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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für eine Kraftfahrzeugbremsanlage umfassend einen elektrischen Antriebsmotor zur Bereitstellung einer Betätigungskraft für einen Hauptbremszylinder der Kraftfahrzeugbremsanlage in Abhängigkeit eines fahrerseitig oder automatisch vorgegebenen Bremsbefehls, eine zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und einem Eingangsglied des Hauptbremszylinders wirksam eingekoppelte Getriebeeinrichtung zur Übersetzung einer Antriebsbewegung des elektrischen Antriebsmotors in eine Translationsbewegung des Eingangsglieds, eine Druckstange zur Kopplung eines Bremspedals mit einem Eingangsglied des Hauptbremszylinders oder der Getriebeeinrichtung, und eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors im Hinblick auf die von diesem erzeugte Betätigungskraft.
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Ein solcher ist beispielsweise aus
DE 10 2007 032 501 A1 bekannt. Aufgrund der Verbindung des Bremspedals mit dem Hauptbremszylinder kann im Unterschied zu Systemen mit Pedalsimulator die vom Fahrer aufgebrachte Fußkraft unmittelbar dazu genutzt werden, um Bremsdruck im Hauptbremszylinder aufzubauen. Über den elektromechanischen Bremskraftverstärker kann dabei sowohl in Richtung der Fußkraft als auch in entgegengesetzter Richtung Kraft aufgebracht werden, um beispielsweise den Fahrer bei einem Bremsvorgang zu unterstützen oder die Rückstellung des Bremspedalhebels in dessen Ausgangsstellung zu fördern.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, den Gebrauchsnutzen eines solchen elektromechanischen Bremskraftverstärkers weiter zu erhöhen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird vorgeschlagen, in der Steuereinrichtung ein Betriebsmodus zu hinterlegen, in welchem über den elektrischen Antriebsmotor des elektromechanischen Bremskraftverstärkers eine schwingende Betätigungskraftkomponente bereitgestellt wird, welche derart gewählt ist, dass das Bremsverhalten des Kraftfahrzeugs hierdurch unbeeinflusst bleibt, jedoch am Bremspedal von einem Fahrer spürbar ist.
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Hierdurch kann ohne Zusatzmittel bei Bedarf ein Rütteln oder Vibrieren des Bremspedal erzeugt werden. Ein solches Rütteln oder Vibrieren kann dazu genutzt werden, den Fahrer auf bestimmte Umstände aufmerksam zu machen oder zu einem bestimmten Handeln zu animieren.
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Sofern hieraus eine geringfügige Veränderung der Bremskraft resultiert, ist festzustellen, dass diese so gering ist, dass sich in der Praxis keine merkliche Veränderung im Bremsverhalten ergibt, mit anderen Worten das Bremsverhalten des Kraftfahrzeug unbeeinflusst bleibt.
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Gemäß einer Ausführungsvariante weist der schwingende Anteil eine Frequenz im Bereich von 16 bis 50 Hz auf. Das Rütteln oder Vibrieren ist hierdurch auch akustisch wahrnehmbar. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Fahrer gerade keinen Kontakt mit dem Bremspedal hat und somit nicht in der Lage wäre, ein rein haptisches Signal überhaupt wahrzunehmen.
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Die schwingende Betätigungskraftkomponente kann einer von der Steuereinrichtung zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotor vorgegebenen Betätigungskraft in Abhängigkeit eines entsprechenden Steuersignals überlagert oder deaktiviert werden. Das Rütteln oder Vibrieren kann so in unterschiedlichen Fahrsituationen je nach Bedarf zu- und abgeschaltet werden. Hierdurch kann der Fahrer situationsabhängig beispielsweise gewarnt oder zu einem empfehlenswerten Verhalten veranlasst werden.
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Eine schwingende Betätigungskraftkomponente kann beispielsweise dann generiert werden, wenn eine Gefahrensituation mit nicht hinreichender Bremsbetätigung durch den Fahrer erkannt wird. Solche Gefahrensituationen sind beispielsweise ein unbeabsichtigtes Verlassen der Fahrspur, ein beabsichtigter Spurwechsel, bei dem ein versetzt folgendes Fahrzeug übersehen wird oder ein zu nahes Auffahren auf ein vorausfahrendes Fahrzeug. Entsprechende Erkennungseinrichtungen und Erkennungsalgorithmen sind im Fahrzeugbau allgemein bekannt und müssen daher nicht näher erläutert werden.
