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Die Erfindung betrifft einen Hauptbremszylinder für ein Bremssystem eines Fahrzeugs. Ebenso betrifft die Erfindung ein Bremsgerät für ein Bremssystem eines Fahrzeugs und ein Bremssystem für ein Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Hauptbremszylinders.
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Stand der Technik
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In der
WO 2009/121645 A1 ist eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage beschrieben. Der Hauptbremszylinder der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage umfasst eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer. Zusätzlich weist der Hauptbremszylinder an einem sich zu dem Bremspedal erweiternden Ende einen integrierten Pedalwegsimulator 22 auf, dessen mit Bremsflüssigkeit befüllbares Volumen über ein Simulatorventil mit einem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter hydraulisch verbunden ist. Das mit Bremsflüssigkeit befüllbare Volumen des Pedalwegsimulators und die benachbarte erste Druckkammer werden von einem als Stufenkolben ausgebildeten Stangen- und Simulatorkolben begrenzt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung schafft einen Hauptbremszylinder für ein Bremssystem eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Bremsgerät für ein Bremssystem eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 6, ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und ein Verfahren zum Betreiben eines Hauptbremszylinders mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung ermöglicht einen Hauptbremszylinder, dessen erste Druckkammer in einem ersten Betriebsmodus des Hauptbremszylinders zumindest ein erstes Befüllvolumen und ein zweites Befüllvolumen umfassen kann, wobei jedes der beiden Befüllvolumen über eine Verstellung der ihm zugeordneten Kolbenwand in seiner Größe variierbar ist. Der Hauptbremszylinder ist jedoch auch in einem zweiten Betriebsmodus betreibbar, in welchem die erste Druckkammer zumindest das erste Befüllvolumen umfasst, während in dem zweiten Befüllvolumen ein Reservoirdruck, insbesondere der Atmosphärendruck vorliegt. Man kann dies auch als wahlweises Zu- und Abschalten des zweiten Befüllvolumens umschreiben. Somit ist die erste Druckkammer des vorteilhaften Hauptbremszylinders in ihrer Größe zusätzlich noch zu einem Verstellen der die Befüllvolumen begrenzenden Kolbenwände auch über das Zu- und Abschalten des zweiten Befüllvolumens variabel festlegbar.
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Wie unten genauer ausgeführt wird, kann durch das Abschalten des zweiten Befüllvolumens, bzw. das Einstellen des Reservoirdrucks in dem zweiten Befüllvolumen, das Einbremsen in die erste Druckkammer des Hauptbremszylinders verstärkt werden. Somit ergibt sich aufgrund der Reduzierung des zur Verfügung stehenden Volumens der ersten Druckkammer bei einer vorgegebenen Bremskraft (Fahrerbremskraft) gesteigerter ein Bremsdruck. Man kann dies auch als eine Steigerung der Einbremskraft-Bremsdruck-Übersetzung durch Reduzierung des Einbremsvolumens der ersten Druckkammer bezeichnen.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit ein Umschalten der hydraulischen Übersetzung (Einbremskraft- und Druckübersetzung), mittels welcher bei einem Ausfall einer Bremskraftverstärkervorrichtung mit einer gegebenen Pedalkraft ein verstärkter Druckaufbau in dem Einbremsvolumen der ersten Druckkammer erzielbar ist. Auf diese Weise ist auch eine höhere Verzögerung zum schnellen Abbremsen eines Fahrzeugs mit einer vergleichsweise geringen Fahrerbremskraft bewirkbar. Beispielsweise kann durch das Abschalten des zweiten Befüllvolumens trotz eines Ausfalls der Bremskraftverstärkervorrichtung bei einer Fahrerbremskraft (Pedalkraft) von 500 N mindestens eine Verzögerung von 2,44 m/s2 erreicht werden. Mittels der Erfindung kann außerdem der Hauptbremszylinder ohne Rücksicht auf die bei einem Ausfall der Bremskraftverstärkervorrichtung noch erreichbare Verzögerung ausgelegt werden.
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Trotz der Zu- und Abschaltbarkeit des zweiten Befüllvolumens sind noch ein vorteilhaftes Bremsbetätigungsgefühl (Pedalgefühl) und ein guter Volumenhaushalt des Hauptbremszylinders gewährleistet.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass eine Verzögerung von mindestens 6,44 m/s2 bei einer Fahrerbremskraft von 500 N auch bei einem abgezogenen Zündschlüssel für eine Vielzahl von am Markt befindlichen Fahrzeugen erfüllbar ist. Die Verzögerung kann auch (ohne ein nicht mehr erforderliches Wecken) bei einem "schlafenden" Bremssystem erreicht werden. Mittels der vorliegenden Erfindung ist außerdem die Komplexität von vielen elektrischen Bremskraftverstärkern und der damit ausgestatteten Systeme reduzierbar.
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Die vorliegende Erfindung ist auf einfache Weise als zusätzliche Komponente in einem (hydraulischen) Bremssystem unterbringbar. Die Erfindung bewirkt eine vorteilhafte elektrisch- oder mechanisch schaltbare Rückfallebene bei einer Funktionsbeeinträchtigung einer Bremskraftverstärkervorrichtung, wie beispielsweise bei einem Ausfall der Bremskraftverstärkervorrichtung. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Nutzbarkeit der vorliegenden Erfindung nicht lediglich auf das Kompensieren der Funktionsbeeinträchtigung der Bremskraftverstärkervorrichtung beschränkt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Hauptbremszylinders;
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Hauptbremszylinders;
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3a und 3b eine schematische Gesamtdarstellung und eine vergrößerte Teildarstellung einer Ausführungsform des Bremssystems;
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4 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Bremsgeräts;
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5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Bremsgeräts; und
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6 ein Flussdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines Hauptbremszylinders.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Hauptbremszylinders.
