DE102004042028A1

DE102004042028A1 - Fahrzeugbremsanlage mit einer Reib- und einer Rekuperationsbremse

Info

Publication number: DE102004042028A1
Application number: DE102004042028A
Authority: DE
Inventors: Karsten Mann; Uwe Bauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2024-09-01
Also published as: DE102004042028B4; US20060076829A1; JP2006069538A

Abstract

Eine Fahrzeugbremsanlage (10) mit mindestens einer Reibbremse (20), die über ein Bremspedal (22) und einen Hauptzylinder (26) betätigbar ist, und mit einer Rekuperationsbremse, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompensationseinrichtung (28) zum Manipulieren der mechanischen Kopplung zwischen dem Bremspedal (22) und dem Hauptzylinder (26) während eines Betriebs der Rekuperationsbremse vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremsanlage mit mindestens einer Reibbremse, die über ein Bremspedal und einen Hauptzylinder betätigbar ist, und mit einer Rekuperationsbremse.

Bei modernen Fahrzeugen werden bekanntlich an den Rädern Reibbremsen verbaut, die von einem Fahrer des Fahrzeugs über ein Bremspedal und einen damit betätigten Hauptzylinder sowie in der Regel ein hydraulisches Steueraggregat angesteuert werden können. Neben solchen hydraulischen Reibbremsanlagen können bei Fahrzeugen mit elektrischem Hybridantrieb (HEV) die Räder elektromagnetisch gebremst werden, indem die Bremsenergie in elektrische Energie umgewandelt und dann gespeichert wird (Rekuperation).

Um einen solchen Betrieb einer Rekuperationsbremse zu ermöglichen, wird der Bremswunsch des Fahrers an dem eigentlich für die Reibbremsen bzw. die zugehörige Verschleißbremsanlage vorgesehenen Bremspedal erfasst. Nachfolgend wird zumindest ein Anteil der Bremskraft, der üblicherweise von der Verschleißbremsanlage aufgebracht wird, von einer Elektromaschine aufgebracht.

Die Integration einer Rekuperationsbremse in hydraulische Fahrzeugbremsanlagen bringt es mit sich, dass in die Bremshydraulik und deren Steuerung eingegriffen werden muss. So müssen z.B. neue Regelalgorithmen für zugehörige Hydraulikventile entwickelt, Sensoren zur Druck- und Wegerfassung implementiert und eine Vielzahl von Komponenten an neue Anforderungen angepasst werden.

Aus DE 195 24 228 A1 ist eine Fahrzeugbremsanlage mit einer Rekuperationsbremse bekannt, bei der einerseits stets eine feste Beziehung zwischen Pedalweg und Bremswirkung und andererseits das Auftreten eines Fehlers in der Rekuperationsbremse sicher kompensierbar sein soll. Zu diesem Zweck ist eine durchgehende mechanisch/hydraulische Verbindung zwischen einem Bremspedal und den Radbremszylindern hergestellt. Die Wirkung der aufgrund der Betätigung des Bremspedals erfolgenden Bremsung mit der Rekuperationsbremse wird dadurch kompensiert, dass durch eine Steuereinheit mit Ventilen der Druck in den Radbremszylinder gegenüber dem Druck im Hauptbremszylinder verringert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugbremsanlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der die Integration der Rekuperationsbremse in die Bremshydraulik besonders einfach zu entwickeln und herzustellen ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer gattungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage gelöst, bei der eine Kompensationseinrichtung zum Manipulieren einer mechanischen Kopplung zwischen dem Bremspedal und dem Hauptzylinder während eines Betriebs der Rekuperationsbremse vorgesehen ist.

Erfindungsgemäß wird während eines Betriebes der Rekuperationsbremse an einer Fahrzeugbremsanlage der mechanische Durchgriff vom Bremspedal auf den Hauptzylinder manipuliert. Die erfindungsgemäße Manipulation ändert die bei bekannten Fahrzeugbremsanlagen vorhandene mechanische Kopplung des Bremspedals mit dem Hauptzylinder und vermittelt am Bremspedal jenes Pedalgefühl, welches der Fahrer von herkömmlichen Systemen kennt. Die Manipulation der mechanischen Kopplung kann kostengünstiger realisiert werden, als jene Änderungen, die bei bekannten Fahrzeugbremsanlagen zum Verändern der Regelalgorithmen und weiterer Komponenten der Bremshydraulik erforderlich ist. Für die erfindungsgemäßen Systeme ist insbesondere vergleichsweise wenig Entwicklungsaufwand zu leisten. Darüber hinaus kann mit der erfindungsgemäßen Lösung eine Fahrzeugbremsanlage allein durch Austausch der Bremswunscherfassungseinheit mit einer Rekuperationsfunktion erweitert werden. Die eigentliche Bremsanlage (Hydraulikeinheit und Reibbremsen) können unverändert bleiben.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage ist zwischen dem Bremspedal und dem Hauptzylinder ein Bremskraftverstärker angeordnet und die Kompensationseinrichtung ist zwischen dem Bremskraftverstärker und dem Bremspedal vorgesehen. Bei einer solchen Kompensationseinrichtung kann die gesamte Anordnung und insbesondere die Befestigung von bekannten Bremskraftverstärkern übernommen werden. Bei einer alternativen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremsanlage ist die Kompensationseinrichtung zwischen dem Hauptzylinder und dem Hauptbremskraftverstärker vorgesehen. Bei einem solchen System wird beispielsweise der gesamte Bremskraftverstärker mit verschoben, wobei jedoch die Baugruppe Bremskraftverstärker und Bremspedal von bekannten Systemen übernommen werden kann.