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Eine schwingende Betätigungskraftkomponente kann beispielsweise auch dann generiert werden, um einen Fahrer während eines autonomen Fahrbetriebs zur persönlichen Übernahme des Fahrbetriebs aufzufordern.
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Unter einem autonomen Fahrbetrieb wird vorliegend ein weitgehend selbständiges Fahren verstanden, bei welchem der Fahrer das Fahrzeug nicht ständig überwachen muss. Das Fahrzeug führt zumindest Funktionen wie Beschleunigen, Abbremsen, Spurhalten und Spurwechsel automatisch durch. Bei Bedarf kann der Fahrer, beispielsweise innerhalb einer Vorwarnzeit, vom Fahrzeug aufgefordert werden, das Führen des Fahrbetriebs zu übernehmen. Ein solche Aufforderung kann unter anderem durch ein Rütteln oder Vibrieren des Bremspedals ergehen. Dies kann gegebenenfalls auf Aufforderungen beschränkt werden, welche eine aktive Bremsbetätigung durch den Fahrer ratsam erscheinen lassen, so dass die Aufmerksamkeit des Fahrers gleich auf die zu treffende Maßnahme gelenkt wird.
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Eine schwingende Betätigungskraftkomponente kann beispielsweise auch generiert werden, um während eines Einparkvorgangs über die schwingende Betätigungskraftkomponente die Annäherung an ein Hindernis zu signalisieren. Über eine Veränderung der Frequenz kann gegebenenfalls auch eine quantitative Information über den aktuellen Abstand bereitgestellt werden.
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Ferner ist es möglich, eine am Fahrzeug vorhandene Müdigkeitserkennung in Verbindung mit einem Rütteln oder Vibrieren des Bremspedals zu verbinden, um den Fahrer bei erkannter Müdigkeit besser zu warnen. Ein Rütteln oder Vibrieren kann in einem solchen Fall beispielsweise sowohl am Lenkrad als auch am Bremspedal erzeugt werden.
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Weiterhin kann im Kraftübertragungsweg zwischen dem Hauptbremszylinder einerseits und dem elektrischen Antriebsmotor und der Druckstange andererseits eine schaltbare Kupplung angeordnet sein, welche in geöffnetem Zustand den Hauptbremszylinder von dem elektrischen Antriebsmotor und der Druckstange entkoppelt, wobei im geöffneten Zustand der Kupplung der Antriebsmotor derart angesteuert wird, um mittels der Druckstange das Bremspedal in eine niedergedrückte Stellung zu überführen.
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Diese Funktion kann dazu genutzt werden, dem Fahrer beim Ein- und/oder Aussteigen mehr Fußraumfreiheit zur Verfügung zu stellen und/oder eine Personalisierung der Sitz- und Bremspedalsituation zu ermöglichen.
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Ferner kann während eines autonomen Fahrbetriebs das Bremspedal mittels des elektrischen Antriebsmotors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers in eine niedergedrückte Stellung überführt werden und bis zur Beendigung des autonomen Fahrbetriebs in dieser niedergedrückten Stellung verbleiben.
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Eine solche Funktionalität während eines autonomen Fahrbetriebs kann auch mittels anderer Aktuatoren verwirklich werden.
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Das vorstehend erläuterte Niederdrücken des Bremspedalhebels kann auch ohne die eingangs erläuterte Rüttel- oder Vibrationsfunktion verwirklicht werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 ein mögliches erstes Ausführungsbeispiel für einen zwischen einem Bremspedal und einem Hauptbremszylinder einer Fahrzeugbremsanlage eingekoppelten elektromechanischen Bremskraftverstärker, und in
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2 ein mögliches zweites Ausführungsbeispiel für einen zwischen einem Bremspedal und einem Hauptbremszylinder einer Fahrzeugbremsanlage eingekoppelten elektromechanischen Bremskraftverstärker.