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Der in 1 schematisch wiedergegebene Hauptbremszylinder 10 ist in einem Bremssystem eines Fahrzeugs einsetzbar. Der Hauptbremszylinder 10 hat ein mit Flüssigkeit befüllbares erstes Befüllvolumen 12, dessen erste Größe durch Verstellen von zumindest einer ersten Kolbenwand 14 variierbar ist. Außerdem hat der Hauptbremszylinder 10 ein mit Flüssigkeit befüllbares zweites Befüllvolumen 16, dessen zweite Größe ebenfalls durch Verstellen von zumindest einer zweiten Kolbenwand 18 variierbar ist. Das erste Befüllvolumen 12 ist über eine Ventileinrichtung 20 derart mit dem zweiten Befüllvolumen 16 (hydraulisch) verbunden, dass bei einem Steuern der Ventileinrichtung 20 in einen ersten Ventilzustand ein gemeinsamer erster Druckkammerdruck in dem ersten Befüllvolumen 12 (als erster Innendruck) und in dem zweiten Befüllvolumen 16 (als zweiter Innendruck) vorliegt.
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Das zweite Befüllvolumen 16 kann über die Ventileinrichtung 20 derart an einem Bremsflüssigkeitsreservoir 22 angebunden sein/an das Bremsflüssigkeitsreservoir 22 anbindbar sein, dass bei einem Steuern der Ventileinrichtung 20 in einen zweiten Ventilzustand ein in dem Bremsflüssigkeitsreservoir 22 vorliegender Reservoirdruck in dem zweiten Befüllvolumen 16 vorliegt. Während des Steuerns der Ventileinrichtung 20 in den zweiten Ventilzustand ist in diesem Fall in dem ersten Befüllvolumen 12 ein von dem Reservoirdruck abweichender erster Innendruck einsteuerbar. Der Reservoirdruck des Bremsflüssigkeitsreservoirs 22 kann insbesondere der Atmosphärendruck sein.
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Der Hauptbremszylinder 10 weist somit eine erste Druckkammer auf, welche bei dem Steuern der Ventileinrichtung 20 in den ersten Ventilzustand zumindest das erste Befüllvolumen 12 und das zweite Befüllvolumen 16 umfasst. Demgegenüber umfasst die erste Druckkammer des Hauptbremszylinders 10 bei dem Steuern der Ventileinrichtung 20 in den zweiten Ventilzustand zumindest das erste Befüllvolumen 12, wobei in dem ersten Befüllvolumen 12 (mittels des Verstellens der ersten Kolbenwand 14) ein von dem (in den zweiten Befüllvolumen 16 vorliegenden) Reservoirdruck abweichender erster Innendruck einsteuerbar ist.
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Das Steuern der Ventileinrichtung 20 in den ersten Ventilzustand oder in den zweiten Ventilzustand bewirkt somit ein Zu- oder Abschalten des zweiten Befüllvolumens 16 zu der ersten Druckkammer des Hauptbremszylinders 10. Durch dieses Zu- oder Abschalten des zweiten Befüllvolumens 16 kann das Volumen der ersten Druckkammer unabhängig von einer Stellung/Lage der Kolbenwände 14 und 18 festgelegt/variiert werden. Man kann dies auch als Festlegen des Einbremsvolumens der ersten Druckkammer bezeichnen, wobei bei einem Vorliegen der Ventileinrichtung 20 in dem ersten Ventilzustand das Einbremsvolumen der ersten Druckkammer (zumindest) die beiden Befüllvolumen 12 und 16 umfasst, während bei einem Vorliegen der Ventileinrichtung 20 in dem zweiten Ventilzustand das Einbremsvolumen der ersten Druckkammer von dem zweiten Befüllvolumen 16 abgetrennt ist.
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Durch das Abschalten des zweiten Befüllvolumens 16, bzw. das Abtrennen des Einbremsvolumens der ersten Druckkammer von dem zweiten Befüllvolumen 16, kann eine Einbremskraft-Bremsdruck-Übersetzung (zumindest der ersten Druckkammer) bezüglich einer Übersetzung einer auf die das erste Befüllvolumen 12 begrenzende erste Kolbenwand 14 ausgeübten Bremskraft in einen in der ersten Druckkammer aufgebauten Bremsdruck gesteigert werden. Somit kann nach dem Abschalten des zweiten Befüllvolumens 16 bereits mittels einer relativ geringen auf die erste Kolbenwand 14 ausgeübten Bremskraft ein vergleichsweise großer Bremsdruck aufgebaut werden. Durch das Abschalten des zweiten Befüllvolumens 16 ist somit die aus der Bremskraft/Einbremskraft resultierende Verzögerung steigerbar. Durch die Steigerung der Einbremskraft-Bremsdruck-Übersetzung (zumindest der ersten Druckkammer) kann beispielsweise eine Funktionsbeeinträchtigung eines Bremskraftverstärkers kompensierbar sein. Die Nutzung des hier beschriebenen Hauptbremszylinders 10 ist jedoch nicht auf das Kompensieren eines Ausfalls eines Bremskraftverstärkers limitiert.
