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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen einer Nulllage eines Bremspedals eines Bremssystems eines Fahrzeugs und ein Bremssystem.
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Hydraulische Bremssysteme in Fahrzeugen werden üblicherweise mit Vakuum-Bremskraftverstärkern betrieben. Ein dafür benötigter Unterdruck wird dabei in der Regel von Verbrennungsmotoren oder motorseitig angetriebenen Vakuumpumpen bereitgestellt.
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Bei Fahrzeugen mit elektromotorischen oder hybridischen Antrieben steht eine Unterdruckversorgung über einen Verbrennungsmotor nicht konstant zur Verfügung. Um dennoch eine verlässliche Verzögerung eines Fahrzeugs zu ermöglichen, werden vakuumunabhängige Bremssysteme verwendet.
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Bspw. kann ein vakuumabhängiges Bremssystem derart ausgestaltet sein, dass eine Bremsung nicht mehr direkt durch eine Betätigung eines Bremspedals durch einen Fuß eines Fahrers ausgelöst wird. Dazu wird im Normalbetrieb, d. h. in einem Betrieb ohne Systemfehler, das Bremspedal hydraulisch von jeweiligen Bremsen entkoppelt. Dabei wird ein Pedalgefühl bzw. eine Rückmeldung beim Betätigen des Bremspedals an den Fahrer mittels eines Pedalsimulators generiert und nur im Fehlerfall dem Fahrer ein mechanisch-hydraulischer Durchgriff zum Betätigen der Bremsen ermöglicht. Eine derartige hydraulische Entkopplung des Fahrers vom Bremsvorgang bietet neue technische Möglichkeiten, wie bspw. eine Verstellung einer Nulllage des Bremspedals.
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Eine Pedalstellung bzw. eine Nulllage eines Bremspedals anzupassen, kann aus verschiedenen Gründen sinnvoll sein. Meist wird die Nulllage eines Bremspedals aus ergonomischen Gründen, bspw. zum Verbessern einer Bedien- und Erreichbarkeit des Bremspedals, insbesondere bei Fahrzeugen, bei denen eine hohe Verzögerung bei einem Lösen des Fahrpedals erfolgt, angepasst. Eine derartige Verzögerung bei einem Lösen des Fahrpedals, wie es bspw. bei einer Schubverzögerung oder Schubnachbildung vorkommt, ist besonders für Fahrzeuge mit elektrischen Antrieben typisch. Tritt der Fahrer während einer Schubverzögerung auf das Bremspedal, so überbremst er meist, da die Nulllage des Bremspedals und die Pedalkraft an diesem Punkt nicht den für diese Verzögerung gewohnten Pedalkräften und Pedalwegen entspricht, die der Fahrer bei einer Bremsung ohne Schubverzögerung oder Schubnachbildung erwarten würde. Vorteilhaft wäre es in diesem Fall bei einer Schubverzögerung das Bremspedal auf eine Position zu bewegen, die der Verzögerung entspricht, die zu erwarten wäre, wenn nur mittels des Bremspedals, d. h. ohne Schubverzögerung oder Schubnachbildung, gebremst würde.
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Heute werden mechanische Vorrichtungen zur Verstellung von Pedalen verwendet, die sehr aufwendig, anfällig und teuer sind.
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In der deutschen Druckschrift
DE 103 34 191 A1 wird eine verstellbare Pedalanordnung mit einer translatorischen Verstelleinheit und einer rotatorischen Verstelleinheit offenbart.
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Die deutsche Druckschrift
DE 10 2013 224 313 A1 offenbart ein vakuumunabhängiges Bremssystem für ein Fahrzeug.