Die erfindungsgemäße Kompensationseinrichtung sollte ferner mit einer den Stellweg des Bremspedals veränderten Stellweg-Entkopplung gestaltet sein. Mit einer solchen Stellweg-Entkopplung wird im Rekuperationsfall, also bei einer Bremswirkung durch eine Elektromaschine des Antriebsstrangs, die vom Fahrer ausgehende Verstellung des Bremspedals durch die Stellweg-Entkopplung kompensiert. Beispielsweise wird der Weg des Bremspedals derart angepasst, dass der Hauptzylinder nicht ausgelenkt wird.

Aus Sicherheitsgründen sollte bei Fahrzeugbremsanlagen während des gesamten Betriebs also auch im Rekuperationsfall, zwischen dem Bremspedal und dem Hauptzylinder eine mechanische Verbindung bestehen. Um dies zu gewährleisten kann die erfindungsgemäße Stellweg-Entkopplung mit einem Exzenter gestaltet sein. Bei einem Verdrehen des Exzenters wird z.B. der Stellweg des Bremspedals für einen Fahrer in äquivalenterweise zu herkömmlichen Systemen bewegt. Sollte die Rekuperationsbremse ausfallen, so greift die Pedalbetätigung des Fahrers über den verdrehten Exzenter sofort auf den freigegebenen Hauptzylinder durch.

Die erfindungsgemäße Kompensationseinrichtung sollte nicht nur den Stellweg von herkömmlichen Bremspedalen simulieren, sondern dessen gesamtes dynamisches Verhalten. Dazu sollte insbesondere eine Stellkraft-Entkopplung vorgesehen sein, mittels der dem Fahrer dieselbe Gegenkraft vermittelt wird, wie bei herkömmlichen Fahrzeugbremsanlagen.

Solche Funktionen können besonders vorteilhaft mit einem z.B. mechatronischen Steller realisiert werden. Der Steller kann ähnlich wie bei aktiven Fahrzeuglenkungen mit einem in die mechanische Hebel- bzw. Getriebekette eingreifenden Getriebe oder besonders kostengünstig mit einer Zylinder-Kolben-Einrichtung gestaltet sein. Allgemein können für die erfindungsgemäße Kompensationseinrichtung verschiedenste Aktuatoren für Weg- und Winkelverstellungen verwendet werden.

