DE102017221055A1 - Brake system for motor vehicles with Fußeinklemmschutz - Google Patents
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Abstract
Bremssystem (2) für Kraftfahrzeuge, umfassend hydraulisch betätigbare Radbremsen (50, 52, 54, 56), die über Bremsleitungen mit Druck beaufschlagbar sind; ein Bremspedal (6) sowie eine mit dem Bremspedal gekoppelte Pedaldruckstange (300), die beim Ausüben von Druck auf das Bremspedal (6) in einer hauptbremszylinderbezogen axialen Betätigungsrichtung eine Betätigungskraft auf einen Hauptbremszylinder (10) ausübt; einen Hauptbremszylinder (10), über den Bremsleitungen (180, 182) mit Druck beaufschlagbar ist, mit einem Hauptbremszylinderkolben (14), der über die Pedaldruckstange (300) betätigbar ist; eine Fremdbetätigungseinrichtung, über die der Hauptbremszylinder unabhängig von und in Überlagerung zu einer von Fahrer durchgeführten Pedalbetätigung elektronisch gesteuert betätigt werden kann, wobei bei einer Fremdbetätigung das Bremspedal (6) mitbewegt wird, wobei eine Verschiebung der Pedaldruckstange (300) gegen den Hauptbremszylinderkolben (14) in Betätigungsrichtung durch ein Anschlagmittel begrenzt ist, so dass Druckkräfte von der Pedaldruckstange (300) ohne Einschränkung zum Hauptbremszylinderkolben (14) übertragen werden, während eine Verschiebung der Pedaldruckstange (300) relativ zum Hauptbremszylinderkolben (14) entgegen der Betätigungsrichtung durch eine mechanische Lose zugelassen ist, wobei elastische Mittel vorgesehen sind, die bei Nutzung der Lose eine elastizitätsbedingte Zugkraft zwischen Hauptbremszylinderkolben (14) und Pedaldruckstange (300) und somit auch in der Pedaldruckstange (300) bewirken.A braking system (2) for motor vehicles, comprising hydraulically actuated wheel brakes (50, 52, 54, 56), which are pressurized via brake lines with pressure; a brake pedal (6) and a pedal push rod (300) coupled to the brake pedal and exerting an actuating force on a master cylinder (10) when pressure is applied to the brake pedal (6) in a master cylinder related axial direction of actuation; a master brake cylinder (10) via the brake lines (180, 182) can be acted upon with pressure, with a master brake cylinder piston (14) which is actuated via the pedal push rod (300); a third-party actuating device, by means of which the master brake cylinder can be operated electronically controlled independently of and in superimposition to a pedal operation performed by the driver, the brake pedal (6) being moved during a foreign operation, a displacement of the pedal pressure rod (300) against the master brake cylinder piston (14) is limited in the direction of actuation by a stop means so that compressive forces are transmitted from the pedal push rod (300) without restriction to the master brake cylinder piston (14), while a displacement of the pedal push rod (300) relative to the master brake cylinder piston (14) is allowed against the direction of actuation by a mechanical lots , wherein elastic means are provided, which cause a tensile force due to elasticity between master brake cylinder piston (14) and pedal push rod (300) and thus also in the pedal push rod (300) when using the lots.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für Kraftfahrzeuge, umfassend
- • hydraulisch betätigbare Radbremsen, die über Bremsleitungen mit Druck beaufschlagbar sind;
- • ein Bremspedal sowie eine mit dem Bremspedal gekoppelte Pedaldruckstange, die beim Ausüben von Druck auf das Bremspedal in einer hauptbremszylinderbezogen axialen Betätigungsrichtung eine Betätigungskraft auf einen Hauptbremszylinder ausübt;
- • einen Hauptbremszylinder, über den Bremskreisleitungsabschnitte mit Druck beaufschlagbar sind, mit einem Hauptbremszylinderkolben, der über die Pedaldruckstange betätigbar ist;
- • einer Fremdbetätigungseinrichtung, über die der Hauptbremszylinder unabhängig von und in Überlagerung zu einer von Fahrer durchgeführten Pedalbetätigung elektronisch gesteuert betätigt werden kann
- • hydraulically actuated wheel brakes, which can be pressurized via brake lines;