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Aus der
DE 10 2012 201 515 A1 sind eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder, welcher mit zumindest einem Bremskreis mit zumindest einer hydraulisch betätigbaren Radbremse trennbar verbunden ist, einem hydraulisch betätigbaren, mit dem Hauptbremszylinder verbundenen oder verbindbaren Pedalwegsimulator, einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung, welche mit dem Bremskreis trennbar verbunden ist, und einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit sowie ein Verfahren zum Betrieb der Bremsanlage bekannt. In dem Verfahren wird bei einer Betätigung des Bremspedals der Bremskreis in einem ersten Betriebsmodus mit einem Druck der Druckbereitstellungseinrichtung und in einem zweiten Betriebsmodus mit dem Druck des Hauptbremszylinders beaufschlagt, und bei einem Übergang von dem zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus wird während einer Betätigung des Bremspedals der Betätigungsweg des Bremspedals elektronisch gesteuert oder geregelt verstellt.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorgestellten Erfindung, einen mechanisch robusten und gewichtsoptimierten Mechanismus zum Verstellen einer Nulllage eines Bremspedals bereitzustellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Verstellen einer Nulllage eines Bremspedals eines mindestens einen Primärkolben und mindestens einen Sekundärkolben umfassenden Bremssystems eines Fahrzeugs vorgestellt, bei dem mindestens ein zwischen einem Hauptbremszylinder und jeweiligen Radbremsen des Bremssystems angeordnetes Trennventil geöffnet wird, um ein Volumen an Bremsflüssigkeit in einem Sekundärkreis des Bremssystems zu reduzieren, und bei dem das mindestens eine Trennventil, nachdem das Volumen an Bremsflüssigkeit des Sekundärkreises um einen vorgegebenen Volumenanteil reduziert wurde, wieder geschlossen wird, wodurch das Bremspedal in eine neue Nulllage bewegt wird. Erfindungsgemäß ist der mindestens eine Primärkolben an den mindestens einen Sekundärkolben gefesselt.
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Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen.
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Das vorgestellte Verfahren dient insbesondere zum Verstellen einer Nulllage eines Bremspedals eines Bremssystems eines Fahrzeugs. Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Volumen an Bremsflüssigkeit in einem Sekundärkreis, d. h. in einem Schwimmkreis, des Bremssystems reduziert wird, so dass sich ein Druckpunkt zum Aufbau von Bremsdruck an jeweiligen Bremsen des Fahrzeugs verschiebt und das Bremspedal entsprechend in eine neue Nulllage bewegt wird bzw. bewegt werden kann.
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Um ein in einem Sekundärkreislauf eines Bremssystems befindliches Volumen an Bremsflüssigkeit zu reduzieren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens ein in dem Sekundärkreislauf angeordnetes Trennventil geöffnet wird, um ein vorgegebenes Volumen an Bremsflüssigkeit abzulassen oder abzusaugen, und anschließend wieder geschlossen wird.
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Unter einer Nulllage ist im Kontext der vorliegenden Erfindung eine Position eines Bremspedals zu verstehen, in der keine Bremswirkung durch ein dem Bremspedal zugeordnetes Bremssystem erzeugt wird und in die das Bremspedal nach einer Bremsung zurückbewegt wird.
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Das vorgestellte Verfahren basiert auf dem Prinzip, dass eine Ruhelage, d. h. eine eigene Nulllage, eines Sekundärkolbens eines Tandembremszylinders, durch die erfindungsgemäß vorgesehene Reduktion des Volumens an Bremsflüssigkeit im Sekundärkreis verändert wird. Dadurch bedingt verändert sich auch eine eigene Nulllage eines Primärkolbens des Tandembremszylinders und schließlich die Nulllage des mit dem Primärkolben verbundenen Bremspedals. Dazu kann vorgesehen sein, dass der Primärkolben, der Sekundärkolben und das Bremspedal miteinander verbunden sind.
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Unter einem Tandemzylinder ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Hauptbremszylinder zum Erzeugen von Bremsdruck in einem Bremssystem mit einem Primärkolben zum Versorgen eines Primärkreises des Bremssystems mit Bremsdruck und einem Sekundärkolben zum Versorgen eines Sekundärkreises des Bremssystems mit Bremsdruck zu verstehen.
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Das vorgestellte Verfahren kann an jedem Bremssystem durchgeführt werden, das einen Tandembremszylinder und ein Trennventil umfasst. Dabei kann das Trennventil an jeder Stelle eines Sekundärkreises eines jeweiligen Bremssystems zwischen dem Tandembremszylinder und einer jeweiligen Bremse angeordnet sein.