Besonders kostengünstige Lösungen sind möglich, indem eine Fahrzeugbremsanlage mit einem Bremskraftverstärker derart umgestaltet wird, dass die Druckdifferenz im Bremskraftverstärker beispielsweise mit einer Pumpe und/oder einem Ventil (insbesondere einem Lufteinlassventil) geregelt werden kann.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Bremsanlagen anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine stark vereinfachte, teilweise geschnittene Seitenansicht einer Fahrzeugbremsanlage,
2, eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Baugruppe Bremspedal, Bremskraftverstärker und Hauptzylinder gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 die Ansicht gemäß 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
4 die Ansicht gemäß 2 eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer ersten Stellung,
5 die Ansicht gemäß 4 in einer zweiten Stellung,
6 die Ansicht gemäß 2 eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer ersten Stellung und
7 die Ansicht gemäß 6 in einer zweiten Stellung.
In 1 ist eine Fahrzeugbremsanlage 10 veranschaulicht, von der als eines der wesentlichen Bauelemente eine Baugruppe 12 mit Bremspedal, Bremskraftverstärker und Hauptzylinder dargestellt ist. Die Baugruppe 12 ist über zwei Leitungen 14 mit einem hydraulischen Steueraggregat 16 verbunden, in welchem sich nicht näher veranschaulichte Hydraulikventile und Pumpelemente befinden. Das hydraulische Steueraggregat 16 ist durch Leitungen 18 mit insgesamt vier Reibbremsen 20 verbunden.
An der Fahrzeugbremsanlage 10 ist ferner ein nicht dargestellter elektrischer Antrieb vorgesehen, mit dem die zu den Reibbremsen 20 gehörenden Räder im Rahmen einer Rekuperationsfunktion ebenfalls gebremst werden können.
In den 2 bis 7 sind verschiedene Ausführungsformen der Baugruppe 12 mit einem jeweils daran angeordneten Bremspedal 22, einem Bremskraftverstärker 24 und einem Hauptzylinder 26 näher dargestellt. Sie werden nachfolgend erläutert.
Damit im Falle einer Rekuperationsbremsung das am Bremspedal 22 sich für einen Fahrer ergebende Pedalgefühl dem einer herkömmlichen Fahrzeugbremsanlage entspricht, ist an den Baugruppen 12 jeweils eine Kompensationseinrichtung 28 vorgesehen. Diese Kompensationseinrichtung 28 dient zum Manipulieren bzw. Entkoppeln einer grundsätzlich vorgesehenen mechanischen Kopplung zwischen dem Bremspedal 22 und dem Hauptzylinder 26.
Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, dient die Kompensationseinrichtung 28 insbesondere zum Verstellen des Pedalwegs des Bremspedals 22. Diese Verstellung erfolgt entweder im Wesentlichen zwischen dem Bremskraftverstärker 24 und dem Hauptzylinder 26, wie es in 2 dargestellt ist, oder im Wesentlichen zwischen dem Bremspedal 22 und dem Bremskraftverstärker 24, so wie es in 3 veranschaulicht ist. Bei dem Verstellen des Pedalwegs wird insbesondere ein Weg X zwischen einer Kolbenstange 26a des Hauptzylinders 26 und einem Wirklager 22a des Bremspedals 22 verändert. Der zwischen der Kolbenstange 26a und dem Wirklager 22a angeordnete Bremskraftverstärker 24 kann im Wesentlichen unverändert bleiben.
In den 4 bis 7 sind Ausführungsbeispiele von Kompensationseinrichtungen 28 dargestellt, die im Wesentlichen zwischen dem Bremspedal 22 und dem Bremskraftverstärker 24 angeordnet sind.
Die Kompensationseinrichtungen 28 weisen jeweils eine Stellweg-Entkopplung 30 und eine Stellkraft-Entkopplung 32 auf. Mit diesen Einrichtungen, welche den Stellweg und die Stellkraft am Bremspedal 22 bei einer Rekuperationsbremsung manipulieren, werden insbesondere die Dynamik bzw. das Verhalten eines herkömmlichen Bremspedals nachgebildet.
Die Stellweg-Entkopplung 30 ist sowohl bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 4 und 5 als auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 6 und 7 mit einem Exzenter ausgebildet, der stets eine mechanische Verbindung zwischen dem Wirklager 22a und einem Zentralelement 24a des Bremskraftverstärkers sicherstellt. Mit dem Exzenter wird insbesondere bei einem kurzfristigen Ausfall der Rekuperationsbremse eine druckfeste Verbindung sichergestellt, so dass mit dem Bremspedal 22 dann in herkömmlicher Weise auf den Bremskraftverstärker 24 und den Hauptzylinder 26 eingewirkt und das zugehörige Fahrzeug noch sicher abgebremst werden kann.
Die Stellweg-Entkopplung 32 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 4 und 5 mit einem Steller realisiert, welcher eine Zylinder-Kolben-Einheit 32a aufweist und insbesondere unmittelbar am Wirklager 22a angreift.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 6 und 7 ist die Stellkraft-Entkopplung 32 mit einer Vakuumpumpe 32b und einem Lufteinlass- bzw. Belüftungsventil 32c realisiert, welche am Bremskraftverstärker angeordnet sind und dort die Druckverhältnisse an einer Membran 24b des Bremskraftverstärkers 24 verändern können.

Claims

Fahrzeugbremsanlage (10) mit mindestens einer Reibbremse (20), die über ein Bremspedal (22) und einen Hauptzylinder (26) betätigbar ist, und mit einer Rekuperationsbremse, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompensationseinrichtung (28) zum Manipulieren einer mechanischen Kopplung zwischen dem Bremspedal (22) und dem Hauptzylinder (26) während eines Betriebs der Rekuperationsbremse vorgesehen ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bremspedal (22) und dem Hauptzylinder (26) ein Bremskraftverstärker (24) angeordnet und die Kompensationseinrichtung (28) zwischen dem Bremskraftverstärker (24) und dem Bremspedal (22) vorgesehen ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung (28) mit einer den Stellweg des Bremspedals (22) veränderten Stellweg-Entkopplung (30) gestaltet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellweg-Entkopplung (30) mit einem Exzenter gestaltet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung (28) mit einer die Stellkraft des Bremspedals (22) verändernden Stellkraft-Entkopplung (32) gestaltet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellkraft-Entkopplung (32) mit einem am Bremspedal (22) angreifenden Steller gestaltet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steller mit einer insbesondere hydraulischen Zylinder-Kolben-Einrichtung (32a) gestaltet ist.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremskraftverstärker (24) vorgesehen ist und die Stellkraft-Entkopplung (32) mit einer am Bremskraftverstärker (24) wirkenden Pumpe (32b) und/oder einem am Bremskraftverstärker (24) wirkenden Ventil (32c) gestaltet ist.