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Die den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich jeweils auf einen elektromechanischen Bremskraftverstärker 1 zum Einbau zwischen einem Bremspedal 2 und einem Hauptbremszylinder 3 einer nicht näher dargestellten, jedoch an sich bekannten Fahrzeugbremsanlage mit zwei unabhängigen Bremskreisen B1 und B2. Der Hauptbremszylinder 3 weist als Eingangsglied einen ersten Kolben 4 auf, welcher gegebenenfalls mittels einer in Richtung des Bremskraftverstärkers 1 weisenden Kolbenstange 5 ausgeführt sein kann.
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Der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 weist einen elektrischen Antriebsmotor 6 zur Erzeugung einer Betätigungskraft für der Hauptbremszylinder 3 in Abhängigkeit eines fahrerseitig oder automatisch vorgegebenen Bremsbefehls auf. Zwischen dem elektrischen Antriebsmotor 6 und dem Kolben 4 bzw. der Kolbenstange 5 ist eine Getriebeeinrichtung 7 eingekoppelt, welche die rotatorische Antriebsbewegung des Antriebsmotors 6 in eine Translationsbewegung des Kolbens 4 übersetzt.
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Die Getriebeeinrichtung 7 ist derart an den Kolben 4 und die Kolbenstange 5 angeschlossen, dass sowohl eine Übertragung von Druckkräften als auch von Zugkräften zum Bremspedal 2 hin möglich ist. Bei einer Bremspedalbetätigung drückt ein Ausgangsglied der Getriebeeinrichtung 7 die Kolbenstange 5 und den Kolben 4 in Richtung des Hauptbremszylinders 3, das heißt in 1 nach links. Dazu kann die vom Fahrer am Bremspedal 2 aufgebrachte Pedalkraft beispielsweise mit einem Kraftsensor gemessen werden. Entsprechende Signale werden – gegebenenfalls im Kontext weiterer Fahrzeugparameter – in einer Steuereinrichtung 8 ausgewertet, welche den elektrischen Antriebsmotor 6 ansteuert, so dass dieser entsprechend bestromt wird. Das Antriebsmoment des elektrischen Antriebsmotors 6 wird über die Getriebeeinrichtung 7 als Verstärkungskraft an dem ersten Kolben 5 des Tandem-Hauptbremszylinders 3 zusammen mit der vom Fahrer am Bremspedal 2 aufgebrachten Fußkraft des Fahrers zur Wirkung gebracht, um einen entsprechenden Bremsdruck in den Bremskreisen B1 und B2 zu erzeugen. Ein zweiter Kolben 9 in Form eines Schwimmkolbens überträgt dazu innerhalb des Hauptbremszylinders 3 den Druck im ersten Bremskreis B1 auf den zweiten Bremskreis B2.
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Die Fußkraft des Fahrers wird über eine Druckstange
10 eingebracht, welche sich von dem Bremspedal
2 in Richtung des Hauptbremszylinders
3 erstreckt. Vorliegend ist beispielhaft die Druckstange
10 mit einer mit dem elektrischen Antriebsmotor
6 gekoppelten Eingangsseite der Getriebeeinrichtung
7 gekoppelt. Wird das Bremspedal
2 betätigt, so wird die Druckstange
10 axial verlagert und bewirkt an der Eingangsseite der Getriebeeinrichtung
7 ein Drehmoment, welches dem Antriebsmoment des elektrischen Antriebsmotors
6 hinzuaddiert wird. Jedoch kann die Druckstange
10 auch an der Ausgangsseite der Getriebeeinrichtung
7 angekoppelt werden. Entsprechende Beispiele für die Einbindung eines elektrischen Antriebsmotors
6 über ein Getriebeeinrichtung
7 mit einer Druckstange
10 sind beispielsweise in
DE 10 2014 226 248 A1 und
DE 10 2014 226 255 A1 beschrieben, deren diesbezüglicher Inhalt ausdrücklich in die vorliegende Anmeldung einbezogen wird.
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Es können jedoch auch andere Getriebetypen als dort offenbart zum Einsatz kommen, welche eine Übersetzung einer rotatorischen Bewegung des elektrischen Antriebsmotors
6 in eine translatorischen Antriebsbewegung gestatten. Lediglich beispielhaft sei hier auf
DE 10 2007 032 501 A1 verweisen, wo über einen Kugelgewindetrieb die Betätigungskraft des elektrischen Antriebsmotors
6 auf die Druckstange
10 bzw. ein Eingangsglied des Hauptbremszylinders
3 übertragen wird.
