DE102018211524A1

DE102018211524A1 - Einrichtung zur Variation des Pedalgefühls in einem Bremsregelsystem eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018211524A1
Application number: DE102018211524.9A
Authority: DE
Inventors: Udo Vondeberg; Christian ALSTADT
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2020-01-16

Abstract

Eine Einrichtung zur Variation des Pedalgefühls (20) in einem Bremsregelsystem eines Kraftfahrzeugs, umfasst eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung (21) zur Kompensation einer auf ein Bremspedal (3) aufgebrachten Kraft durch Relativverschiebung zwischen Kolben (22) und Zylinder (23) derselben, Mittel (31) zur Veränderung der Viskosität des hydraulischen Mediums in der Kolben-Zylinder-Anordnung (21), und eine Steuereinrichtung (32) zur Ansteuerung besagter Mittel (31) in Abhängigkeit einer Profilauswahl für das Pedalgefühl durch Einstellung des Verlaufs der Relativverschiebung über der Kraft mittels der Viskosität des hydraulischen Mediums. Anstelle besagter Mittel zur Variation der Viskosität kann auch eine durchflusssteuerbare Ventileinrichtung zur Veränderung des Überströmverhaltens zwischen den beiden Kammern der Kolben-Zylinderanordnung vorgesehen sein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und hier insbesondere auf eine Einrichtung zur Variation des Pedalgefühls in einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs mit einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung zur Kompensation einer auf ein Bremspedal aufgebrachten Kraft durch Relativverschiebung zwischen Kolben und Zylinder derselben.
Pedalsimulatoren werden überall dort benötigt, wo die Bremskraft einer Fahrzeugbremsanlage nicht mehr unmittelbar durch die vom Fahrer an einem Bremspedal aufgebrachte Betätigungskraft, sondern durch andere Energiequellen wie beispielsweise einen Elektromotor, einen Kompressor, einen elektrischen Bremskraftverstärker, eine Hydraulikpumpe oder dergleichen erzeugt wird. Über den Pedalsimulator wird dem Fahrer beim Betätigen des Bremspedals eine haptische Rückmeldung in Form eines vorgegebenen Kraft-Weg-Verhaltens vermittelt, welche mit dem tatsächlichen Bremsverhalten der Fahrzeugbremsanlage korrespondieren soll, um dem Fahrer die Dosierung der Bremskraft zu erleichtern. Insbesondere kann mit dem vorgegebenen Kraft-Weg-Verhalten ein von herkömmlichen hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen gewohntes Pedalgefühl simuliert werden. Es ist jedoch auch möglich, Kraft-Weg-Kennlinien zu realisieren, die nach Vorliebe von dem bisher gewohnten Pedalgefühl abweichen (z.B. sportlich, komfortabel, weich, etc.).
Im Normalbetrieb sind das Bremspedal und das hydraulische Bremsregelsystem der Fahrzeugbremsanlage voneinander entkoppelt. Über geeignete Sensorik wird die Stellung des Bremspedals erfasst und zur Bremsregelung herangezogen. Wie beispielsweise in DE 10 2010 024 734 A1 beschrieben, kann der Pedalsimulator so ausgestaltet und angeordnet werden, dass in einer Notsituation eine vom Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft vom Bremspedal an die Radbremsen übertragen werden kann, d.h. ein Durchgriff vom Bremspedal auf das hydraulische Bremsregelsystem zwecks Betätigung der Radbremsen möglich ist.
Pedalsimulatoren können pneumatisch betrieben werden, wie dies in DE 10 2010 024 734 A1 , DE 197 57 996 A1 oder DE 100 39 670 A1 der Fall ist. Ferner ist es bekannt, hydraulische Pedalsimulatoren einzusetzen, wie beispielsweise in DE 11 2011 103 226 T5 oder DE 10 2014 009 100 A1 beschrieben.
Die Pedalsimulatoren können beispielsweise an einen im Normalbetrieb vom hydraulischen Bremsregelsystem entkoppelten Bremszylinder angeschlossen sein oder aber als hiervon unabhängige, separate Einrichtung mit dem Bremspedal wirkverbunden sein, um bei einer Betätigung des Bremspedals dem Fahrer einen gewünschten Widerstand entgegenzusetzen, dessen Kraft-Weg-Verlauf im Folgenden als Pedalgefühl bezeichnet werden soll.
Weiterhin ist bereits bekannt, ein solches Pedalgefühl, welches vom Pedalsimulator bereitgestellt wird, zumindest in gewissem Umfang variabel auszugestalten.