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Optionalerweise kann der Hauptbremszylinder 10 auch eine zweite Druckkammer 24 aufweisen, in welche ein Schwimmkolbenbauteil 26 zumindest teilweise so hineinverstellbar ist, dass ein in der zweiten Druckkammer 24 vorliegender zweiter Bremsdruck variierbar ist. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Ausbildbarkeit des hier beschrieben Hauptbremszylinders 10 nicht auf einen Tandemhauptbremszylinder beschränkt ist. Somit kann der Hauptbremszylinder 10 auch lediglich eine einzige (erste) Druckkammer umfassen, deren Einbremsvolumen mittels der Ventileinrichtung 20 festlegbar/variierbar ist.
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Das Bremsflüssigkeitsreservoir 22, an welches das zweite Befüllvolumen 16 über die Ventileinrichtung 20 anbindbar ist/angebunden ist, kann beispielsweise ein zentrales Bremsflüssigkeitsreservoir 22 sein, mit welchem das erste Befüllvolumen 12, das zweite Befüllvolumen 16 und/oder die zweite Druckkammer 24 über jeweils eine Schnüffelbohrung 28 hydraulisch verbunden sind. Ebenso kann ein zweites Bremsflüssigkeitsreservoir 22 zum wahlweisen Einstellen des Reservoirdrucks in dem zweiten Befüllvolumen 16 genutzt werden.
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Die das erste Befüllvolumen 12 und das zweite Befüllvolumen 16 begrenzenden Kolbenwände 14 und 18 können in einer vorteilhaften Ausführungsform an einem gemeinsamen Kolbenbauteil 30 ausgebildet sein. Das gemeinsame Kolbenbauteil 30 ist in diesem Fall bevorzugter Weise als Stufenkolben ausgebildet. Das Kolbenbauteil 30 kann an einem zu einer Mitte des Hauptbremszylinders 10 ausgerichteten Innenende einen ersten Kolbenabschnitt 30a mit einem ersten Durchmesser d1 senkrecht zu einer Verstellrichtung 31 des Kolbenbauteils 30 aufweisen, welcher kleiner als ein zweiter Durchmesser d2 senkrecht zu der Verstellrichtung 31 eines zu dem ersten Kolbenabschnitt 30a benachbarten zweiten Kolbenabschnitts 30b des Kolbenbauteils 30 ist.
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Zwischen dem ersten Kolbenabschnitt 30a des als Stufenkolben ausgebildeten Kolbenbauteils 30 und einer benachbarten Wand des Hauptbremszylinders 10 kann ein Dichtelement 32, wie beispielsweise ein Dichtring und/oder eine Lippendichtung, angeordnet sein. Auf diese Weise ist ein unerwünschter Flüssigkeitsaustausch zwischen den beiden Befüllvolumen 12 und 16 entlang des als Stufenkolben ausgebildeten Kolbenbauteils 30 verhinderbar. Als Alternative oder als Ergänzung dazu, kann ein Heraussickern von Flüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 10 über ein zwischen dem zweiten Kolbenabschnitt 30b und der benachbarten Wand des Hauptbremszylinders 10 angeordnetes Dichtelement 32, welches ebenfalls ein Dichtring und/oder eine Lippendichtung sein kann, unterbunden werden.
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Bevorzugter Weise ist bei einer Ausbildung des Kolbenbauteils 30 als Stufenkolben die Form der Befüllvolumen 12 und 16 an den Stufenkolben angepasst. Beispielsweise können ein senkrecht zu der Verstellrichtung 31 des Kolbenbauteils 30 ausgerichteter erster Innendurchmesser di1 des ersten Befüllvolumens 12 dem ersten Durchmesser d1 des ersten Kolbenabschnitts 30a und einer doppelten Ringdicke des Dichtelements 32 und/oder ein senkrecht zu der Verstellrichtung 31 ausgerichteter zweiter Innendurchmesser di2 des zweiten Befüllvolumens 16 dem zweiten Durchmesser d2 des zweiten Kolbenbauteils 30 und der doppelten Ringdicke des Dichtelements 32 entsprechen.
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Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Ausbildung der die Befüllvolumen 12 und 16 begrenzenden Kolbenwände 14 und 18 an einen gemeinsamen Kolbenbauteil 30 lediglich optional ist. Ebenso kann die erste Kolbenwand 14 an einem (nicht dargestellten) ersten Kolben ausgebildet sein, welcher unabhängig von einem getrennt dazu ausgebildeten (nicht gezeigten) zweiten Kolben mit der zweiten Kolbenwand 18 verstellbar ist.
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Auch die Form des Hauptbremszylinders 10 ist mit einer großen Designfreiheit wählbar. Die Ausbildung zweier unterschiedlicher Innendurchmesser di1 und di2 an dem Hauptbremszylinder 10 ist somit lediglich beispielhaft zu interpretieren.