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In einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass aus dem Sekundärkreislauf entnommene Bremsflüssigkeit in einem Ausgleichsbehälter gesammelt und zu einem späteren Zeitpunkt wieder in den Sekundärkreislauf eingebracht wird.
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Um aus dem Sekundärkreislauf verdrängte bzw. abgesaugte Bremsflüssigkeit aufzufangen, kann bspw. ein Auffangbehälter vorgesehen sein, aus dem ggf. für eine Verstellung einer Nulllage eines Bremspedals zuvor verdrängte Bremsflüssigkeit bspw. über das mindestens eine erfindungsgemäß vorgesehene Trennventil wieder zurück in den Sekundärkreislauf gesaugt oder gepresst werden kann.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass als Bremssystem ein vakuumunabhängiges Bremssystem verwendet wird.
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Das vorgestellte Verfahren eignet sich insbesondere zum Verstellen einer Nulllage eines Bremspedals eines vakuumunabhängigen Bremssystems, da bei einem vakuumunabhängigen Bremssystem das Bremspedal im Normalbetrieb hydraulisch von einem Bremskreislauf entkoppelt ist und lediglich zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung an einen Fahrer mittels eines Pedalsimulators verwendet wird.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Federkraft von mindestens einer in einem Primärkreis des Bremssystems angeordneten Feder zum Bewegen mindestens eines Primärkolbens des Bremssystems derart gewählt wird, dass der mindestens eine Primärkolben höchstens bis zu einem Punkt bewegt wird, an dem der mindestens eine Primärkolben das Bremspedal in der neuen Nulllage kontaktiert.
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Um ein Zurückbewegen eines Bremspedals nach einer Reduktion eines Volumens an Bremsflüssigkeit in einem Sekundärkreislauf eines Bremssystems in eine vor der Reduktion anliegende Nulllage des Bremspedals aufgrund einer zum Zurückbewegen eines Primärkolbens vorgesehenen Feder zu verhindern, muss die Feder derart gewählt werden, dass diese eine Federkraft aufweist, die den Primärkolben bspw. lediglich bis zu einer Position vor der neuen Nulllage oder maximal bis zu der neuen Nulllage zurückbewegt. Dazu kann eine Federkraft der Feder bspw. mittels einer Schraube dynamisch eingestellt werden oder eine Gegenkraft zu der Federkraft bereitgestellt werden. Selbstverständlich kann die Federkraft der Feder auch derart gewählt werden, dass diese lediglich dazu ausreicht, den Primärkolben maximal bis zu einer Position vor der neuen Nulllage zurück zu bewegen, so dass das Bremspedal durch den Primärkolben nicht aus seiner neuen Nulllage verdrängt bzw. fortbewegt wird.
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In dem vorgestellten Verfahren ist der mindestens eine Primärkolben an den mindestens einen Sekundärkolben gefesselt.
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Um einen jeweiligen Primärkolben daran zu hindern, sich in eine ursprüngliche, d. h. eine vor einer Reduktion eines Volumens an Bremsflüssigkeit in einem Sekundärkreislauf eines jeweiligen Bremssystems, vorgesehene Ruheposition zu bewegen, ist der Primärkolben mit dem Sekundärkolben mittels einer Fesselung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, verbunden. Dazu kann bspw. eine flexible Verbindung zwischen Primär- und Sekundärkolben vorgesehen sein, die maximal bis zu einer Länge gestreckt werden kann, in der der Primärkolben höchstens bis zu einer Position bewegt werden kann, in der das Bremspedal in der neuen Nulllage verbleibt.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass der vorgegebene Volumenanteil der Bremsflüssigkeit des Sekundärkreises durch eine Bremspedalbetätigung aus dem Sekundärkreis gepresst wird.