In DE 10 2010 024 734 A1 wird im Rahmen eines pneumatischen Pedalsimulators beschrieben, eine Kompressionskammer desselben über ein ansteuerbares Ventil zur Außenumgebung hin zu entlasten. Neben der Möglichkeit, hierdurch eine mechanische Rückfallebene zu schaffen, wird ferner angedeutet, über das Ventil eine Modifikation des Kraft-Weg-Verlaufs des Pedalsimulators vorzunehmen, woraus eine Veränderung des Pedalgefühls resultiert. Die Kompressionskammer ist zum Ausgleich von Druckschwankungen, beispielsweise infolge der Veränderung der topografischen Höhenlage, nachjustierbar. Üblicherweise wird in einem solchen Fall mit einen externen Drucksensor der Umgebungsdruck erfasst, um ein gleichbleibendes Pedalgefühl einzustellen. DE 10 2010 024 734 A1 beschreibt somit nicht ein frei konfigurierbares Pedalgefühl, sondern bietet lediglich die Möglichkeit, eine durch physikalische Umgebungsbedingungen beeinflusste Kennlinie, welche zur Kompensation der Umgebungseinflüsse nachjustierbar ist. Die Flexibilität der Variation ist hier relativ gering.
Aus DE 10 2014 009 100 A1 ist ferner bekannt, mit einem hydraulischen Pedalsimulator, der an einen Hauptbremszylinder angeschlossen ist, ein weicheres oder härteres Pedalgefühl zu simulieren. Der Pedalsimulator weist hierzu zwei Kolben unterschiedlichen Durchmessers auf, welche je nach Bedarf durch ein in der Verbindungsleitung zum Hauptbremszylinder sitzendes Dreiwegeventil wahlweise zur Wirkung gebracht werden.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, möglichst einfach realisierbare Alternativen zur flexiblen Modifikation des Pedalgefühls aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zur Variation des Pedalgefühls einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Einrichtung umfasst insbesondere eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung zur Kompensation einer auf ein Bremspedal aufgebrachten Kraft durch Relativverschiebung zwischen Kolben und Zylinder derselben, Mittel zur Veränderung der Viskosität des hydraulischen Mediums in der Kolben-Zylinder-Anordnung, und eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung besagter Mittel in Abhängigkeit einer Profilauswahl für das Pedalgefühl durch Einstellung des Verlaufs der Relativverschiebung über der Kraft mittels der Viskosität des hydraulischen Mediums.
Dies ermöglicht unter Zuhilfenahme einer einfach aufgebauten Kolben-Zylinder-Anordnung bei einer Fahrzeugbremsanlage der oben erläuterten Art ein individuell einstellbares Pedalgefühl. Der Fahrer kann so auf Wunsch die Profilauswahl des Pedalgefühls selber bestimmen. Zudem besteht die Möglichkeit einer Kopplung des Pedalgefühls mit einer dem Fahrer zur Verfügung gestellten Wahl der der Fahrwerksauslegung (sportlich, komfortabel etc.). Er ist damit nicht an eine einzige, einmalig werkseitig vorgenommene Voreinstellung gebunden.
Herkömmlicherweise werden unterschiedliche Härten im Kraft-Weg-Verlauf durch mehrere Federn, Kolben und dergleichen realisiert. So sieht beispielsweise auch DE 10 2014 009 100 A1 die Einbeziehung von mindestens zwei Kolben zur Modifikation des Pedalgefühls vor. Im Gegensatz hierzu können bei der erfindungsgemäßen Lösung durch Einstellung des Kraft-Weg-Verlaufs über die Veränderung des Viskosität des hydraulischen Mediums der Kolben-Zylinder-Anordnung solche mechanischen Komponenten eingespart und eine besonders kompakte Bauweise erzielt werden. Zudem ist es hierdurch möglich, in Bezug auf den Pedalsimulator praktisch gleichartige Hardware für unterschiedliche Fahrzeugbremsanlagen einzusetzen, wodurch eine deutliche Variantenreduzierung bei der Fertigung unterschiedlicher Fahrzeugtypen erzielt werden kann.
Insbesondere kann das hydraulische Medium eine magnetorheologische Flüssigkeit oder eine elektrorheologische Flüssigkeit sein. Durch entsprechende Aktivierung lässt sich die Viskosität je nach Bedarf verändern.