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Die Ventileinrichtung 20 kann direkt an dem Hauptbremszylinder 10 in einer die beiden Befüllvolumen 12 und 16 verbindenden Leitung/hydraulischen Verbindung ausgebildet sein. Als Alternative dazu kann die Ventileinrichtung 20 jedoch auch eine Komponente eines Bremskreises 34 sein, über welchen beiden Befüllvolumen 12 und 16 über jeweils eine Zuführöffnung 38 mit mindestens einer Radbremszange 36 hydraulisch verbunden sind. Sofern jedoch eine hydraulische Verbindung zwischen den beiden Befüllvolumen 12 und 16 am Hauptbremszylinder 10 ausgebildet ist, kann auf das Ausbilden einer Zuführöffnung 38 zum Anbinden eines der beiden Befüllvolumen 16 an den ersten Bremskreis 34 verzichtet werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Einsetzbarkeit des hier beschriebenen Hauptbremszylinders 10 nicht auf ein Bremssystem mit einer bestimmten Anzahl von Bremskreisen 34 und 40 oder einer vorgegebenen Anzahl von Radbremszangen 36 und 42 limitiert ist. Stattdessen kann die Anzahl der Bremskreise 34 und 40 und der Radbremszangen 36 und 42 an den Verwendungszweck des Bremssystems angepasst werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Ventileinrichtung 20 so ausgebildet, dass sie stromlos in dem zweiten Ventilzustand vorliegt, während die Ventileinrichtung 20 über ein Bestromen aus dem zweiten Ventilzustand in den ersten Ventilzustand steuerbar ist. Man kann dies auch so umschreiben, dass die Ventileinrichtung 20 über ein Bestromen in den ersten Ventilzustand und über ein Abbrechen des Bestromens in den zweiten Ventilzustand steuerbar ist. Somit ist die Ventileinrichtung 20 auf einfache Weise steuerbar.
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Der Hauptbremszylinder 10 kann zusammen mit einer Bremskraftverstärkervorrichtung 46 in einem Bremsgerät/Bremssystem betrieben werden. Eine Aktoreinrichtung 44 der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 ist in diesem Fall vorzugsweise dazu ausgelegt, eine Bremsunterstützungskraft Fu auf einen Verstärkerkörper 48 der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 so auszuüben, dass mittels des Verstellens des Verstärkerkörpers 48 die Bremsunterstützungskraft Fu auf den mindestens einen Kolben der Kolbenwände 14 und 18 übertragbar ist. Auf diese Weise kann zusätzlich zu der über ein Gestänge 50 von einem (nicht dargestellten) Bremsbetätigungselement übertragenen Fahrerbremskraft Fb auch mit der Bremsunterstützungskraft Fu in den Hauptbremszylinder 10 eingebremst werden. Dies bewirkt eine Entlastung des Fahrers beim Abbremsen seines Fahrzeugs.
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Vorzugsweise kann die stromlos in dem zweiten Ventilzustand vorliegende Ventilausrichtung 20 in einem (nicht dargestellten) gemeinsamen Stromkreis mit der Aktoreinrichtung 44 der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 eingebunden sein. In diesem Fall ist gewährleistet, dass bei einer Beeinträchtigung der Stromversorgung der Aktoreinrichtung 44 die Ventileinrichtung 20 (automatisch) in den zweiten Ventilzustand steuerbar ist. Dies bewirkt ein (automatisches) Abschalten des zweiten Befüllvolumens 16, bzw. ein (automatisches) Abtrennen des zweiten Befüllvolumens 16 von der ersten Druckkammer, bei einer Beeinträchtigung der Stromversorgung der Aktoreinrichtung 44. Auf diese Weise ist das Einbremskraft-Bremsdruck-Übersetzungsverhältnis bezüglich einer Übersetzung einer auf die das erste Befüllvolumen 12 begrenzende erste Kolbenwand 14 ausgeübten Bremskraft in einen in der ersten Druckkammer aufgebauten Bremsdruck (automatisch) steigerbar.
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Als Alternative oder als Ergänzung zu einer Einbindung der Ventileinrichtung 20 in einem gemeinsamen Stromkreis mit der Aktoreinrichtung 44 kann die Stromversorgung der stromlos in dem zweiten Ventilzustand vorliegenden Ventilausrichtung 20 auch bei einem Wegfallen der Bremsunterstützungskraft Fu, bzw. bei einer Funktionsbeeinträchtigung der Bremskraftverstärkervorrichtung 46, unterbrochen werden. Dies bewirkt das oben schon beschriebene hohe Einbremskraft-Bremsdruck-Übersetzungsverhältnis der ersten Druckkammer des Hauptbremszylinders 10. Somit kann der Fahrer bereits mit einer vergleichsweise geringen Fahrerbremskraft Fb noch einen ausreichend hohen Bremsdruck in dem mindestens einen Radbremszylinder 36 und 42 bewirken.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Hauptbremszylinders.
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Das in 2 schematisch wiedergegebene Bremsgerät/Bremssystem, bzw. der darin enthaltene Hauptbremszylinder 10, weist als Ergänzung zu den zuvor beschriebenen Komponenten ein Überdruckventil 52 auf, über welches die Ventileinrichtung 20 mit dem Bremsflüssigkeitsreservoir 22 hydraulisch verbunden ist. Das Überdruckventil 52 ist so ausgerichtet, dass eine Flüssigkeitsverschiebung von dem Bremsflüssigkeitsreservoir 22 über das Überdruckventil 52 zu der Ventileinrichtung 20 selbst bei einem vergleichsweise hohen Druck unterbunden ist, während das Überdruckventil 52 sich bei einem relativ hohen Druck ausgangsseitig von der Ventileinrichtung 20 öffnet.