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Bei einem Ausfall des elektrischen Antriebsmotors 6 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 1 oder des gesamten Fahrzeugbordnetzes ist eine Betätigung der Fahrzeugbremsanlage allein mit der Fußkraft des Fahrers möglich. Die am Bremspedal 2 aufgebrachte Fußkraft wird stets über die Druckstange 10 auf den Kolben 5 übertragen.
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Das in 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel durch das Vorhandensein einer zusätzlichen Kupplung 11. Diese ist als schaltbare Kupplung ausgebildet und zwischen dem Hauptbremszylinder 3 einerseits und dem elektrischen Antriebsmotor 6 und der Druckstange 10 andererseits angeordnet. Hierdurch kann die Kraftübertragung vom elektrischen Antriebsmotor 6 und der Druckstange 10 zum Hauptbremszylinder 3 unterbrochen werden. Die Ansteuerung kann auch hier über die Steuereinrichtung 8 vorgenommen sein.
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Mit elektromechanischen Bremskraftverstärkern 1 der vorstehend erläuterten Art lassen sich die nachfolgend näher erläuterten Funktionalitäten verwirklichen. Entsprechende Algorithmen sind vorzugsweise in der Steuereinrichtung 8 hinterlegt und werden situationsabhängig abgerufen.
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Insbesondere kann in der Steuereinrichtung 8 ein Betriebsmodus hinterlegt sein, in welchem über den elektrischen Antriebsmotor 6 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 1 eine schwingende Betätigungskraftkomponente bereitgestellt wird. Diese schwingende Betätigungskraftkomponente ist derart gewählt, dass das Bremsverhalten des Kraftfahrzeugs hierdurch praktisch unbeeinflusst bleibt, jedoch am Bremspedal 2 vom Fahrer spürbar ist. Betätigt der Fahrer das Bremspedal 2, so nimmt dieser die schwingende Betätigungskraftkomponente als ein Rütteln oder Vibrieren wahr.
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Dieses Rütteln oder Vibrieren wird allein durch den elektrischen Antriebsmotor 6 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 1 bereitgestellt, so dass hierfür keine zusätzliche Aktuatorik am Fahrzeug benötigt wird. Es kann in unterschiedlichen Fahrsituationen zugeschaltet werden, um den Fahrer situationsabhängig beispielsweise zu warnen oder zu einem empfehlenswerten Verhalten zu animieren. Eine Beeinflussung des Bremsverhaltens des Fahrzeugs ist mit dem Rütteln oder Vibrieren nicht verbunden. Dieses dient vielmehr vor allem dazu, die Aufmerksamkeit des Fahrers zu erregen. Gleichwohl schließ dies nicht aus, dass beispielsweise parallel ein Notbremsassistent aktiviert wird, d.h. über den elektrischen Antriebsmotor eine bestimmte Betätigungskraft für die Abbremsung des Kraftfahrzeugs generiert wird. Diese Betätigungskraft ist jedoch unabhängig von der gegebenenfalls überlagerten schwingenden Betätigungskraftkomponente und wird durch letztere nicht beeinflusst.
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Die schwingende Betätigungskraftkomponente kann somit in der Steuereinrichtung 8 einer zur Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors 6 vorgegebenen Betätigungskraft überlagert werden. Dies kann beispielsweise durch ein Steuersignal veranlasst werden, welches beispielsweise im Rahmen eines an sich bekannten Algorithmus zur Erkennung bestimmter Fahrsituationen, wie beispielsweise einer Notbremsung, einem unbeabsichtigten Verlassen der Fahrspur oder einem Spurwechsel mit Kollisionsgefahr, generiert wird. Ist die betreffende Fahrsituation nicht mehr gegeben, wird die schwingende Betätigungskraftkomponente wieder deaktiviert.
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Hat der Fahrer keinen Fußkontakt zum Bremspedal 2, kann ein Rütteln oder Vibrieren haptisch von diesem nicht erfasst werden. Um die Erregung auch akustisch wahrzunehmen, kann der schwingende Anteil eine Frequenz im Bereich von 16 bis 50 Hz aufweisen. Hiermit kann ein Aufmerksamkeitseffekt über das Bremspedal 2 auch dann erzeugt werden, wenn der Fahrer den Fuß gerade nicht auf dem Bremspedal 2 hat.