Eine hierzu vorgesehene Aktivierungseinrichtung zur Änderung der Viskosität des hydraulischen Mediums ist vorzugsweise an der Kolben-Zylinder-Anordnung angeordnet, d.h. in den Pedalsimulator integriert, der hierdurch als vormontierbare Baueinheit handhabbar ist.
Der von der Kolben-Zylinder-Anordnung bereitgestellte Widerstand kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass der Kolben der Kolben-Zylinder-Anordnung ein oder mehrere Durchströmöffnungen aufweist.
Über eine Rückstellfeder kann der Kolben in Richtung einer Ausgangslage gedrängt werden, um das Bremspedal nach einer Betätigung in seine Ausgangslage zurückzubewegen. Die Rückstellfeder kann dazu beispielsweise besonders platzsparend in einer Kammer der Kolben-Zylinder-Anordnung untergebracht sein.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin durch eine Einrichtung zur Variation des Pedalgefühls in einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Die erfindungsgemäße Einrichtung umfasst eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung zur Kompensation einer auf ein Bremspedal aufgebrachten Kraft durch Relativverschiebung zwischen Kolben und Zylinder derselben, welche einen Zylinder und einen dessen Arbeitsraum in zwei Kammern unterteilenden Kolben aufweist, eine durchflusssteuerbare Ventileinrichtung zur Veränderung des Überströmverhaltens zwischen den beiden Kammern der Kolben-Zylinderanordnung, welche an der Kolben-Zylinder-Anordnung angeordnet ist, und eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der durchflusssteuerbaren Ventilanordnung in Abhängigkeit einer Profilauswahl für das Pedalgefühl.
Durch Manipulation des Überströmverhaltens zwischen den beiden Kammern der Kolben-Zylinder-Anordnung lassen sich mit geringem Aufwand und einfachem Aufbau des Pedalsimulators unterschiedlichste Profilverläufe für das Pedalgefühl verwirklichen. Auch hier besteht die Möglichkeit einer deutlichen Variantenreduzierung bei einem Einsatz des Pedalsimulators an unterschiedlichen Fahrzeugbremsanlagen und/oder Fahrzeugtypen.
In einer Ausführungsvariante ist die durchflusssteuerbare Ventilanordnung innerhalb der Kolben-Zylinder-Anordnung untergebracht und damit in diese integriert.
Die durchflusssteuerbare Ventilanordnung kann beispielsweise in einem die beiden Kammern der Kolben-Zylinder-Anordnung verbindenden Bypasskanal angeordnet sein, um die Strömung eines hydraulischen Mediums durch den Bypasskanal in Abhängigkeit der Ansteuerung durch die Steuereinrichtung zu verändern.
Jedoch ist es möglich, die durchflusssteuerbare Ventilanordnung auch an anderer Stelle hydraulisch zwischen den beiden Kammern der Kolben-Zylinder-Anordnung anzuordnen. Zudem kann eine Beeinflussung des Überströmverhaltens zwischen den beiden Kammern auch auf andere Art und Weise als über einen Bypasskanal bewerkstelligt werden.
Idealerweise kommt die Kolben-Zylinder-Anordnung mit insgesamt einem einzigen Kolben für die Kennlinienmodifikation aus.
Für die Profilauswahl des Pedalgefühls kann am Fahrzeug eine fahrerseitige betätigte Eingabevorrichtung vorgesehen sein. Diese kann so konfiguriert sein, um eine unmittelbare Profilauswahl vorzunehmen. Es ist jedoch auch möglich, diese mit weiteren Funktionalitäten, beispielsweise der Wahl einer bestimmten Fahrwerkseinstellung zu koppeln. Neben der Möglichkeit, zwischen verschiedenen Profilen, d.h. Kraft-Weg-Verläufen zu wählen, kann dem Fahrer zudem die Möglichkeit angeboten werden, den jeweiligen Kraft-Weg-Verlauf eines Profils individuell zu beeinflussen.
Die vorstehend erläuterte Einrichtung zur Variation des Pedalgefühls kann sowohl an die hydraulische Seite, beispielsweise einen Hauptbremszylinder, als auch an die mechanische Seite, d.h mechanisch an das Bremspedal angeschlossen sein. Dazu kann die Kolben-Zylinder-Anordnung mit dem Bremspedal hydraulisch oder mechanisch wirkverbunden sein.