- • a brake pedal and a brake pedal coupled to the pedal pressure rod, which exerts an actuating force on a master cylinder when exerting pressure on the brake pedal in a master cylinder related axial actuation direction;
- A master cylinder, via which brake circuit line sections can be pressurized, with a master brake cylinder piston, which can be actuated via the pedal pressure rod;
- • a third-party control device that allows the master cylinder to be electronically controlled independently of and in superposition of a pedal operation performed by the driver
In hydraulischen Bremssystemen mit einer Fremdbetätigungseinrichtung, die als ein sogenannter aktiver Bremskraftverstärker mit mitgeschlepptem Pedal ausgebildet ist, wird der Bremskraftverstärker zur Durchführung einer automatisierten Bremsung elektronisch angesteuert, wobei das Bremspedal mitbewegt wird. Ein Bremskraftverstärker wird als „aktiver“ Bremskraftverstärker bezeichnet, wenn er außer über das Bremspedal auch mittels elektronischer Signale zum kontrollierten Aufbau einer Verstärkungs- bzw. Fremdbetätigungskraft veranlasst werden kann.In hydraulic brake systems with a third-party actuator, which is designed as a so-called active brake booster with entrained pedal, the brake booster is electronically controlled to perform an automated braking, wherein the brake pedal is moved. A brake booster is referred to as an "active" brake booster, if it can be caused in addition to the brake pedal by means of electronic signals for the controlled construction of a boosting or external actuating force.
Das Bremspedal eines Fahrzeugs ist in einem durch eine Stirnwand (in der Automobiltechnik „Spritzwand“ genannt) begrenzten Fußraum in Fahrtrichtung vor einem Fahrer angeordnet und ist vom Fahrer von einer Ruheposition in eine Betätigungsposition verlagerbar. Dabei ist die Ruheposition weiter entfernt von der Stirnwand als die Betätigungsposition. Bei der üblichen Ausbildung des Bremspedals als ein um ein Drehgelenk schwenkbarer Hebel mit einer Trittplatte kann der Fall auftreten, dass in den Raum, der von Hebel und Trittplatte zwischen der Ruheposition und der Betätigungsposition durchquert wird, Gegenstande eingedrungen sind, die ein Verschwenken des Pedalhebels verhindern oder die bei einem Verschwenken des Pedalhebels beschädigt werden. Insbesondere sind auf diese Weise Verletzungen von Fahrerfüßen dadurch möglich, indem diese unter dem Bremspedal eingeklemmt werden.The brake pedal of a vehicle is arranged in front of a driver in a direction of travel in front of a driver by means of an end wall (called a "bulkhead" in automotive engineering) and is displaceable by the driver from a rest position into an actuated position. The rest position is further away from the end wall than the actuation position. In the conventional design of the brake pedal as a pivotable about a hinge lever with a treadle case may occur that in the space that is traversed by the lever and pedal between the rest position and the actuation position, objects are penetrated, which prevent pivoting of the pedal lever or damaged by pivoting the pedal lever. In particular, in this way injuries to the driver's feet are possible by being clamped under the brake pedal.
Durch die mechanische Kopplung des Bremspedalhebels mit dem aktiven Bremskraftverstärker befindet sich das Bremspedal während eines automatischen, durch den aktiven Bremskraftverstärker ausgeführten Bremseingriffs in einer der aktuellen Bremsenbetätigung entsprechenden Stellung, so dass sich für den Fahrer ein gewohntes Bremsgefühl mit dem der Abbremsung entsprechenden Bremspedalhebelschwenkwinkel einstellt, falls er in einer solchen Situation den Bremspedalhebel zusätzlich betätigen möchte.Due to the mechanical coupling of the brake pedal lever with the active brake booster, the brake pedal is during an automatic, executed by the active brake booster brake engagement in a position corresponding to the current brake operation, so that sets the driver a familiar brake feel with the deceleration corresponding brake pedal lever pivot angle, if he would like to additionally operate the brake pedal lever in such a situation.
