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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Bremskrafterzeuger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs.
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Es ist bereits bekannt, bei einem Kraftfahrzeug mit einer hydraulischen Bremsanlage mit einer Kraftbeaufschlagungseinrichtung, insbesondere einer Servoeinrichtung, mit in einem Hauptbremszylindergehäuse in axialer Richtung verlagerbaren Bremskolben ein Verfahren zur Bremskraftunterstützung einzusetzen, bei dem das Bremsverhalten des Fahrers dazu verwendet wird, eine geregelte Bremskraftunterstützung zu plausibilisieren. Die
DE 10 2009 033 122 A1 beschreibt ein solches Verfahren und eine Vorrichtung dazu.
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Gewöhnlich findet bei hydraulischen Bremsbetätigungssystemen eine kraftübertragende Kopplung des Bremspedals mit dem Bremskolben statt, mit der der benötigte Bremsdruck mechanisch erzeugt werden kann. Nachteilig ist hier, dass eine fahrzustandsabhängige Veränderung der Bremscharakteristik nicht möglich ist, was beim Fahrverhalten durchaus zu Verbesserungen führen könnte.
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Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine situationsgerechte Anpassung der Bremspedalcharakteristik zu ermöglichen, indem die Dosierbarkeit bei Bremsungen durch die Bremsanlage verbessert wird. Neben der Veränderung der Charakteristik Bremspedalkraft – Bremspedalweg kann es ebenso von Vorteil sein auch die Reaktion auf die Pedalbetätigung, die Fahrzeugverzögerung, mit anzupassen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und ein Verfahren zum Abbremsen eines Kraftfahrzeugs beschreiben die abhängigen Ansprüche.
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Nach der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug mit einem Bremskrafterzeuger für eine hydraulische Bremsanlage ausgestattet, bei dem eine Kraftbeaufschlagungseinrichtung, insbesondere verstärkt durch eine Servoeinrichtung, einen in einem Hauptbremszylindergehäuse verlagerbar geführten Bremskolben verschiebt, zur Erzeugung eines Bremsdrucks in einem Hauptbremszylinder. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskolben in seiner Verschieberichtung wenigstens zweigeteilt ausgeführt ist und dadurch alternative Bremskrafterzeugungsmöglichkeiten vorhanden sind, durch die die Bremscharakteristik an den Radbremsen, insbesondere abhängig vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, veränderbar ist.
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Vorteilhafterweise ist dadurch eine einfache technische Umsetzung für eine fahrsituationsabhängige Bremscharakteristik möglich. Durch eine derartige Anordnung kann mit einfacher Aktuatorik ein Umschalten zwischen zwei verschiedenen Bremscharakteristiken erzielt werden. Dies ermöglicht in verschiedenen Fahrmodi eine gesteigerte Dosierbarkeit des Fahrverhaltens, zum Beispiel im Sportmodus schneller Bremskraftaufbau, im Normalmodus einen gewohnten Bremskraftaufbau und bei hoher Schubrekuperation einen zügigen Bremskraftaufbau. Desweiteren kann die Erfindung auch verwendet werden, um in der Rückfallebene von Bremssystemen die Pedalcharakteristik zu beeinflussen. Die Erfindung lässt sich vorteilhafterweise ohne wesentliche Package-Nachteile in einen bestehenden Hauptbremszylinder integrieren.
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Bevorzugte Ausführungsformen von Bremskrafterzeugern sind dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung des Bremskolbens dessen Gesamtfläche zur Erzeugung des Bremsdrucks in wenigstens eine erste und eine zweite Betätigungsfläche aufteilt, die koaxial so angeordnet sind, dass die zweite Betätigungsfläche die erste Betätigungsfläche, insbesondere kreisförmig, außen umschließt.
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Vorteilhafterweise sind so zwei voneinander unabhängig beaufschlagbare Bremskolben koaxial angeordnet, der erste innen und der zweite diesen außen umschließend. Wenn dann beide Bremskolben so von der Kraftbeaufschlagungseinrichtung betätigt werden können, dass der Bremsdruck mittels der ersten oder mittels beider Betätigungsflächen, das heißt mittels des ersten oder mittels beider Bremskolben erzeugt wird hat das den Vorteil dass die Bremscharakteristik einfach über die Betätigungseinrichtung oder über eine Koppeleinrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Bremskolben verändert werden kann. Dies gilt auch, wenn alternativ dazu der Bremskolben so von der Kraftbeaufschlagungseinrichtung betätigt werden kann, dass der Bremsdruck mittels der zweiten oder mittels beider Betätigungsflächen erzeugt wird. Wenn die beiden Teile des Bremskolbens mittels einer Koppeleinrichtung in Axialrichtung form- und/oder reibschlüssig miteinander verbunden werden können ist es besonders einfach möglich, die Bremscharakteristik zu verändern.
