinder 1 als ein sog. Twinhauptzylinder ausgeführt. Die Radien der in diesem Fall parallel angeordneten Kolben 4', 10'' sind vorzugsweise derart gewählt, dass die Summe der Querschnittsflächen der beiden Kolben der Querschnittfläche des dritten Kolbens 5 entspricht.
Die 5 und 6 zeigen schließlich weitere Ausführungsvarianten des vorhin erwähnten Druckbereitstellungsmoduls 13. Das in 5 dargestellte Druckbereitsstellungsmodul weist einen elektropneumatischen Aktuator 36 auf, der sowohl als mit Unterdruck- als auch mit Überdruck betriebener Aktuator ausgeführt werden kann und dem eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung 38 nachgeschaltet ist. Ein Druckraum 39 der Zylinder-Kolben-Anordnung 38 steht einerseits über die bereits erwähnte Leitung 12 mit dem im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Zwischenraum 11 und andererseits unter Zwischenschaltung eines stromlos offenen Schaltventils 40 mit einem Druckmittelvorratsbehälter 41.
Dagegen weist das in 6 dargestellte Druckbereitsstellungsmodul einen elektromechanischen Aktuator 37 auf, dem eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung 42 nachgeschaltet ist, deren Aufbau mit dem Aufbau der hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung 38 gemäß 5 entsprechen kann. Der elektromechanische Aktuator 37 wird im Wesentlichen durch einen Elektromotor gebildet, der mittels eines nicht dargestellten Getriebes den Kolben 43 der hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung 42 betätigt. Das Getriebe, das zur Umwandlung der Drehbewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung (sog. Rot-Trans-Getriebe) dient, ist dem Fachmann bekannt und kann beispielsweise durch einen Gewindetrieb gebildet werden.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine einfach aufgebaute Bremsanlage erreicht, bei der die Bremspedalcharakteristik nicht vom Betätigungszustand der restlichen Bremsanlage abhängt, wodurch das Pedalgefühl bei einer Fahrerbremsung weder durch das gleichzeitige Vorliegen einer Fremdbremsung noch durch andere Regelungsaktivitäten des Bremssystems wie Antiblockierregelung, Traktionskontrolle oder Fahrstabilitätsregelung gestört werden kann.
Die Bremsanlage hat weiterhin den Vorteil, dass sie einfacher aufgebaut ist als herkömmliche Bremsanlagen. Fahrzeuge mit einer elektronischen Stabilitätsregelfunktion (ESP) benötigen beispielsweise 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 Radbremsdrücken oberhalb des Hauptzylinderdrucks besitzen muss.
Bei Fahrzeugen mit der erfindungsgemäßen 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 herkömmliche ESP-Hydraulik. Außerdem weist die erfindungsgemäße Bremsanlage eine bessere Energiebilanz und eine geringere Geräuschentwicklung auf, als eine herkömmliche ESP-Hydraulik, weil das dort im ESP-Betrieb erforderliche Umpumpen von Bremsflüssigkeit zum Er zeugen von Staudruck an einem Druckbegrenzungsventil entfällt. Auch im Vergleich zum angegebenen Stand der Technik kann eine Verbesserung des Geräuschverhaltens erzielt werden, da innerhalb des vom Gehäuse 8 umschlossenen Moduls, das im Fahrzeug mit der körperschallkritischen Spritzwand verbunden ist, keine geräuscherzeugenden Bauteile wie Ventile, Motoren oder Pumpen angeordnet sind.

Claims

Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit • einem Hauptzylinder (1), an den Radbremszylinder anschließbar sind, • einem ersten Kolben (2), der über eine Betätigungskräfte übertragende Druckstange (28) 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 mindestens ein elastisches Element (6, 7) vorgesehen ist, über das Betätigungskräfte vom Bremspedal (3) auf den dritten Kolben (5) übertragen werden und das einen Pedalwegsimulator bildet, der in der Betriebsart „brake-by-wire" dem Fahrzeugführer ein angenehmes Pedalgefühl vermittelt, • Mitteln zum Koppeln der Bewegungen des ersten und des dritten Kolbens, die in Abhängigkeit vom Verfahrweg des dritten Kolbens (5) im Gehäuse (8) aktiviert werden, • sowie mit einem mit hydraulischem Druck beaufschlagbaren Zwischenraum (11) zwischen dem zweiten (4) und dritten Kolben (5), wobei eine Druckbeaufschlagung des Zwischenraums (11) den zweiten und den dritten Kolben (4, 5) in eingegengesetzter Richtung belastet, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Koppeln der Bewegungen des zweiten (4) und des dritten Kolbens (5) vorgesehen sind, die in Abhängigkeit vom Verfahrweg des dritten Kolbens (5) im Gehäuse (8) aktiviert werden.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (11) mittels einer einzigen hyd raulischen Verbindung (12) mit einem elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungsmodul (13) verbunden ist, die sowohl ein Befüllen des Zwischenraums (11) mit Druckmittel als auch dessen ermöglicht.
Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verbindung (12) in Abhängigkeit vom Verfahrweg des dritten Kolbens (5) im Gehäuse (8) abgesperrt wird, so dass ein Durchströmen der hydraulischen Verbindung (12) vom Zwischenraum (11) zum Druckbereitstellungsmodul (13) verhindert wird.
Bremsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (20) der hydraulischen Verbindung (12) im dritten Kolben (5) ausgebildet ist und eine Mündung aufweist, die mit einem gehäusefesten Dichtelement (22) zusammenwirkt.
Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das gehäusefeste Dichtelement (22) als Manschettendichtung ausgebildet ist, die in Richtung eines Zustroms zum Zwischenraum (11) überströmbar ist.
Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil (33) eine Umgehung des Dichtelementes (32) in Richtung eines Zustroms zum Zwischenraum (11) ermöglicht.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Sensor (34) zum Erfassen des Verfahrweges des dritten Kolbens (5) und einen Signalübertragungspfad (35) zum Druckbereitstellungsmodul (13) umfassen, und bei verschobenem drittem Kolben (5) eine druckbereitstellungsmodulseitige Absperrung der hydraulischen Verbin dung (12) ermöglichen.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (6) wirkungsmäßig zwischen der Druckstange (28) und dem dritten Kolben (5) angeordnet ist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische Absperrvorrichtung zum Koppeln der Bewegungen des ersten (2) und des dritten Kolbens (5) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit vom Verfahrweg des dritten Kolbens (5) im Gehäuse (8) aktiviert wird.
Bremsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrvorrichtung durch eine im dritten Kolben (5) vom ersten Kolben (2) begrenzte Kammer (21) gebildet ist, die mit Druckmittel gefüllt ist und die im unaktivierten Zustand der Absperrvorrichtung mit einem Druckmittelvorratsbehälter (23) in Verbindung steht.
Bremsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Absperrvorrichtung enthaltenen hydraulischen Verbindungen als hydraulische Drosselelemente der hydraulischen Bedämpfung des Pedalwegsimulators (7) dienen.
Bremsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der hydraulischen Drosselelemente ein durchströmungsrichtungsabhängiges Verhalten aufweist.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehwinkelsensor (27) zum Erfassen von Bremspedalposition und -bewegung vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal einer elektronischen Steuereinheit (21) zugeführt wird und der Ansteuerung des Druckbereitstellungsmoduls (13) dient.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (19) zum Erfassen des vom Druckbereitstellungsmodul (13) abgegebenen hydraulischen Druckes vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal der elektronischen Steuereinheit (21) zugeführt wird.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbereitstellungsmodul (13) eine elektrisch angetriebene Hochdruckpumpe (14) enthält.
Bremsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbereitstellungsmodul (9) einen hydraulischen Hochdruckspeicher enthält.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbereitstellungsmodul (13) einen elektropneumatischen Aktuator (36) enthält.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbereitstellungsmodul (13) einen elektromechanischen Aktuator (37) enthält.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (21) dem Druckbereitstellungsmodul (13) zugeordnet ist.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbereit stellungsmodul (13) elektrisch steuerbare Ventile (15, 16, 17) enthält.
Bremsanlage nach Anspruch 7 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch steuerbare Ventile (15, 16, 17) über den Signalübertragungspfad (35) ansteuerbar sind.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (12) des Druckbereitstellungsmoduls (13) mit dem Zwischenraum (11) als ein Hydraulikschlauch ausgeführt ist.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hauptbremszylinder (1) ein ABS-Regelmodul (29) nachgeschaltet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass dem ABS-Regelmodul (29) eine ABS-Steuer- und -Regelelektronik (30) zugeordnet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 13 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit und die ABS-Steuer- und -Regelelektronik eine Baugruppe bilden.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbremszylinder (1) als Tandemhauptzylinder ausgeführt ist, dessen Kolben (4, 10) die gleiche Querschnittsfläche wie der dritte Kolben (5) aufweisen.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbremszylinder (1) als Twinhauptbremszylinder ausgeführt ist, dessen Kolben (4', 10') in Summe die gleiche Querschnittsfläche wie der dritte Kolben (5) aufweisen.