Die
Die
Nachteilig bei den genannten Lösungen ist, dass entweder zusätzliche Installationen im Fußraum notwendig sind, die ggf. eine automatisierte Betätigung des Bremskraftverstärkers behindern, oder zusätzliche Sensorik installiert werden muss, die bei detektierter Einklemmgefahr die Funktion des Bremssystems in unerwünschter Weise einschränkt und zudem aufwändig überwacht werden muss, weil auch bei einem Ausfall dieser Sensorik die Funktion der automatisierten Bremsenbetätigung abgeschaltet werden muss, weil das Bremssystem in diesen Fall keinen Schutz mehr vor dem Einklemmen des Fußes bieten kann.A disadvantage of the mentioned solutions is that either additional installations in the footwell are necessary, which may hinder an automated actuation of the brake booster, or additional sensors must be installed, which limits the function of the brake system in an undesirable manner when detected Einklemmgefahr and also be monitored consuming must, because even with a failure of this sensor, the function of the automated brake operation must be turned off, because the brake system in this case can no longer provide protection against the pinching of the foot.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung dahingehend zu verbessern, dass mit einfachen konstruktiven Mitteln verhindert wird, dass ein sich unter dem Bremspedal befindender Fuß ernsthaft verletzt wird. Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist es, im auch Falle einer Pedalblockade eine automatisierte Ansteuerung des Bremskraftverstärkers zu ermöglichen.The invention is therefore based on the object to improve an actuating device to the effect that is prevented by simple structural means that a foot located under the brake pedal is seriously injured. A second aspect of the invention is to enable an automated control of the brake booster in the case of a pedal blockade.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Verschiebung der Pedaldruckstange gegen den Hauptbremszylinderkolben in Betätigungsrichtung durch ein Anschlagmittel begrenzt ist, so dass Druckkräfte von der Pedaldruckstange ohne Einschränkung zum Hauptbremszylinderkolben übertragen werden, während eine Verschiebung der Pedaldruckstange relativ zum Hauptbremszylinderkolben entgegen der Betätigungsrichtung durch eine mechanische Lose zugelassen ist, wobei elastische Mittel vorgesehen sind, die bei Nutzung der Lose eine elastizitätsbedingte Zugkraft zwischen Hauptbremszylinderkolben und Pedaldruckstange und somit auch in der Pedaldruckstange bewirken.This object is achieved in that a displacement of the pedal pressure rod against the master brake cylinder piston is limited in the direction of actuation by a stop means so that compressive forces are transmitted from the pedal pressure rod without restriction to the master cylinder piston, while a displacement of the pedal pressure rod relative to the master cylinder piston against Actuation direction is permitted by a mechanical lots, wherein elastic means are provided, which cause a tensile force due to elasticity between the master cylinder piston and pedal pressure rod and thus in the pedal pressure rod when using the lots.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei Bremssystemen mit hydraulischem Bremskraftverstärker das Bremspedal bei automatisierten Bremsvorgängen mitbewegt wird, so dass es zu einem Einklemmen eines Fußes im Fußraum unter dem Pedal kommen kann. Um in einem solchen Fall Verletzungen zu vermeiden sind Verfahren entwickelt worden, die darauf abzielen, ein Einklemmen zu erkennen und dann die sogenannte Fremdbetätigung des Bremskraftverstärkers abzubrechen. Wegen der damit verbundenen Funktionseinbuße ist ein solches Konzept im Hinblick auf ein sicheres automatisiertes Fahren nicht akzeptabel. Außerdem ist dafür spezielle kostenaufwändige Sensorik notwendig sowie eine deutlicher Mehraufwand an Installation. Es wäre somit wünschenswert, durch passive und einfache konstruktive Mittel einen Einklemmschutz zu realisieren, der die Funktion einer Fremdbetätigung des Bremskraftverstärkers auch dann zulässt, wenn das Bremspedal auf seinem vorgesehenen Betätigungsweg auf ein Hindernis trifft.The invention is based on the consideration that in brake systems with hydraulic brake booster, the brake pedal is moved during automated braking, so that it can come to a pinching of a foot in the footwell under the pedal. In order to avoid injuries in such a case, methods have been developed which aim to detect jamming and then cancel the so-called third-party operation of the brake booster. Because of the associated loss of functionality, such a concept is not acceptable in terms of safe automated driving. In addition, this requires special costly sensor technology and a significant additional expenditure on installation. It would therefore be desirable to realize by passive and simple constructive means an anti-trap, which also allows the function of a third-party operation of the brake booster when the brake pedal hits an obstacle on its intended actuation path.
Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich ein solcher Einklemmschutz realisieren, indem die Pedaldruckstange über eine Feder an den Bremskraftverstärkerkolben angebunden ist. Wenn unter dem Bremspedal ein Objekt eingeklemmt wird, dann ist die Klemmkraft durch die Federkraft begrenzt. Ein Fuß unter dem Bremspedal kann so durch Gegendruck gegen die Feder einfach wieder herausgezogen werden.As has now been recognized, such an anti-trap can be realized by the pedal push rod is connected via a spring to the brake booster piston. If an object is clamped under the brake pedal, then the clamping force is limited by the spring force. A foot under the brake pedal can be easily pulled out by counter-pressure against the spring again.
Vorteilhafterweise weist die Pedaldruckstange an ihrem dem Hauptbremszylinder zugewandten Ende einen Pedaldruckstangenkopf auf, der zum Übertragen von Druck- und Zugkräften ausgebildet ist.Advantageously, the pedal pressure rod at its end facing the master brake cylinder on a Pedaldruckstangenkopf, which is designed for transmitting compressive and tensile forces.
Der Pedaldruckstangenkopf ist bevorzugt in einer axialen Sackbohrung des Hauptbremszylinderkolbens geführt.The pedal push rod head is preferably guided in an axial blind bore of the master brake cylinder piston.
Die zur Übertragung von Druckkräften zwischen Pedaldruckstangenkopf und Hauptbremszylinderkolben dienenden Anschlagmittel sind bevorzugt konstruktiv derart ausgebildet, dass sie ein Verschwenken der Pedaldruckstange im Sinne einer begrenzten Winkelverdrehung der Achsen von Pedaldruckstange und Hauptzylinderkolben gegeneinander erlauben.Serving for the transmission of compressive forces between Pedaldruckstangenkopf and master brake cylinder piston stop means are preferably structurally designed such that they allow pivoting of the pedal pressure rod in the sense of a limited angular rotation of the axes of pedal pressure rod and master cylinder piston against each other.
Die Anschlagmittel sind bevorzugt durch einen Körper aus einem elastomeren Material gebildet, das deformierbar aber im Wesentlichen inkompressibel ist.The stop means are preferably formed by a body of elastomeric material which is deformable but substantially incompressible.
Zur Übertragung von Zugkräften zwischen Pedaldruckstangenkopf und Hauptbremszylinderkolben sind vorteilhafterweise elastische Mittel vorhanden, die einer Auseinanderbewegung von Pedaldruckstange und Hauptbremszylinder elastizitätsbedingte Zugkräfte entgegensetzen, welche konstruktiv so dimensioniert sind, dass sie zu lediglich ungefährlichen Einklemmkräften auf Objekte zwischen Bremspedal und Spritzwand führen.For the transmission of tensile forces between Pedaldruckstangenkopf and master brake cylinder piston elastic means are advantageously present, which oppose a disengagement of pedal push rod and master cylinder elasticity-induced tensile forces, which are structurally dimensioned so that they lead to only safe trapping forces on objects between the brake pedal and dashboard.
Eine beispielhafte Dimensionierung ist ein Gewicht von 10 kg, welches auf den Fuß gestellt eine Gewichtskraft von ca. 100 Newton ausübt. Eine derartige Belastung ist unangenehm aber ungefährlich für den Fahrer.An exemplary dimensioning is a weight of 10 kg, which placed on the foot exerts a weight of about 100 Newton. Such a load is uncomfortable but harmless to the driver.
Die elastischen Mittel zur Übertragung von Zugkräften sind in einer bevorzugten Ausführungsform als Druckfeder ausgebildet.The elastic means for transmitting tensile forces are formed in a preferred embodiment as a compression spring.
