DE102006056907A1

DE102006056907A1 - Bremsbetätigungseinheit

Info

Publication number: DE102006056907A1
Application number: DE102006056907A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Albrich von Albrichsfeld
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-12-02
Publication date: 2007-12-27

Abstract

Um einen axialen Abstand (a) variabel zu gestalten, der eine Entkopplung der Kraftübertragung zwischen einem Bremspedal (5) und einem vorzugsweise elektrisch ansteuerbaren Bremskraftverstärker (2) ermöglicht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Eingangsglied (10) des Bremskraftverstärkers (2) aus zwei Teilen (36, 37) besteht, die eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung (40) bilden, deren hydraulischer Raum (41) mit einem Volumenaufnahmeelement (42) in Verbindung bringbar ist, wobei der Hub des als hydraulischer Kolben (38) ausgebildeten ersten Teiles (36) dem der Entkopplung der kraftübertragenden Verbindung zwischen Bremspedal (5) und Bremskraftverstärker (2) dienenden Abstand (a) entspricht und die Verbindung zwischen dem hydraulischen Raum (41) und dem Volumenaufnahmeelement (42) absperrbar ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsbetätigungseinheit zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremsanlage vom Typ „Brake-by-wire", bestehend aus:

a) einem Bremskraftverstärker, der sowohl mittels eines mit einem Bremspedal in eine kraftübertragende Verbindung bringbaren Eingangsglieds als auch mittels einer elektronischen Steuereinheit betätigbar ist, wobei zwischen dem Bremspedal und dem Bremskraftverstärker ein Abstand vorgesehen ist, der in der Betriebsart „Brake-by-wire" eine Entkopplung einer kraftübertragenden Verbindung zwischen Bremspedal und Bremskraftverstärker ermöglicht,
b) einem dem Bremskraftverstärker nachgeschalteten Hauptbremszylinder,
c) Mitteln zum Erfassen eines Fahrerverzögerungswunsches,
d) einem mit dem Bremspedal zusammenwirkenden Pedalwegsimulator besteht, durch den in der Betriebsart „Brake-by-wire" eine auf das Bremspedal wirkende Rückstellkraft unabhängig von einer Betätigung des Bremskraftverstärkers simulierbar ist, sowie
e) einer Zu- bzw. Abschalteinrichtung, die den Pedalwegsimulator in der Betriebsart „Brake-by-wire" bei der Entkopplung der kraftübertragenden Verbindung zwischen dem Bremspedal und dem Bremskraftverstärker zu- und außerhalb der Betriebsart „Brake-by-wire" abschaltet.