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Um ein Volumen an Bremsflüssigkeit in einem Sekundärkreis eines Bremssystems möglichst einfach und robust bzgl. technischer Fehler zu reduzieren, eignet sich die Verwendung von durch ein Bremspedal des Bremssystems bereitgestelltem Druck. Dies bedeutet, dass um das Volumen an Bremsflüssigkeit in dem Sekundärkreislauf zu reduzieren und entsprechend das Bremspedal in eine neue Nulllage zu bewegen, das Bremspedal gedrückt wird, während das erfindungsgemäß vorgesehene mindestens eine Trennventil geöffnet ist. Durch eine Bewegung des Bremspedals baut sich in dem Sekundärkreis ein Druck auf, der dazu führt, dass Bremsflüssigkeit durch das mindestens eine Trennventil aus dem Sekundärkreis herausgepresst wird. Nachdem das Volumen in dem Sekundärkreis auf einen vorgegebenen Wert, der einer vorgegebenen Nulllage des Bremspedals entspricht, reduziert wurde, wird das mindestens eine Trennventil wieder geschlossen und der Sekundärkreis kann zur Betätigung einer Bremse mit dem reduzierten Volumen an Bremsflüssigkeit verwendet werden. Ein derartiges Verfahren zum Einstellen einer Nulllage eines Bremspedals ist leise, technisch robust und wartungsfrei.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass der vorgegebene Volumenanteil der Bremsflüssigkeit des Sekundärkreises durch einen aktiven Druckaufbau eines Druckerzeugers des Bremssystems aus dem Sekundärkreis gepresst wird.
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Selbstverständlich kann die erfindungsgemäß vorgesehene Reduktion des Volumens an Bremsflüssigkeit in einem Sekundärkreislauf eines jeweiligen Bremssystems auch unabhängig von einer Bewegung eines Bremspedals des Bremssystems bspw. mittels eines automatischen Druckerzeugers, wie bspw. einer Pumpe oder eines einen Sekundärkolben des Bremssystems bewegenden Mechanismus erfolgen.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass der vorgegebene Volumenanteil der Bremsflüssigkeit des Sekundärkreises aus dem Sekundärkreis herausgesaugt wird.
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Um die erfindungsgemäß vorgesehene Reduktion des Volumens an Bremsflüssigkeit in einem Sekundärkreis eines Bremssystems zu erreichen, kann die Bremsflüssigkeit auch bspw. durch einen Umkehrbetrieb einer Druckerzeugungseinheit herausgesaugt werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass das mindestens eine Trennventil in Abhängigkeit eines aktuellen Zustands des Fahrzeugs geöffnet oder geschlossen wird.
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Um eine Nulllage eines Bremspedals an einen aktuellen Zustand eines jeweiligen Fahrzeugs anzupassen und dadurch bspw. einen Defekt an einer Bremsanlage an einen Nutzer des Fahrzeugs zu melden, kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäß vorgesehene mindestens eine Trennventil in Abhängigkeit eines aktuellen Zustands bzw. eines geänderten Zustands des Fahrzeugs geöffnet wird. Dazu kann bspw. vorgesehen sein, dass das mindestens eine Trennventil eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, mittels derer ein Öffnungs- bzw. Schließverhalten des mindestens einen Trennventils einzustellen ist.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Bremssystem mit mindestens einem Primärkolben und mindestens einem Sekundärkolben, einem in seiner Nulllage verstellbaren Bremspedal und mindestens einem zwischen einem Hauptbremszylinder und jeweiligen Radbremsen des Bremssystems angeordneten Trennventil, wobei das mindestens eine Trennventil dazu konfiguriert ist, sich in Abhängigkeit eines Steuerbefehls zu öffnen, um ein Volumen an Bremsflüssigkeit in einem Sekundärkreis des Bremssystems zu reduzieren, und wobei das mindestens eine Trennventil weiterhin dazu konfiguriert ist, sich, nachdem das Volumen an Bremsflüssigkeit des Sekundärkreises um einen vorgegebenen Volumenanteil, der in Abhängigkeit einer neuen Nulllage des Bremspedals gewählt wurde, reduziert wurde, wieder zu schließen.
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Das vorgestellte Bremssystem dient zur Durchführung des vorgestellten Verfahrens.
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In einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Bremssystems ist vorgesehen, dass das mindestens eine Trennventil eine Schnittstelle zur Ansteuerung durch ein Steuergerät aufweist, wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, den Steuerbefehl zum Öffnen und Schließen des mindestens einen Trennventils in Abhängigkeit einer vorgegebenen Nulllage des Bremspedals zu ermitteln und über die Schnittstelle an das mindestens eine Trennventil zu übermitteln.