Insbesondere ist es möglich, die vorstehend erläuterte Einrichtung vollständig hydraulisch autark, d.h. von einem Hydrauliksystem der Bremskraftregelung hydraulisch getrennt als separate Einheit anzuordnen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

1 ein Beispiel für eine Einbausituation eines Pedalsimulators in schematischer Darstellung,
2 ein weiteres Beispiel für eine Einbausituation eines Pedalsimulators in schematischer Darstellung,
3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Variation des Pedalgefühls in einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, und in
4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Variation des Pedalgefühls einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs.

1 zeigt eine Fahrzeugbremsanlage 1 mit einem elektromechanischen Bremskrafterzeuger 2 , der zwischen einem Bremspedal 3 und einem Hauptbremszylinder 4 angeordnet ist. An den Hauptbremszylinder 4 ist eine ESC-Hydraulikeinheit 5 angeschlossen, um einen Bremsdruck an den Radbremsen 6 eines Kraftfahrzeugs radindividuell einzustellen.
Der elektromechanische Bremskrafterzeuger 2 wird in Abhängigkeit einer Betätigung des Bremspedals 3 angesteuert, um eine Bremskraft bereitzustellen. Hierzu wird die Stellung des Bremspedals 3 mittels eines Stellungssensors 7 erfasst. Vorliegend ist als Stellungssensor 7 ein Drehwinkelgeber vorgesehen.
Es ist jedoch auch möglich, die Bremspedalstellung mittels eines linearen Wegsensors oder dergleichen zu erfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Betätigungskraft F mittels eines Kraftsensors ermittelt und zur Ansteuerung des Bremskrafterzeugers 2 herangezogen werden.
Zur Erzeugung der Bremskraft weist der elektromechanische Bremskrafterzeuger 2 einen elektrischen Antriebsmotor auf. Zwischen dem Antriebsmotor und einem Primärkolben 8 des Hauptbremszylinders 4 kann eine mechanische Getriebeeinrichtung vorgesehen sein, welche die Rotationsbewegung des Antriebsmotors in eine Translationsbewegung des Primärkolbens 8 übersetzt, um entsprechend der Bremspedalbetätigung einen Bremsdruck für die ESC-Hydraulikeinheit 5 vorzugeben.
Bei der dargestellten Fahrzeugbremsanlage 1 dient das Bremspedal 3 im Normalbetrieb lediglich als Signalgeber. Die vom Fahrer auf das Bremspedal 3 aufgebrachte Betätigungskraft F wird lediglich dazu genutzt, um über den Stellungssensor 7 und/oder einen gegebenenfalls vorhandenen Kraftsensor ein Ansteuersignal für den Bremskrafterzeuger 2 bereitzustellen. Eine mechanische Kopplung mit dem hydraulischen System der ESC regelnden Hydraulikeinheit 5 ist dabei im Fall eines intakten Bremskrafterzeugers 2 nicht gegeben.
Um dem Fahrer bei einer Bremspedalbetätigung die Dosierung der Bremskraft zu erleichtern, umfasst die Fahrzeugbremsanlage 1 einen Pedalsimulator 9, der mit dem Bremspedal 3 gekoppelt ist. Der Pedalsimulator 9 erzeugt bei einer Bremspedalbetätigung einen der Betätigung entgegengerichteten Widerstand nach einer vorgegebenen Kraft-Weg-Kennlinie. Die Kraft-Weg-Kennlinie kann beispielsweise derart konfiguriert sein, dass der Fahrer mit zunehmender Betätigungskraft F einen größeren Widerstand spürt. Diese haptische Rückmeldung korreliert stark mit der über den Bremskrafterzeuger 2 erzeugten Bremskraft und entspricht im Wesentlichen dem von herkömmlichen hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen bekannten Bremsgefühl.
Der Pedalsimulator 9 des Ausführungsbeispiels kann in einer reinen brake-by-wire-Bremsanlage zum Einsatz kommen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist gleichwohl eine mechanische Rückfallebene vorgesehen, die bei einem Ausfall des Bremskrafterzeugers 2 gestattet, die Betätigungskraft F des Fahrers an dem Hauptbremszylinder 4 zur Wirkung zu bringen und dadurch einen Bremsdruck zu erzeugen. Hierzu ist zwischen dem Bremspedal 3 und dem Bremskrafterzeuger 2 eine Koppelstange 10 angeordnet, die jedoch im normalen Betrieb bei einer Betätigung des Bremspedals 3 praktisch kraftfrei ist.