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Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Abbremsen eines Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels wenigstens eines Sensorsignals als Eingangssignal für ein Steuergerät, dieses einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs ermittelt und abhängig von diesem einen Bremskrafterzeuger für eine hydraulische Bremsanlage so ansteuert, dass ein Bremskraftaufbau an den Radbremsen den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs berücksichtigt, wenn eine Kraftbeaufschlagungseinrichtung, einen in seiner Verschieberichtung wenigstens zweigeteilten Bremskolben beaufschlagt.
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Um eine Veränderung der Bremscharakteristik herbeizuführen wird im Hauptbremszylinder ein geteilter Bremskolben mit zwei verschiedenen Durchmessern verwendet. Dieser Bremskolben bildet bei der Bewegung seines äußeren Teils ein konventionelles Pedalgefühl ab. Wird zusätzlich auch der innere Bremskolben mit bewegt, ergibt sich eine höhere hydraulische Übersetzung, was zu einem, bezogen auf den Bremspedalweg, früheren Anstieg der Bremspedalkraft und Fahrzeugverzögerung führt.
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers für ein Kraftfahrzeug anhand von beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1: Einen schematisch dargestellten Hauptbremszylinder für einen erfindungsgemäßen Bremskrafterzeuger im Längsschnitt, mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten, nicht betätigten Bremskolben im Hauptbremszylindergehäuse,
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2: den Hauptbremszylinder mit Bremskolben gemäß 1, schematisch im Längsschnitt dargestellt, in einer Betätigungsstellung,
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3: den Hauptbremszylinder mit Bremskolben gemäß 1, schematisch im Längsschnitt dargestellt, in einer weiteren Betätigungsstellung und
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4: ein Diagramm Bremspedalkraft bzw. Bremsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs aufgetragen über dem Bremspedalweg für beide Betätigungsstellungen des Bremskolbens der 2 und 3.
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In den 1 bis 3 ist ein Hauptbremszylinder 1 eines erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers dargestellt. Weitere Komponenten des Bremskrafterzeugers sind, wie bereits auch aus dem Stand der Technik bekannt, ein Hauptbremszylindergehäuse 2, eine Kraftbeaufschlagungseinrichtung, angedeutet dargestellt durch einen Pfeil 3, für einen ersten Bremskolben 4 eines ersten Bremskreises 5, eine mögliche, nicht gezeichnete Servoeinrichtung, ebenfalls symbolisch durch den Pfeil 3 dargestellt, die Kraftbeaufschlagungseinrichtung verstärkend, ein zweiter Bremskolben 6 eines zweiten Bremskreises 7 im Hauptbremszylindergehäuse 2 und eine erste und eine zweite Rückstellfeder 8, 9 für den ersten und den zweiten Bremskolben 4, 6. Die Servoeinrichtung wird pneumatisch betrieben, wobei im Betätigungsfall eine Druckdifferenz zwischen einem Vakuum und der Atmosphäre genutzt wird. Es ist allerdings auch denkbar, einen Überdruck aus einer anderen Quelle als der Atmosphäre zu beziehen oder eine elektrische Servounterstützung oder ein Bremssystem ohne Servounterstützung für leichte Fahrzeuge oder Fahrzeuge mit einem weiteren Bremssystem zu nutzen. Ein Ausgleichsbehälter 10 für hydraulische Bremsflüssigkeit ist mit jedem Bremskreis 5, 7 über jeweils eine Ausgleichsbohrung 11 und eine Nachlaufbohrung 12 verbunden.
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Erfindungsgemäß ist der erste Bremskolben 4 des ersten Bremskreises 5 mit einer Teilungsebene 13 in Verschieberichtung zweigeteilt ausgeführt, wodurch sich alternative Bremskrafterzeugungsmöglichkeiten ergeben, durch die die Bremscharakteristik an den Radbremsen, insbesondere abhängig vom Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, veränderbar ist. Dadurch kann ein Verfahren zum Abbremsen eines Kraftfahrzeugs zur Anwendung kommen, bei dem aufgrund wenigstens eines Eingangssignals für ein nicht gezeichnetes Steuergerät, insbesondere durch einen Sensor, dieses einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs ermittelt und abhängig von diesem Fahrzustand den Bremskrafterzeuger so ansteuert, dass ein Bremskraftaufbau an den Radbremsen den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs dadurch berücksichtigt, dass die Kraftbeaufschlagungseinrichtung 3, den in seiner Verschieberichtung zweigeteilten ersten Bremskolben 4 entweder an einem seiner beiden Teile oder komplett beaufschlagt. Die Teilung 13 des ersten Bremskolbens 4 teilt dessen Gesamtfläche zur Erzeugung des Bremsdrucks in eine erste und eine zweite Betätigungsfläche 14, 15 auf, wobei beide Betätigungsflächen 14, 15 koaxial so angeordnet sind, dass die zweite Betätigungsfläche 15 die erste Betätigungsfläche 14 kreisförmig außen umschließt.