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Mittels des Überdruckventils 52 kann das zweite Befüllvolumen 16 bei einem Beginn einer Bremsbetätigung im Backupmodus verwendet werden. Auf diese Weise ist das Einbremsvolumen zusätzlich steigerbar. Ebenso ist eine mit einem maximalen Pedalweg erreichbare Verzögerung steigerbar.
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3a und 3b zeigen eine schematische Gesamtdarstellung und eine vergrößerte Teildarstellung einer Ausführungsform des Bremssystems.
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Das in 3a schematisch wiedergegebene Bremssystem weist den Hauptbremszylinder 10, das Bremsflüssigkeitsreservoir 22, mindestens einen Bremskreis 34 mit mindestens einer Radbremszange 36, der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 und einer ESP-Vorrichtung 54 auf. An dem Gestänge 50 der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 ist ein Bremsbetätigungselement 56, wie beispielsweise ein Bremspedal, angeordnet. Außerdem ist in 3a eine Fahrzeugbatterie 58 schematisch wiedergegeben, mittels welcher die Aktoreinrichtung 44 der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 und die ESP-Vorrichtung 54 mit Strom versorgbar sind. Ein Abschnitt 60 des schematisch wiedergegebenen Bremskreises 34, welcher zwischen dem Hauptbremszylinder 10 und der ESP-Vorrichtung 54 liegt, ist in 3b vergrößert wiedergegeben.
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Wie anhand der 3b erkennbar ist, kann die Ventileinrichtung 20 auch beabstandet von dem Hauptbremszylinder 10 in dem mindestens einen Bremskreis 34 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Ventileinrichtung 20 zwischen einer zu dem zweiten Befüllvolumen 16 führenden ersten Leitung 62 und einer zu der ESP-Vorrichtung 54 führenden zweiten Leitung 64 angeordnet sein. Eine dritte Leitung 66, welche das erste Befüllvolumen 12 mit der ESP-Vorrichtung 54 verbindet, kann in die zweite Leitung 64 münden. Über eine nur teilweise wiedergegebene vierte Leitung 68 kann die Ventileinrichtung 20 mit dem Bremsflüssigkeitsreservoir 22 verbunden sein. Ebenso kann ein weiteres Reservoir an die vierte Leitung 68 angebunden sein.
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Auch bei einer von dem Hauptbremszylinder 10 beabstandeten Anordnung der Ventileinrichtung 20 kann ein Ausfall der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 noch mittels eines Abtrennens des zweiten Befüllvolumens 16 von der ersten Druckkammer so kompensiert werden, dass mittels einer als Fahrerbremskraft Fb aufgebrachten vergleichsweise niedrigen Einbremskraft noch ein ausreichend hoher Bremsdruck in der von dem zweiten Befüllvolumen 16 abgetrennten ersten Druckkammer bewirkbar ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass für die Ventileinrichtung 20 auch eine herkömmlicher Weise bereits im Bremssystem vorhandene Komponente, wie beispielsweise mindestens ein Ventil der ESP-Vorrichtung 54, (mit-) verwendet werden kann. Ebenso kann die Ventileinrichtung 20 zusätzlich von der ESP-Vorrichtung 54 genutzt werden. Durch diese multifunktionale Ausbildbarkeit der Ventileinrichtung 20 können Herstellungskosten gesenkt werden.
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Außerdem kann für das vorteilhafte Bremssystem mit einem wahlweise einstellbaren Einbremsvolumen der ersten Druckkammer auch ein standardgemäßer/herkömmlicher Hauptbremszylinder 10 verwendet werden. Zum Realisieren des in den 3a und 3b wiedergegebenen Bremssystems ist auch ein kostengünstiger Hauptbremszylinder verwendbar.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Bremsgeräts.
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Das in 4 schematisch dargestellte Bremsgerät ist in einem Bremssystem eines Fahrzeugs einsetzbar. Das Bremsgerät weist den Hauptbremszylinder 10 und die Bremskraftverstärkervorrichtung 46 mit den oben schon beschriebenen Komponenten auf. Optionalerweise kann das Bremsgerät auch ein Bremsflüssigkeitsreservoir 22 umfassen.
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Bei dem in 4 schematisch wiedergegebenen Bremsgerät ist die Ventileinrichtung 20a und 20b derart an dem Verstärkerkörper 48 der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 angeordnet/angebunden, dass die Ventileinrichtung 20a und 20b mittels des Verstärkerkörpers 48 zumindest aus dem ersten Ventilzustand in den zweiten Ventilzustand mechanisch schaltbar ist. Optionalerweise kann die Ventileinrichtung 20a und 20b mittels des Verstärkerkörpers 48 auch aus dem zweiten Ventilzustand in den ersten Ventilzustand mechanisch schaltbar sein. Unter dem Verstärkerkörper 48 kann eine Komponente der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 verstanden werden, welche mittels der von der Aktoreinrichtung 44 der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 bereitgestellten Bremsunterstützungskraft Fu verstellbar ist. Die Aktoreinrichtung 44 kann beispielsweise eine hydraulische oder elektromechanische Einrichtung umfassen. Die Übertragung der Bremsunterstützungskraft Fu von der Aktoreinrichtung 44 auf den Verstärkerkörper 48 kann über mindestens eine Zwischenkomponente erfolgen. Ebenso oder alternativ dazu kann das Schalten der Ventileinrichtung 20a und 20b zumindest aus dem ersten Ventilzustand in den zweiten Ventilzustand durch den Verstärkerkörper 48 auch über mindestens eine Zwischenkomponente ausgeführt werden.