Eine derartige Bremsanlage ist z.B. aus der internationalen Patentanmeldung der Anmelderin WO 2004/005095 A1 bekannt. Das Besondere an der vorbekannten Bremsanlage besteht darin, dass Mittel vorgesehen sind, die beim Übergang von der Betriebsart „Brake-by-wire" zu einer durch die Muskelkraft des Fahrzeugführers durchgeführten Betätigung den vorhin erwähnten Abstand automatisch reduzieren. Die genannten Mittel umfassen einen elektromagnetischen Aktuator, der mit einem blockförmigen Körper zusammen wirkt, der bei Bedarf den Abstand formschlüssig überbrückt. Durch diese Maßnahme werden zwei klar definierte Zustände realisiert, in denen der Abstand vorhanden ist bzw. durch den Körper überbrückt bzw. eliminiert ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, geeignete Maßnahmen vorzuschlagen, die eine bedarfsgerechte, variable Gestaltung des Abstands ermöglichen. Die Änderung des Abstands soll auch während einer Betätigung durchführbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Eingangsglied des Bremskraftverstärkers aus zwei Teilen besteht, die eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung bilden, deren hydraulischer Raum mit einem Volumenaufnahmeelement in Verbindung bringbar ist, wobei der Hub des als hydraulischer Kolben ausgebildeten ersten Teiles dem der Entkopplung der kraftübertragenden Verbindung zwischen Bremspedal und Bremskraftverstärker dienenden Abstand entspricht und die Verbindung zwischen dem hydraulischen Raum und dem Volumenaufnahmeelement absperrbar ausgebildet ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit sowie ein Verfahren zur Überprüfung deren Funktionsweise sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 bzw. 7 bis 10 aufgeführt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme. auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert, in der 1 eine Darstellung der vorbekannten Bremsanlage und 2 eine schematische Darstellung des Erfindungsgegenstandes zeigen, der bei der in 1 gezeigten Bremsanlage Verwendung finden kann.
Die in 1 der Zeichnung gezeigte Kraftfahrzeugbremsanlage, die vorzugsweise in der Betriebsart „Brake-by-wire" betrieben werden kann, besteht im Wesentlichen aus einer Betätigungseinheit 1, einer hydraulischen Steuer- und Regeleinheit (HCU) 17, an die hydraulische Steuer- und Regeleinheit (HCU) 17 angeschlossene Fahrzeugradbremsen 13, 14, 15, 16, einer der Betätigungseinheit 1 zugeordneten ersten elektronische Steuer- und Regeleinheit 7 sowie einer der hydraulischen Steuer- und Regeleinheit (HCU) 17 zugeordneten zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit 12. Die Betätigungseinheit 1 besteht ihrerseits aus einem Bremskraftverstärker, vorzugsweise einem Unterdruckbremskraftverstärker 2, einem dem Bremskraftverstärker 2 nachgeschalteten Hauptbremszylinder, vorzugsweise einem Tandemhauptzylinder 3, an dessen nicht dargestellte Druckräume unter Zwischenschaltung der hydraulischen Steuer- und Regeleinheit 17 die vorhin genannten Radbremsen 13, 14, 15, 16 angeschlossen sind, sowie einem dem Hauptbremszylinder 3 zugeordneten Druckmittelvorratsbehälter 4. Der Betätigung des Bremskraftverstärkers 2 durch den Fahrer dient ein Bremspedal 5, wobei ein mit dem Bremspedal 5 insbesondere in der Betriebsart „Brake-by-wire" zusammenwirkender Pedalwegsimulator 6 vorgesehen ist, der dem Fahrer das gewöhnliche Bremspedalgefühl vermittelt. Ein Fahrerverzögerungswunsch bzw. der Betätigungsweg des Bremspedals 5 wird mittels mindestens einer Sensoreinrichtung 21 erfasst, deren Signale der vorhin erwähnten ersten elektronischen Steuereinheit 7 zugeführt werden. Durch die Ausgangssignale der ersten elektronischen Steuereinheit 7 ist u. a. ein dem Bremskraftverstärker 2 zugeordneter Elektromagnet 8 ansteuerbar, der eine vom Fahrerwillen unabhängige Betätigung eines pneumatischen Steuerventils 9 ermöglicht, das eine Luftzufuhr zum Bremskraftverstärker 2 steuert. Wie in der nachfolgenden Beschreibung ausführlich erläutert wird, enthält die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit 7 eine Regelschaltung zur Regelung einer charakteristischen Größe des Bremskraftverstärkers 2, vorzugsweise des von einem Ausgangsglied 20 des Bremskraftverstärkers 2 zurück gelegten Weges und/oder zur Regelung des im System herrschenden hydraulischen Druckes.
Ein zwischen dem Ende eines mit dem Bremspedal 5 gekoppelten Eingangsglieds (Kolbenstange) 10 und einem Ventilkolben 11 des vorhin genannten Steuerventils 9 vorgesehener axialer Spalt bzw. Abstand „a" gewährleistet in der Betriebsart „Brake-by-wire" eine Entkopplung der kraftübertragenden Verbindung zwischen dem Bremspedal 5 und dem Bremskraftverstärker 2. Ein Wegsensor 18 dient der Erfassung des Weges einer die Verstärkungskraft des Bremskraftverstärkers 2 aufbringenden beweglichen Wand 19 bzw. des Weges des oben erwähnten Ausgangsglieds 20 des Bremskraftverstärkers 2, das seine Ausgangskraft auf einen nicht dargestellten ersten Kolben des Hauptbremszylinders 3 überträgt. Außerdem ist in der hydraulischen Regeleinheit 17 ein Drucksensor 34 integriert, der den im System herrschenden hydraulischen Eingangsdruck erfasst.