2 zeigt eine alternative Einbausituation eines Pedalsimulators 9, welcher hydraulisch an einen mit dem Bremspedal 3 gekoppelten Bremszylinder 4 angeschlossen ist. Bei einer Betätigung des Bremspedals 3 wird die vom Fahrer erzeugte Kraft über eine Koppelstange 11 an den Kolben 8 des Bremszylinders 4 übertragen und von dort als hydraulischer Druck an den Pedalsimulator 9 weitergeleitet. Der Pedalsimulator 9 kann als separate Einheit an den Bremszylinder 4 angeschlossen sein oder, wie in 2 beispielhaft dargestellt, in ein hydraulisches Bremsregelsystem 12 integriert sein. Im letztgenannten Fall ist der Pedalsimulator 9 Bestandteil eines hydraulischen Systems oder Hydraulikaggregats.
Der Bremszylinder 4 ist im Normalbetrieb von dem zu den Radbremsen 6 führenden Teil eines hydraulischen Bremsregelsystems 12 entkoppelt. Ein benötigter Bremsdruck wird im hydraulischen Bremsregelsystem 12 in Abhängigkeit des Signals des Stellungssensors 7 erzeugt. Diese Erzeugung des Bremsdrucks im hydraulischen Bremsregelsystems 12 ist über geeignete Ventileinrichtungen unabhängig von der mechanisch-hydraulischen Kopplung zwischen dem Bremspedal 7 und dem Pedalsimulator 9.
Nachfolgend werden anhand der 3 und 4 zwei Ausführungsbeispiele für Einrichtungen 20 zur Variation des Pedalgefühls in einer Bremsanlage 1 eines Kraftfahrzeugs beschrieben, welche insbesondere in den vorstehend erläuterten Einbausituationen, jedoch auch in beliebigen anderen Anwendungsfällen von Pedalsimulatoren 9 zum Einsatz kommen können.
3 zeigt im Rahmen eines ersten Ausführungsbeispiels eine Einrichtung 20 zur Variation des Pedalgefühls einer Fahrzeugbremsanlage 1 eines Kraftfahrzeugs.
Diese Einrichtung 20 umfasst im Kern eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung 21 mit einem Kolben 22 und einem Zylinder 23, in welchem der Kolben 22 gleitbewegbar geführt ist. Der Kolben 22 unterteilt den Innenraum des Zylinders 23 in zwei volumenveränderliche Kammern 24 und 25.
Die Kolben-Zylinder-Anordnung 21 kompensiert eine auf das Bremspedal 3 aufgebrachte Betätigungskraft F durch Relativverschiebung zwischen dem Kolben 22 und dem Zylinder 23. Je nach Einbausituation erfolgt die Krafteinleitung entweder hydraulisch, wie vorliegend dargestellt, oder aber mechanisch, beispielsweise über ein Gestänge oder dergleichen.
Zur Erzeugung eines Widerstands kann der Kolben 22 der Kolben-Zylinder-Anordnung 21 ein oder mehrere Durchströmöffnungen 26 aufweisen, welche die beiden Kammern im Innenraum des Zylinders 23 miteinander verbinden. Jedoch können geeignete Überströmkanäle beispielsweise auch in der Gehäusewand des Zylinders 23 oder an anderer Stelle zwischen den beiden Kammern 24 und 25 vorgesehen sein.
Die Durchströmöffnungen 26 bzw. Überströmkanäle sind vorzugsweise derart konfiguriert, um bei einer Betätigung des Bremspedals 3, das heißt einer daraus resultierenden relativ Verschiebung zwischen dem Kolben 22 und dem Zylinder 23 eine erste Kraft-Weg-Kennlinie für das Pedalgefühl als Grundeinstellung bereitzustellen.
Weiterhin kann eine Rückstellfeder 27 vorgesehen sein, welche den Kolben 22 in Richtung einer Ausgangslage drängt. Diese Rückstellfeder 27 ist vorzugsweise in einer der Kammern 24 und 25 angeordnet. Es ist jedoch möglich, alternativ oder ergänzend eine Rückstellfeder 28 vorzusehen, welche eine mit dem Kolben 22 gekoppelte Kolbenstange 29 gegen ein den Zylinder 23 aufnehmendes Gehäuse 30, beispielsweise von außen, abstützt. Zur Einstellung der Kennlinienprogression können die Rückstellfedern 47 und 48 aus gegebenenfalls aus mehreren Federelementen zusammengesetzt sein.
Für die Modifikation der Grundeinstellung des Pedalgefühls, welche aus den rein mechanischen Gegebenheiten der Kolben-Zylinder-Anordnung 21 resultiert, weist die Einrichtung 20 zur Variation des Pedalgefühls Mittel 31 zur Veränderung der Viskosität des hydraulischen Mediums in der Kolben-Zylinder-Anordnung 21 auf.