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Beispielsweise ist zum Schalten der Ventileinrichtung 20a und 20b zumindest aus dem ersten Ventilzustand der Verstärkerkörper 48 so an der Ventileinrichtung 20a und 20b angeordnet, dass bei einem Vorliegen des Verstärkerkörpers 48 in einer Ausgangsstellung die Ventileinrichtung 20a und 20b in dem zweiten Ventilzustand vorliegt, während ein Verstellen des Verstärkerkörpers 48 aus der Ausgangsstellung heraus um einen Mindestverstellweg das Steuern der Ventileinrichtung 20a und 20b aus dem zweiten Ventilzustand in den ersten Ventilzustand bewirkt. Die Ausgangsstellung des Verstärkerkörpers 48 ist in diesem Fall vorzugsweise eine Stellung, in welcher der Verstärkerkörper 48 bei einer Fahrerbremskraft Fb gleich Null und/oder Bremsunterstützungskraft Fu gleich Null vorliegt.
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Auf diese Weise ist bei einer Funktionsbeeinträchtigung der Bremskraftverstärkervorrichtung 46, welche in der Regel ein Vorliegen des Verstärkerkörpers 48 in seiner Ausgangsstellung (trotz einer Fahrerbremskraft ungleich Null) bewirkt/auslöst, ein (automatisches) Steuern der Ventileinrichtung 20a und 20b in den zweiten Ventilzustand bewirkbar. Die mechanische Schaltbarkeit der Ventileinrichtung 20a und 20b in den zweiten Ventilzustand mittels des Verharrens des Verstärkerkörpers 46 in seiner Ausgangsstellung bewirkt somit bei einem Wegfall der Bremsunterstützungskraft Fu (automatisch) ein vorteilhaft kleines Einbremsvolumen der ersten Druckkammer.
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Demgegenüber ist bei einem in der Regel auf die (volle) Funktionsfähigkeit der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 zurückzuführenden Verstellen des Verstärkerkörpers 48 aus seiner Ausgangsstellung das (automatische) Vorliegen der Ventileinrichtung 20a und 20b in dem ersten Ventilzustand gewährleistet. Bei einer gewährleisteten Funktionsfähigkeit der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 weist die erste Druckkammer somit (automatisch) ein vorteilhaft großes Einbremsvolumen auf.
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Der Ventileinrichtung 20a und 20b kann mindestens eine Druckausübkomponente 74 des Verstärkerkörpers 48 zugeordnet sein. In diesem Fall kann ein Herausverstellen des Verstärkerkörpers 48 aus seiner Ausgangsposition ein Mitverstellen der mindestens einen Druckausübkomponente 74 bewirken. Durch das Mitverstellen der mindestens einen Druckausübkomponente 74 kann ein mechanischer Druck/eine mechanische Kraft auf mindestens eine (nicht skizzierte) Schaltmechanik der Ventileinrichtung 20a und 20b so ausgeübt werden, dass die mindestens eine (nicht skizzierte) Schaltmechanik der Ventileinrichtung 20a und 20b mechanisch geschaltet wird.
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Man kann die vorteilhafte Funktionsweise der mechanisch schaltbaren Ventileinrichtung 20a und 20b auch so umschreiben, dass der Verstärkerkörper 48 bei einem Mitbewegen parallel zu dem Kolbenbauteil 30, d. h. in einem gleichbleibenden Abstand a (gleich einem minimalen Abstand) zu dem Kolbenbauteil 30, in dem ersten Ventilzustand vorliegt. Demgegenüber bewirkt eine nachlassende Druck- und/oder Kraftausübung auf die Ventileinrichtung 20a und 20b durch die mindestens eine Druckausübkomponente 74 ein Schalten der Ventileinrichtung 20a und 20b in den zweiten Ventilzustand.
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Bei der in 4 schematisch wiedergegebenen Ausführungsform umfasst die Ventileinrichtung 20a und 20b zwei mechanisch schaltbare Ventileinheiten 20a und 20b.
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Eine erste Ventileinheit 20a ist in einer hydraulischen Verbindung 70 zwischen dem ersten Befüllvolumen 12 und dem zweiten Befüllvolumen 16 angeordnet. Eine zweite Ventileinheit 20b ist in einer weiteren hydraulischen Verbindung 72 zwischen dem zweiten Befüllvolumen 16 und dem Bremsflüssigkeitsreservoir 22 ausgebildet. Jeder der beiden Ventileinheiten 20a und 20b ist jeweils eine Druckausübkomponente 74 des Verstärkerkörpers 48 zugeordnet.