Der Pedalwegsimulator 6, durch den, wie bereits erwähnt, in der Betriebsart „Brake-by-wire" eine auf das Bremspedal 5 wirkende Rückstellkraft unabhängig von einer Betätigung des Bremskraftverstärkers 2 simulierbar ist, ist derart ausgeführt, dass er mittels einer in 2 schematisch angedeuteten Zu- und Abschalteinrichtung 47 in der Betriebsart „Brake-by-wire" bei der Entkopplung der kraftübertragenden Verbindung zwischen dem Bremspedal 5 und dem Bremskraftverstärker 2 zuschaltbar und außerhalb der Betriebsart „Brake-by-wire" abschaltbar ist. Die Betätigung des Pedalwegsimulators 6 erfolgt mittels eines am Bremspedal 5 angelenkten Betätigungsgliedes 35.
Außerdem ist der Zeichnung zu entnehmen, dass die hydraulische Steuer- und Regeleinheit (HCU) 17 sämtliche hydraulischen sowie elektrohydraulischen Komponenten aufweist, die zur Durchführung von Bremsdruckregelvorgängen wie ABS, ASR, ESP ... erforderlich sind. Dazu gehören pro Bremskreis: jeweils ein Trennventil 22a, b, ein elektrisches Umschaltventil 23a, b, eine hydraulische Pumpe 24a, b, jeweils zwei elektrisch ansteuerbare Druckregelventile bzw. Einlass- und Auslassventile 25a, b, 26a, b, 27a, b und 28a, b zur selektiven Einstellung des Bremsdruckes an den Radbremsen 13–16, jeweils ein Niederdruckspeicher 29a, b sowie den Radbremsen 13–16 zugeordnete Drucksensoren 30–33.
Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, ist das Eingangsglied 10 des Bremskraftverstärkers 2 zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem mit dem Bremspedal 5 gekoppelten ersten Teil 36 sowie einem zweiten Teil 37, wobei die beiden Teile 36, 37 eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung 40 bilden. Bei der Zylinder-Kolben-Anordnung 40 bildet das zweite Teil 37 ein Gehäuse, in dem ein einen Bestandteil des ersten Teils 36 bildender Kolben 38 einen hydraulischen Raum 41 begrenzt. Die Länge des hydraulischen Raums 41 ist dabei vorzugsweise derart bemessen, dass der Bewegungsweg des Kolbens 38 dem im Zusammenhang mit 1 erwähnten Abstand „a" entspricht. Eine Leitung 48, in der eine Parallelschaltung eines elektromagnetisch betätigbaren, vorzugsweise stromlos geschlossenen (SG-)2/2-Wegeventils 43 sowie eines zum hydraulischen Raum 41 hin öffnenden Rückschlagventils 44 eingefügt ist, verbindet den hydraulischen Raum 41 mit einem Volumenaufnahmeelement 42, das im gezeigten Beispiel als ein Niederdruckspeicher ausgeführt ist, der einen Speicherkolben 45 aufweist, der mittels einer Druckfeder 46 vorgespannt ist. Um die Dynamik bei einem schnellen Druckaufbau zu erhöhen ist es besonders sinnvoll, im 2/2-Wegeventil 43 eine Blende vorzusehen. Durch die Blende wird bei schneller Betätigung des Pedals das Druckmittel im hydraulischen Raum 41 gestaut, wodurch ein Druck erzeugt wird, der den Bremskraftverstärker vorab mechanisch betätigt. Zusätzlich besteht die Möglichkeit bei Panikbremsungen, das 2/2-Wegeventil 43 zur weiteren Steigerung der Druckdynamik für eine bestimmte Zeit zu schließen.
In der Betriebsart „Brake-by-wire" wird die Leitung 48 durch Bestromen des 2/2-Wegeventils 43 offen gehalten, so dass das hydraulische Druckmittel zwischen dem Raum 41 und dem Niederdruckspeicher 42 ungehindert fließen kann. Die beiden Teile 36, 37 des Eingangsgliedes 10 können somit unabhängig und ohne Kraftübertragung bewegt werden. Außerhalb der Betriebsart„Brake-by-wire" wird das 2/2-Wegeventil 43 geschlossen, so dass eine Kraftübertragung vom ersten Teil 36 auf das zweite Teil 37 ohne Verlustweg stattfindet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind selbstverständlich Modifikationen denkbar. So kann die erwähnte Kolben-Zylinder-Anordnung 40 auf eine einfache Art und Weise überwacht werden, wobei durch diese Überwachung die Überwachung der Zu- und Abschalteinrichtung 47, ersetzt werden kann. Aus Sicherheitsgründen muss nämlich sichergestellt werden, dass die Zu- und Abschalteinrichtung 47 funktionsfähig ist, sodass bei einem elektronischen Ausfall der Fahrer den Bremskraftverstärker 2 mechanisch ohne Rückwirkung der Simulatorfeder 6 betätigen kann. Durch Nutzung der Zylinder-Kolben-Einrichtung 40 wird in der so genannten stromlosen Rückfallebene der Bremskraftverstärker 2 durch den hydraulischen Druck der Zylinder-Kolben-Einrichtung 40 mechanisch betätigt. Damit kann noch vor Schließen der Lücke a ein Druckaufbau im Bremssystem mechanisch eingesteuert werden. Da diese Funktion des 2/2-Wegeventils 43 (geschlossenes Ventil) nur in diesem Ausfallfall zum Tragen kommt, muss aus Sicherheitsgründen sichergestellt werden, dass die Funktionsweise zu diesem Zeitpunkt auch gegeben ist. Eine Überprüfung der Funktionsweise kann z.B. erfolgen, indem bei manchen Bremsbetätigungen die Zu- und Abschaltvorrichtung 47 abgeschaltet wird, somit die Simulatorfunktion nicht erfolgt und gleichzeitig das 2/2-Wegeventil 43 der Zylinder-Kolben-Anordnung 40 geschlossen wird bei ebenfalls gleichzeitiger Außerkraftsetzung der elektrischen Ansteuerung des Bremskraftverstärkers 2. Somit erfolgt der Druckaufbau dann mechanisch durch den Druck des in der Zylinder-Kolben-Einrichtung 40 eingeschlossenen Druckmittelvolumens. Über die Korrelation des Pedalweges zum Druckaufbau in den Radbremsen (gemessen mit den Drucksensoren 30 ... 34), kann ein Funktionieren dieses Übertragungspfades und damit der Abschaltfunktion des 2/2-Wegeventils 43 überprüft werden. Vorteilhafterweise erfolgt dieses z.B. bei Stillstand des Fahrzeugs um ein mögliches anderes Pedalverhalten oder anderes Verzögerungsverhalten des Fahrzeugs für den Fahrer unmerklich zu gestalten.