Ferner ist eine Steuereinrichtung 32 zur Ansteuerung besagter Mittel 31 vorgesehen, um in Abhängigkeit einer Profilauswahl für das Pedalgefühl den Verlauf der Relativverschiebung (zwischen Kolben 22 und Zylinder 23) über der Kraft mittels der Viskosität des hydraulischen Mediums einzustellen. Dazu wird die Viskosität des hydraulischen Mediums gezielt verändert.
Das hydraulische Medium ist vorzugsweise eine magnetorheologische Flüssigkeit oder eine elektrorheologische Flüssigkeit. Grundsätzlich können jedoch sämtliche hydraulischen Medien verwendet werden, deren Viskosität durch Einflussnahme von außen mit hinreichender Geschwindigkeit verändert werden kann.
Zur Änderung der Viskosität des hydraulischen Mediums ist an der Kolben-Zylinder-Anordnung 21 als Mittel 31 eine Aktivierungseinrichtung 33 angeordnet, welche gegebenenfalls ein oder mehrere elektrische Spulen aufweisen kann, die durch die Steuereinrichtung 32 gesteuert entsprechend bestromt werden können.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Kolben 22 bzw. eine mit diesem verbundene Kolbenstange 29 hydraulisch betätigt. Dazu ist an der Kolbenstange 29 ein weiterer Kolben 34 angeordnet, der entsprechend mit hydraulischem Druck beaufschlagt wird. Dieses Beispiel der hydraulischen Anbindung an das Bremspedal 3 ist jedoch rein optional und kann beispielsweise auch durch ein mechanisches Gestänge, einen Seilzug oder dergleichen realisiert sein. Auch eine pneumatische Betätigung ist möglich.
Die hydraulische Anbindung eignet sich insbesondere für Einbausituationen analog 2.
Zudem ist in Bezug auf die Einleitung der Betätigungskraft eine kinematische Umkehr zwischen dem Kolben 22 und dem Zylinder 23 möglich.
4 zeigt im Rahmen eines zweien Ausführungsbeispiels eine Einrichtung 40 zur Variation des Pedalgefühls einer Fahrzeugbremsanlage 1 eines Kraftfahrzeugs.
Die Einrichtung 40 des zweiten Ausführungsbeispiels umfasst wiederum eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung 41 mit einem Kolben 42 und einem Zylinder 43. Der Kolben 42 ist in dem Zylinder 43 gleitbewegbar geführt und unterteilt den Innenraum des Zylinders 43 in zwei volumenveränderliche Kammern 44 und 45.
Die Kolben-Zylinder-Anordnung 41 ist derart konfiguriert, um eine auf das Bremspedal 3 aufgebrachte Betätigungskraft F durch Relativverschiebung zwischen dem Kolben 42 und dem Zylinder 43 zu kompensieren. Je nach Einbausituation erfolgt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Krafteinleitung wahlweise hydraulisch oder mechanisch.
Zur Erzeugung eines Widerstands weist der Kolben 42 der Kolben-Zylinder-Anordnung 41 ein oder mehrere Durchströmöffnungen 46 auf, welche die beiden Kammern 44 und 45 im Innenraum des Zylinders 43 miteinander verbinden. Alternativ oder ergänzend können geeignete Überströmkanäle beispielsweise auch einer der Gehäusewand des Zylinders 43 oder an anderer Stelle zwischen den beiden Kammern 44 und 45 vorgesehen sein.
Die Durchströmöffnungen 46 bzw. Überströmkanäle sind vorzugsweise derart konfiguriert, um bei einer Betätigung des Bremspedals 3, das heißt einer daraus resultierenden Relativverschiebung zwischen dem Kolben 42 und dem Zylinder 43 eine erste Kraft-Weg-Kennlinie für das Pedalgefühl als Grundeinstellung bereitzustellen.
Ferner kann eine Rückstellfeder 47 den Kolben 42 in Richtung einer Ausgangslage mit einer Rückstellkraft beaufschlagen. Diese Rückstellfeder 47 ist vorzugsweise in einer der Kammern 44 und 45 angeordnet und kann gegebenenfalls aus mehreren Federelementen zur Erzeugung einer Progressivität der Grundkennung bestehen.