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Wenn dann beide Betätigungsflächen 14, 15 des ersten Bremskolbens 4 unabhängig voneinander von der Kraftbeaufschlagungseinrichtung 3 betätigt werden können, so dass der Bremsdruck mittels der zweiten 15 (3) oder mittels beider Betätigungsflächen 14, 15, (2) erzeugt wird, kann die Bremscharakteristik einfach über die Kraftbeaufschlagungseinrichtung 3, angesteuert vom Steuergerät, beeinflußt werden. Dazu ist am ersten Bremskolben 4 eine Koppeleinrichtung 16 angebracht, die die Teilung 13 des ersten Bremskolbens 4 durch Formschluss gesteuert aufheben kann und der erste Bremskolben 4 deshalb so von der Kraftbeaufschlagungseinrichtung 3 betätigt werden kann, dass der Bremsdruck mittels der zweiten 15, wie in 3 dargestellt, oder mittels beider Betätigungsflächen 14, 15, wie in 2 dargestellt, erzeugt wird. Wenn die beiden Teile des ersten Bremskolbens 4 mittels dieser Koppeleinrichtung 16 in Axialrichtung formschlüssig miteinander verbunden werden können, ist es besonders einfach möglich, die Bremscharakteristik des Kraftfahrzeugs zu verändern. Durch eine derartige Anordnung kann mit einfacher Aktuatorik ein Umschalten zwischen zwei verschiedenen Bremscharakteristiken erzielt werden. Dies ermöglicht in verschiedenen Fahrmodi eine gesteigerte Dosierbarkeit des Fahrverhaltens, zum Beispiel im Sportmodus ein schneller Bremskraftaufbau, im Normalmodus einen gewohnten Bremskraftaufbau und bei hoher Schubrekuperation einen zügigen Bremskraftaufbau. Desweiteren kann in der Rückfallebene von Bremssystemen die Pedalcharakteristik beeinflusst werden. Die Erfindung lässt sich, wie dargestellt, in einen bestehenden Hauptbremszylinder 2 integrieren.
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Um eine Veränderung der Bremscharakteristik herbeizuführen wird im Hauptbremszylinder 2 der geteilte erste Bremskolben 4 mit zwei verschiedenen Durchmessern verwendet. Dieser erste Bremskolben 4 bildet bei der Bewegung seines äußeren Teils 15 ein konventionelles Pedalgefühl ab. Wird zusätzlich auch das innere Teil 14 mit bewegt, ergibt sich eine höhere hydraulische Übersetzung, was zu einem, bezogen auf den Bremspedalweg s_Pedal, früheren Anstieg der Bremspedalkraft F_Pedal und Fahrzeugverzögerung a_Fzg führt.
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Dies zeigt 4 in einem Diagramm. Die gestrichelten Linien stellen die Bremspedalkraft-Bremspedalweg-Bremsverzögerungsverhältnisse beim Abbremsen unter Nutzung der gesamten Betätigungsfläche 14, 15 des ersten Bremskolbens 4 entsprechend 2 dar, während die durchgezogenen Linien die Bremspedalkraft-Bremspedalweg-Bremsverzögerungsverhältnisse beim Abbremsen unter Nutzung nur der zweiten Betätigungsfläche 15 des ersten Bremskolbens 4 entsprechend 3 aufzeigen. Um zwischen den beiden Bremsbetätigungsarten umzuschalten, ist die Koppeleinrichtung 16 in radialer Richtung, angedeutet gezeichnet durch den Pfeil 17, verschiebbar, so dass, angesteuert vom Steuergerät, die Kraftbeaufschlagungseinrichtung 3 entweder nur die zweite Betätigungsfläche 15 des ersten Bremskolbens 4 verschiebt, wie in 3 mit radial nach außen verschobener Koppeleinrichtung 16 dargestellt, oder beide Betätigungsflächen 14, 15 aufgrund der radial nach innen verschobenen Koppeleinrichtung 16 von der Kraftbeaufschlagungseinrichtung 3 betätigt werden, wie in 2 dargestellt. Um beide Teile des ersten Bremskolbens 4 formschlüssig so zu koppeln, wirkt eine Kraft, dargestellt durch den Pfeil 17, in radialer Richtung nach innen auf die Koppeleinrichtung 16 und verschiebt diese gegen die Kraft einer nicht gezeichneten Rückstelleinrichtung so, dass sie über die Teilungsebene 13 ragt und somit beide Teile des ersten Bremskolbens 4 beaufschlagt. So werden beiden Betätigungsflächen 14, 15 des ersten Bremskolbens 4 verschoben, wie in 2 dargestellt. Es versteht sich von selbst, dass auf diese Weise auch die erste Betätigungsfläche 14 für sich alleine betätigt werden könnte und bei einem in mehr als zwei Teile aufgeteilten ersten Bremskolben 4 die Betätigungsflächen der einzelnen Teile auf die gleiche Weise durch die Kraftbeaufschlagungseinrichtung 3 über Koppelelemente 16 variabel miteinander kombiniert oder alle zusammen betätigbar sein könnten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009033122 A1 [0002]