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Insbesondere kann der erste Ventilzustand der aus den Ventileinheiten 20a und 20b gebildeten Ventileinrichtung 20a und 20b dadurch definiert sein, dass die erste Ventileinheit 20a in einem ersten Durchströmzustand vorliegt, während die zweite Ventileinheit 20b in einem zweiten Sperrzustand vorliegt. Außerdem können im zweiten Ventilzustand die erste Ventileinheit 20a in einem ersten Sperrzustand und die zweite Ventileinheit 20b in einem zweiten Durchströmzustand vorliegen. In diesem Fall können mittels des Herausverstellens des Verstärkerkörpers 48 aus seiner Ausgangsstellung und dem Mitverstellen der mindestens einen Druckausübkomponente 74 die erste Ventileinheit 20a in den ersten Sperrzustand und die zweite Ventileinheit 20b in den zweiten Durchströmzustand mechanisch schaltbar sein. Das Mitbewegen des Verstärkerkörpers 48 parallel zu dem Kolbenbauteil 30 (Abstand a gleich dem minimalen Abstand) steuert die erste Ventileinheit 20a aus dem ersten Durchströmzustand in den ersten Sperrzustand und die zweite Ventileinheit 20b aus dem zweiten Sperrzustand in den zweiten Durchströmzustand. Demgegenüber bewirkt eine nachlassende Druckausübung auf die beiden Ventileinheiten 20a und 20b (Abstand a größer als der minimale Abstand) ein Zurückschalten der ersten Ventileinheit 20a aus dem ersten Sperrzustand in den ersten Durchströmzustand und der zweiten Ventileinheit 20b aus dem zweiten Durchströmzustand in den zweiten Sperrzustand.
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Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die mechanisch schaltbare Ausbildung der Ventileinrichtung 20a und 20b nicht auf deren Ausstattung mit zwei voneinander getrennten Ventiluntereinheiten 20a und 20b limitiert ist.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Bremsgeräts.
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Das in 5 schematisch wiedergegebene Bremsgerät weist eine Ventileinrichtung 20 auf, welche zumindest teilweise mit dem Kolbenbauteil 30 so mitverstellbar und über eine Verbindungskomponente 76 derart mit dem Verstärkerkörper 48 verbunden ist, dass die Ventileinrichtung 20 mittels einer Relativbewegung des Verstärkerkörpers 48 in Bezug zu dem Kolbenbauteil 30 zumindest zwischen dem ersten Ventilzustand und dem zweiten Ventilzustand mechanisch schaltbar ist. Dazu weist die Ventileinrichtung 20 eine mit dem Kolbenbauteil 30 mitverstellbar ausgebildete Gehäusekomponente auf. Die Verbindungskomponente 76 kann insbesondere mit mindestens einer verstellbaren Sperrkomponente der Ventileinrichtung 20 verbunden/einstückig ausgebildet sein.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist in dem Kolbenbauteil 30 mindestens eine Durchströmöffnung 78 ausgebildet, welche das erste Befüllvolumen 12 mit dem zweiten Befüllvolumen 16 verbindet. In die Durchströmöffnung 78 kann auch eine hydraulische Anbindung 80 des Bremsflüssigkeitsreservoirs 22 an das zweite Befüllvolumen 16 münden. Optionalerweise weist die Ventileinrichtung 20 einen ersten Ventilkörper 82 auf, welcher eine Verjüngung 84 der Durchströmöffnung 78 in einer ersten Sperrstellung abdichtet, während bei einem Vorliegen des ersten Ventilkörpers 82 in einer ersten Durchströmstellung ein Flüssigkeitstransfer zwischen den beiden Befüllvolumen 12 und 16 über die Durchströmöffnung 78 gewährleistet ist. Außerdem kann die Ventileinrichtung 20 einen zweiten Ventilkörper 86 haben, welcher in einer zweiten Sperrstellung eine Mündungsöffnung 88 der hydraulischen Anbindung 80 des Bremsflüssigkeitsreservoirs 22 an das zweite Befüllvolumen 16 abdichtet, während bei einem Vorliegen des zweiten Ventilkörpers 86 in einer zweiten Durchströmstellung ein Flüssigkeitstransfer durch die Mündungsöffnung 88 zwischen dem zweiten Befüllvolumen 16 und dem Bremsflüssigkeitsreservoir 22 ausführbar ist.
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Der erste Ventilkörper 82 und der zweite Ventilkörper 86 können so aneinander angeordnet sein, dass sie bei einer Relativbewegung des Verstärkerkörpers 48 in Bezug zu dem Kolbenbauteil 30 eine gemeinsame Verstellbewegung relativ zu dem Kolbenbauteilen 30 (mit konstanten Abstand zueinander) ausführen. Vorzugsweise bewirkt eine gemeinsame Verstellbewegung der beiden Ventilkörper 82 und 86 relativ zu dem Kolbenbauteil 30 in eine einer Einbremsrichtung 90 des Kolbenbauteils 30 entgegen gerichtete Gegendruckrichtung 92 ein Verstellen des ersten Ventilkörpers 82 aus seiner ersten Durchströmstellung in die erste Sperrstellung und ein Verstellen des zweiten Ventilkörpers 86 aus seiner zweiten Sperrstellung in seine zweite Durchströmstellung. Entsprechend kann eine gemeinsame Verstellbewegung der beiden Ventilkörper 82 und 86 relativ zu dem Kolbenbauteil 30 in die Einbremsrichtung 90 ein Verstellen des ersten Ventilkörpers 82 aus seiner ersten Sperrstellung in seine erste Durchströmstellung und ein Verstellen des zweiten Ventilkörpers 86 aus seiner zweiten Durchströmstellung in seine zweite Sperrstellung bewirkten. In diesem Fall ist gewährleistet, dass bei einem Mitbewegen des Verstärkerkörpers 48 parallel zu dem Kolbenbauteil 30 der erste Ventilkörper 82 in seiner ersten Durchströmstellung und der zweite Ventilkörper 86 in seiner zweiten Sperrstellung vorliegen. Man kann dies auch so umschreiben, dass bei einem Einhalten eines minimalen Abstands a zwischen dem Kolbenbauteil 30 und dem Verstärkerkörper 48 die Ventileinrichtung 20 aufgrund der ersten Durchströmstellung des ersten Ventilkörpers 82 und der zweiten Sperrstellung des zweiten Ventilkörpers 86 in dem ersten Ventilzustand vorliegt. Da die Mitverstellbarkeit des Verstärkerkörpers 48 in dem minimalen Abstand a zu dem Kolbenbauteil 30 in der Regel nur bei gegebener Funktionsfähigkeit der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 gewährleistet ist, ist das in dieser Situation bevorzugte Vorliegen der Ventileinrichtung 20 in dem ersten Ventilzustand verlässlich realisiert.