Die Druckfeder stützt sich vorteilhafterweise am Hauptbremszylinderkolben im Bereich seines pedalseitigen Endes ab. Sie stützt sich weiterhin bevorzugt am Pedaldruckstangenkopf ab.The compression spring is advantageously supported on the master brake cylinder piston in the region of its pedal-side end. It also relies on preferred on Pedaldruckstangenkopf.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Druckfeder als eine Schraubenfeder ausgebildet, vorzugsweise aus Metall, die insbesondere aus Federstahldraht gewickelt ist.In a preferred embodiment, the compression spring is designed as a helical spring, preferably made of metal, which is wound in particular from spring steel wire.
Bevorzugt ist die Schraubenfeder von der Pedaldruckstange durchdrungen, d.h. die Pedaldruckstange ist zumindest teilweise von der Schraubfeder umgeben.Preferably, the coil spring is penetrated by the pedal pressure rod, i. the pedal push rod is at least partially surrounded by the helical spring.
Vorteilhafterweise ist die Schraubenfeder in einer Bohrung des Hauptbremszylinderkolbens angeordnet.Advantageously, the coil spring is arranged in a bore of the master brake cylinder piston.
Vorteilhafterweise sind Mittel vorgesehen, um bei einer Relativbewegung zwischen Druckstangenkopf und Hauptbremszylinder Reibkräfte zu erzeugen, wodurch mögliche Relativbewegungen gedämpft werden.Advantageously, means are provided to generate frictional forces during a relative movement between the pressure rod head and the master cylinder, whereby possible relative movements are damped.
Der Hauptbremszylinder ist bevorzugt als Tandemhauptbremszylinder ausgebildet mit einem mit dem Bremspedal betätigbaren Primärkolben und einem, insbesondere schwimmend gelagerten, Sekundärkolben.The master cylinder is preferably designed as a tandem master cylinder with an operable with the brake pedal primary piston and a, in particular floating, secondary piston.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass der beschriebene Einklemmschutz konstruktiv einfach umsetzbar ist und keine zusätzliche Sensorik erfordert. Gleichzeitig erlaubt er die Durchführung von automatisierten Bremsvorgängen auch bei blockierter Pedalbewegung.The advantages of the invention are, in particular, that the anti-pinch protection described is structurally simple to implement and requires no additional sensors. At the same time he allows the Carrying out automated braking even with blocked pedal movement.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur ein Bremssystem
Das Bremssystem
In jedes der Trennventile
Das Bremssystem
Die dem Bremskreis I zugeordnete Bremskreisdruckleitung
Eine Saugleitung
Weitere an die Systemdruckleitung angeschlossene Komponenten sind eine Hauptzylinderantriebskammer
Der Systemdruck wird mittels eines bevorzugt redundant ausgebildeten Drucksensors
Eine als Ringraum ausgebildete Antriebskammer
Das Bremssystem
Die Radbremsen
Im Normalbetrieb sind über aktivierte Zuschaltventile
Es ist bekannt, dass ein Bremssystem über das Bremspedal angenehmer bedienbar ist, wenn der Effekt der Bremskraftverstärkung beim ersten Antritt, d.h. für kleine Pedalwege angehoben wird. Dies wird im vorliegenden Bremssystem durch eine Hülse
Wählt man die hydraulisch wirksame Fläche der Hülse
Ein besonders angenehmes Pedalkraftverhalten erhält man, wenn die hydraulisch wirksame Fläche der Hülse
Das Bremssystem
Die Hülse
Nach einem vorgegebenen Bremspedalweg stützt sich die Hülse
Bei Nutzung der Fremdbetätigungseinrichtung zur Durchführung einer automatisierten Bremsung wird das Bremspedal
Dazu ist eine Pedaldruckstange
Zwischen Pedaldruckstangenkopf
Der Pedaldruckstangenkopf
Bei einer Fremdbremsung kommt die Zugkraftübertragungseigenschaft der erfindungsgemäßen Pedalanbindung zum Tragen. Die Druckfeder zum Übertragen von Zugkräften schleppt das Pedal mit.In a foreign braking, the tensile force transmission property of the pedal connection according to the invention comes into play. The compression spring for transmitting tensile forces tows the pedal.
Falls sich bei einer automatisierten Bremsung mit Hilfe des Bremskraftverstärkers
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