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Um eine Nulllage eines Bremspedals eines jeweiligen Bremssystems dynamisch in Abhängigkeit eines Fahrzeugparameters bzw. eines Zustands des Fahrzeugs anzupassen, ist vorgesehen, dass das mindestens eine erfindungsgemäß vorgesehene Trennventil dynamisch zu öffnen und zu schließen ist. Um ein Öffnungs- oder Schließverhalten des mindestens einen Trennventils zu kontrollieren, eignet sich eine Schnittstelle an dem mindestens einen Trennventil, mittels derer entsprechende Steuerbefehle, die bspw. von einem Steuergerät des Fahrzeugs bereitgestellt werden, an das mindestens eine Trennventil zu übertragen bzw. übertragbar sind.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass das Bremssystem mindestens eine elektrische Maschine umfasst, mittels derer ein rekuperationsbasierter Bremsvorgang durchzuführen ist, und wobei die vorgegebene Nulllage des Bremspedals in Abhängigkeit einer Verzögerungsleistung der elektrischen Maschine ermittelt wird.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremssystems.
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In 1 ist ein Bremssystem 1 mit einem Sekundärkreis 3, d. h. einem Schwimmkreis, und einem Tandembremszylinder 5, in dem ein Sekundärkolben 7 und ein Primärkolben 9 angeordnet sind, dargestellt. Weiterhin umfasst das Bremssystem 1 ein Bremspedal 11 und hydraulische Bremsen 13, 15, 17 und 19 sowie ein Trennventil 21 und einen Pedalsimulator 23 zum Simulieren eines Bremsdrucks bei einem Bremsvorgang.
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Um eine Nulllage des Bremspedals 11 zu verändern und den Ausfall einem Fahrer mitzuteilen, wird das Trennventil 21 geöffnet. Nachdem das Trennventil 21 geöffnet wurde, wird beim Betätigen des Bremspedals 11 durch den Fahrer, wie durch Pfeil 25 angedeutet, ein Druck in dem Sekundärkreis 3 aufgebaut, der bewirkt, dass Bremsflüssigkeit über das Trennventil 21 aus dem Sekundärkreislauf 3 verdrängt wird. Das Trennventil 21 bleibt dabei solange geöffnet bis ein vorgegebenes Volumen an Bremsflüssigkeit aus dem Sekundärkreis 3 verdrängt wurde. Anschließend wird das Trennventil 21 wieder geschlossen.
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Alternativ ist es denkbar, dass das vorgegebene Volumen an Bremsflüssigkeit bspw. durch einen Umkehrbetrieb einer Druckerzeugungseinheit 28 aus dem Sekundärkreislauf 3 herausgesaugt wird.
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Es ist vorgesehen, dass, bspw. zum Verstellen des Bremspedals 11, das Trennventil 21 geöffnet wird. Weiterhin werden mittels einer Befederung des Sekundärkreises 3 der Primärkolben 9 und der Sekundärkolben 7 in eine hintere Endposition bewegt, so dass dem Fahrer ein maximales Bremsflüssigkeitsvolumen für eine Verzögerung zur Verfügung steht.
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Das vorgegebene Volumen an Bremsflüssigkeit, das aus dem Sekundärkreis 3 verdrängt bzw. aus dem Sekundärkreis 3 herausgesaugt wird, ist derart gewählt, dass sich das Bremspedal 11 in eine neue Nulllage bewegt. Dies bedeutet, dass aufgrund des reduzierten Volumens an Bremsflüssigkeit eine Ruheposition des Sekundärkolbens 7 um eine bestimmte Länge verschoben wird. Da der Primärkolben 9 über eine Fesselung 27 in Form einer mechanischen Verbindung mit dem Sekundärkolben 7 verbunden ist, verschiebt sich auch eine Ruheposition des Primärkolbens 9 und, dadurch bedingt die Nulllage des Bremspedals 11 in Abhängigkeit der Länge der Verschiebung der Ruheposition des Sekundärkolbens 7.