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Das Rütteln oder Vibrieren kann beispielsweise dann aktiviert werden, wenn eine Gefahrensituation mit nicht hinreichender Bremsbetätigung durch den Fahrer erkannt wird.
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Es kann dazu genutzt werden, um einen Fahrer während eines autonomen Fahrbetriebs zur persönlichen Übernahme des Fahrbetriebs aufzufordern.
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Ferner kann das Rütteln oder Vibrieren dazu genutzt werden, um während eines Einparkvorgangs über die schwingende Betätigungskraftkomponente die Annäherung an ein Hindernis zu signalisieren. Durch eine Frequenzänderung kann zudem eine Information über den verbleibenden Abstand vermittelt werden. So kann beispielsweise eine höher werdende Frequenz auf einen kleiner werdenden Abstand hinweisen.
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Diese Funktionalitäten lassen sich sowohl bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als auch bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verwirklichen.
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Weiterhin bietet in das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel die Möglichkeit, den elektrischen Antriebsmotor 6 zum Verbringen des Bremspedals 2 in eine niedergedrückte Stellung zu nutzen, so dass der Freiraum in Fußbereich des Fahrers vergrößert wird. Dies ist beispielsweise beim Ein- und Aussteigen vorteilhaft. Zudem kann bei einem autonomen Fahrbetrieb der Komfort für den Fahrer verbessert werden, wenn das Bremspedal 2 hierbei in der niedergedrückten Stellung verbleibt.
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Dazu wird die im Kraftübertragungsweg zwischen dem Hauptbremszylinder 3 einerseits und dem elektrischen Antriebsmotor 6 und der Druckstange 10 andererseits angeordnete Kupplung 11 geöffnet. Im geöffnetem Zustand der Kupplung 11 ist der Hauptbremszylinder 3 von dem elektrischen Antriebsmotor 6 und der Druckstange 10 entkoppelt. Eine Betätigung des elektrischen Antriebsmotor 6 und der Druckstange 10 erzeugt in diesem Zustand keine Bremskraft im Hauptbremszylinder 3. Im geöffneten Zustand der Kupplung 11 wird der elektrische Antriebsmotor 6 derart angesteuert, um beispielsweise mittels der Druckstange 10 das Bremspedal 2 in die niedergedrückte Stellung zu überführen.
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Nach Beendigung eines Ein- oder Aussteigvorgangs durch den Fahrer werden das Bremspedal 2 in seine normale Ruhestellung zurückgefahren und die Kupplung 11 geschlossen. Der Fahrer kann nun die Fahrzeugbremsanlage in gewohnter Art und Weise betätigen.
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Erfolgt das Niederhalten des Bremspedals 2 während eines autonomen Fahrbetriebs, wird die vorgenannte Prozedur bei einer Beendigung desselben abgewickelt.
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Ein Niederhalten des Bremspedals 2 während eines autonomen Fahrbetriebs kann gegebenenfalls auch über eine zusätzliche Aktuatorik, d.h. gerade nicht mittels des elektrischen Antriebsmotors 6 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 1 bewerkstelligt werden.
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Im letztgenannten Fall kann die Kupplung 11 auch an anderer Stelle als oben erläutert und in 2 dargestellt angeordnet werden oder auch entfallen.
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Beispielsweise kann das Niederhalten des Bremspedals 2 während eines autonomen Fahrbetriebs durch eine in ihrer Länge motorisch verstellbare Druckstange oder durch eine mittels eines Aktuators veranlasste Verlagerung des Drehpunkts des Bremspedalhebels erzielt werden.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele und Abwandlungen dienen vor allem dazu dazu, die Ausführbarkeit der Erfindung zu belegen. Technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiter Einzelmerkmale erläutert wurden, können auch unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, selbst wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf die konkret beschrieben Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektromechanischer Bremskraftverstärker
- 2
- Bremspedal
- 3
- Hauptbremszylinder
- 4
- Kolben
- 5
- Kolbenstange
- 6
- elektrischer Antriebsmotor
- 7
- Getriebeeinrichtung
- 8
- Steuereinrichtung
- 9
- Schwimmkolben
- 10
- Druckstange
- 11
- Kupplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007032501 A1 [0002, 0026]
- DE 102014226248 A1 [0025]
- DE 102014226255 A1 [0025]