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Demgegenüber nimmt der Abstand a bei einer Fahrerbremskraft Fb ungleich Null und bei einer Funktionsbeeinträchtigung der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 in der Regel zu. Dies bewirkt die oben schon beschriebene Verstellbewegung der beiden Ventilkörper 82 und 86 relativ zu dem Kolbenbauteil 30 in die Gegendruckrichtung 92 aufgrund ihrer Anbindung an dem Verstärkerkörper 48 über die Verbindungskomponente 76. Somit wird der erste Ventilkörper 82 aufgrund der Funktionsbeeinträchtigung der Bremskraftverstärkervorrichtung 46 aus seiner ersten Durchströmstellung in seine erste Sperrstellung verschoben, während der zweite Ventilkörper 86 auf analoge Weise aus seiner zweiten Sperrstellung in seine zweite Durchströmstellung verstellt wird. Dies bewirkt die oben schon beschriebene vorteilhafte Reduzierung des Einbremsvolumens der ersten Druckkammer des Hauptbremszylinders 10 auf das erste Befüllvolumen 12, bzw. die Abtrennung/Abschaltung des zweiten Befüllvolumens 16.
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Obwohl die vorliegende Erfindung in den oberen Absätzen anhand des Hauptbremszylinders 10 beschrieben ist, dessen Kolbenbauteil 30 (Primärkolben) auf zwei unabhängige Volumina/Befüllvolumen 12 und 16 wirkt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Ausbildung des Hauptbremszylinders 10 beschränkt. Stattdessen umfasst die Erfindung auch anders ausgebildete Hauptbremszylinder 10, deren Volumina mittels der Ventileinrichtung 20 kombiniert oder getrennt auf einen Bremskreis wirken können.
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Sofern die Ventileinrichtung 20 als zusätzliches Ventil ausgebildet ist, können auch standardgemäße Hauptbremszylinder 10 zum Realisieren der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Eine Umsetzung der Erfindung durch Umschalten eines mechanischen Ventils oder mehrere mechanischer Ventile ist ebenso möglich.
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6 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines Hauptbremszylinders.
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Das im Weiteren beschriebene Verfahren ist beispielsweise mittels einer der oben schon beschriebenen Ausführungsformen ausführbar. Die Ausführbarkeit des hier beschriebenen Verfahrens ist jedoch nicht auf die Verwendung der Ausführungsformen limitiert.
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In einem Verfahrensschritt S1 wird eine Größe einer Druckkammer eines Hauptbremszylinders auf zumindest ein mit Flüssigkeit befüllbares erstes Befüllvolumen des Hauptbremszylinders, dessen erste Größe durch Verstellen zumindest einer ersten Kolbenwand variierbar ist, und auf ein mit Flüssigkeit befüllbares zweites Befüllvolumen des Hauptbremszylinders, dessen zweite Größe durch Verstellen von zumindest einer zweiten Kolbenwand variierbar ist, festgelegt. Dies geschieht durch Freischalten einer ersten hydraulischen Verbindung zwischen dem ersten Befüllvolumen und dem zweiten Befüllvolumen und Unterbinden einer zweiten hydraulischen Verbindung zwischen dem zweiten Befüllvolumen und einem Bremsflüssigkeitsreservoir. Der Verfahrensschritt S1 kann dabei durch eine einteilig ausgebildete Ventileinrichtung oder durch eine Ventileinrichtung aus mehreren getrennt voneinander ausgebildeten Ventileinheiten ausgeführt werden.
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In einem weiteren Verfahrensschritt S2 wird die Größe der Druckkammer zumindest auf das mit der Flüssigkeit befüllbare erste Befüllvolumen festgelegt, während gleichzeitig der in dem zweiten Befüllvolumen vorliegende zweite Innendruck auf den Reservoirdruck (Atmosphärendruck) eingestellt wird. Dies geschieht durch Unterbinden der ersten hydraulischen Verbindung zwischen dem ersten Befüllvolumen und dem zweiten Befüllvolumen und Freischalten der zweiten hydraulischen Verbindung zwischen dem zweiten Befüllvolumen und dem Bremsflüssigkeitsreservoir.
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Das oben beschriebene Verfahren ist nicht auf eine Ausführung der Verfahrensschritte S1 und S2 in der angegebenen Reihenfolge limitiert. Stattdessen kann der Verfahrensschritt auch vor dem Verfahrensschritt S1 ausgeführt werden. Ebenso können die Verfahrensschritte S1 und S2 beliebig oft wiederholt werden.
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Durch Ausführen des Verfahrens können die oben schon beschriebenen Vorteile bewirkt werden. Auf eine erneute Beschreibung dieser Vorteile wird hier verzichtet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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