Claims

Bremsbetätigungseinheit zur Betätigung einer Kraftfahrzeugbremsanlage vom Typ „Brake-by-wire", bestehend aus: a) einem Bremskraftverstärker, der sowohl mittels eines mit einem Bremspedal in eine kraftübertragende Verbindung bringbaren Eingangsglieds als auch mittels einer elektronischen Steuereinheit betätigbar ist, wobei zwischen dem Bremspedal und dem Bremskraftverstärker ein Abstand vorgesehen ist, der in der Betriebsart „Brake-by-wire" eine Entkopplung einer kraftübertragenden Verbindung zwischen Bremspedal und Bremskraftverstärker ermöglicht, b) einem dem Bremskraftverstärker nachgeschalteten Hauptbremszylinder, c) Mitteln zum Erfassen eines Fahrerverzögerungswunsches, sowie d) einem mit dem Bremspedal zusammenwirkenden Pedalwegsimulator, durch den in der Betriebsart „Brake-by-wire" eine auf das Bremspedal wirkende Rückstellkraft unabhängig von einer Betätigung des Bremskraftverstärkers simulierbar ist, sowie e) einer Zu- bzw. Abschalteinrichtung besteht, die den Pedalwegsimulator in der Betriebsart „Brake-by-wire" bei der Entkopplung der kraftübertragenden Verbindung zwischen dem Bremspedal und dem Bremskraftverstärker zu- und außerhalb der Betriebsart „Brake-by-wire" abschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsglied (10) des Bremskraftverstärkers (2) aus zwei Teilen (36,37) besteht, die eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung (40) bilden, deren hydraulischer Raum (41) mit einem Volumenaufnahmeelement (42) in Verbindung bringbar ist, wobei der Hub des als hydraulischer Kolben (38) ausgebildeten ersten Teiles (36) dem der Entkopplung der kraftübertragenden Verbindung zwischen Bremspedal (5) und Bremskraftverstärker (2) dienenden Abstand (a) entspricht und die Verbindung zwischen dem hydraulischen Raum (41) und dem Volumenaufnahmeelement (42) absperrbar ausgebildet ist.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem hydraulischen Raum (41) und dem Volumenaufnahmeelement (42) mittels eines elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wegeventils (43) absperrbar ist.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2-Wegeventil (43) als ein stromlos geschlossenes (SG-)Ventil ausgebildet ist.
Bremsbetätigungseinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem 2/2-Wegeventil (43) ein zum Volumenaufnahmeelement (42) hin schließendes Rückschlagventil (44) parallel geschaltet ist.
Bremsbetätigungseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2-Wegeventil (43) eine Blende umfasst.
Bremsbetätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenaufnahmeelement (42) als ein Niederdruckspeicher mit einem mittels einer Feder (46) vorgespannten Speicherkolben (45) ausgebildet ist.
Verfahren zur Überprüfung der Funktionsweise der Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass bei einigen Betätigungen des Bremspedals die Verbindung zwischen dem hydraulischen Raum (41) und dem Volumenaufnahmeelement (42) abgesperrt wird und dass eine Druckerzeugung in den Radbremsen (13–16) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig die Zu- und Abschalteinrichtung (47) abgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungen des Bremspedals im Stillstand erfolgen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass eine Plausibilisierung eines den Druck in den Radbremsen (13–16) repräsentierenden Signals zu einem abgelegten Referenzsignal erfolgt.