Zur Modifikation der Grundeinstellung des Pedalgefühls, welche aus den rein mechanischen Gegebenheiten der Kolben-Zylinder-Anordnung 42 resultiert, weist die Einrichtung 40 zur Variation des Pedalgefühls nach dem zweiten Ausführungsbeispiel eine durchflusssteuerbare Ventileinrichtung 48 zur Veränderung des Überströmverhaltens zwischen den beiden Kammern 44 und 45 der Kolben-Zylinder-Anordnung 41 auf.
Diese durchflusssteuerbare Ventileinrichtung 48 ist vorzugsweise unmittelbar an der Kolben-Zylinder-Anordnung 41 angeordnet und in letztere integriert. Hierdurch kann die Kolben-Zylinder-Anordnung 41 mit der durchflusssteuerbaren Ventileinrichtung 48 als Baueinheit vormontiert werden.
Eine Steuereinrichtung 49 dient analog dem ersten Ausführungsbeispiel zur Ansteuerung der durchflusssteuerbaren Ventilanordnung 48 in Abhängigkeit einer Profilauswahl für das Pedalgefühl.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die durchflusssteuerbare Ventilanordnung 48 in einem die beiden Kammern 44 und 45 der Kolben-Zylinder-Anordnung 41 verbindenden Bypasskanal 50 angeordnet, um die Strömung eines hydraulischen Mediums durch den Bypasskanal 50 in Abhängigkeit der Ansteuerung durch die Steuereinrichtung zu verändern.
Der Bypasskanal 50 ist vorzugsweise innerhalb eines den Zylinder 43 umschließenden Gehäuses 51 angeordnet und/oder ausgebildet, kann jedoch auch entlang einer Außenwand des Gehäuses 51 geführt sein. Insbesondere im letztgenannten Fall kann auch die durchflusssteuerbare Ventileinrichtung 48 außenseitig an dem Gehäuse 51 angebracht sein.
Grundsätzlich ist es möglich, die durchflusssteuerbare Ventilanordnung 48 an beliebiger Stelle hydraulisch zwischen den beiden Kammern 44 und 45 der Kolben-Zylinder-Anordnung 41 anzuordnen.
Zudem kann eine Beeinflussung des Überströmverhaltens zwischen den beiden Kammern 44 und 45 auch auf andere Art und Weise als über einen Bypasskanal 50 bewerkstelligt werden, beispielsweise durch verändern der Öffnungsquerschnitte der Durchströmöffnungen 46. Eine solche Veränderung kann beispielsweise über eine zum Kolben 42 parallele, drehbare Scheibe realisiert werden, welche die Durchströmöffnungen 46 öffnet und schließt, um so als ansteuerbare Ventileinrichtung 48 zur Durchflussvariation zu wirken.
Die Durchflusssteuerung kann beispielsweise über die über die Anzahl der Durchfluss- bzw. Ventilöffnung und/oder über den jeweiligen Ventildurchfluss erfolgen.
Je nach Einbauerfordernissen werden die Kolben-Zylinder-Anordnungen 21 und 41 der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele mit dem Bremspedal 3 hydraulisch, mechanisch oder pneumatisch wirkverbunden. Dabei sind insbesondere auch Lösungen möglich, bei denen der Pedalsimulator 9 bzw. die Kolben-Zylinder-Anordnung 21 und 41 hydraulisch autark, d.h. von einem Hydrauliksystem 5 bzw. 12 der Bremskraftregelung hydraulisch getrennt ist.
Für die Profilauswahl des Pedalgefühls kann am Fahrzeug eine fahrerseitige betätigte Eingabevorrichtung vorgesehen sein. Diese Eingabevorrichtung kann so konfiguriert sein, dass es dem Fahrer möglich ist, eine Profilauswahl für das Pedalgefühl unmittelbar vorzunehmen.
Es ist jedoch auch möglich, diese Profilauswahl mit weiteren Funktionalitäten, beispielsweise der Wahl einer bestimmten Fahrwerkseinstellung (sportlich, komfortabel, etc.) zu verknüpfen. Der Fahrer wählt dann eine bestimmte Fahrwerkseinstellung, während die Profilauswahl für das Pedalgefühl automatisch zugesteuert wird.
Weiterhin ist es möglich, nicht nur eine Wahl zwischen unterschiedlichen Profilen für den Kraft-Weg-Verlauf zu gestatten, sondern dem Fahrer anzubieten, den Kraft-Weg-Verlauf eines Profils individuell zu beeinflussen oder vorzugeben. Entsprechende Verläufe können beispielsweise über die jeweilige Steuereinrichtung 32 bzw. 49 umgesetzt werden.
Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele ermöglichen jeweils eine sehr hohe Flexibilität im Hinblick auf die Konfiguration eines Kraft-Weg-Verlaufs bei Verwendung stets der gleichen mechanischen Komponenten. Dies ermöglicht neben dem erhöhten Funktionsnutzen für den Fahrer gleichzeitig eine signifikante Variantenreduzierung bei der Fertigung unterschiedlicher Fahrzeugbremsanlagen und Fahrzeugtypen.
Die Erfindung ermöglich insbesondere ein Bremsregelsystem mit Pedalsimulator und einem mechanischen/hydraulischen Durchgriff eine vollständig freie Konfigurierbarkeit des Pedalgefühls. Da die Kennlinie des Pedalsimulators elektronisch beeinflussbar ist, kann das Pedalgefühl über eine entsprechende Programmierung frei definiert werden und z.B. wählbar über eine Fahrprofilauswahl und/oder einen Fahrerlebnisschalter über Softkeys eingestellt werden.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele und Abwandlungen dienen 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 und Abwandlungen beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugbremsanlage
2: elektromechanischer Bremskraftverstärker
3: Bremspedal
4: Bremszylinder bzw. Hauptbremszylinder
5: ESC-Hydraulikaggregat
6: Radbremsen
7: Stellungssensor
8: Primärkolben
9: Pedalsimulator
10: Koppelstange
11: Koppelstange
12: hydraulisches Bremsregelsystem
20: Einrichtung zur Variation des Pedalgefühls
21: Kolben-Zylinder-Anordnung
22: Kolben
23: Zylinder
24: Kammer
25: Kammer
26: Durchströmöffnung
27: Rückstellfeder
28: weitere Rückstellfeder
29: Kolbenstange
30: Gehäuse
31: Mittel zur Veränderung der Viskosität
32: Steuereinrichtung
33: Aktivierungseinrichtung
40: Einrichtung zur Variation des Pedalgefühls
41: Kolben-Zylinder-Anordnung
42: Kolben
43: Zylinder
44: Kammer
45: Kammer
46: Durchströmöffnung
47: Rückstellfeder
48: durchflusssteuerbare Ventileinrichtung
49: Steuereinrichtung
50: Bypasskanal
51: Gehäuse
ESC: Electronic Stability Control bzw. elektronische Stabilitätskontrolle (F ahrdynam ikregel ung)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010024734 A1 [0003, 0004, 0007]
DE 19757996 A1 [0004]
DE 10039670 A1 [0004]
DE 112011103226 T5 [0004]
DE 102014009100 A1 [0004, 0008, 0012]

Claims

Einrichtung zur Variation des Pedalgefühls (20) in einer Bremsanlage (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend: eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung (21) zur Kompensation einer auf ein Bremspedal (3) aufgebrachten Kraft durch Relativverschiebung zwischen Kolben (22) und Zylinder (23) derselben, gekennzeichnet durch Mittel (31) zur Veränderung der Viskosität des hydraulischen Mediums in der Kolben-Zylinder-Anordnung (21), und eine Steuereinrichtung (32) zur Ansteuerung besagter Mittel (31) in Abhängigkeit einer Profilauswahl für das Pedalgefühl durch Einstellung des Verlaufs der Relativverschiebung über der Kraft mittels der Viskosität des hydraulischen Mediums.
Einrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Medium eine magnetorheologische Flüssigkeit oder eine elektrorheologische Flüssigkeit ist.
Einrichtung (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktivierungseinrichtung (33) zur Änderung der Viskosität des hydraulischen Mediums an der Kolben-Zylinder-Anordnung (21) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22) der Kolben-Zylinder-Anordnung (21) ein oder mehrere Durchströmöffnungen (26) aufweist und durch eine Rückstellfeder (47) in Richtung einer Ausgangslage gedrängt wird.
Einrichtung zur Variation des Pedalgefühls (40) in einer Bremsanlage (1) eines Kraftfahrzeugs, umfassend: eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung (41) zur Kompensation einer auf ein Bremspedal (3) aufgebrachten Kraft durch Relativverschiebung zwischen Kolben (42) und Zylinder (43) derselben, wobei der Kolben (42) einen Innenraum des Zylinders (43) in zwei Kammern (44, 45) unterteilt, gekennzeichnet durch eine durchflusssteuerbare Ventileinrichtung (48) zur Veränderung des Überströmverhaltens zwischen den beiden Kammern (44, 45) der Kolben-Zylinder-Anordnung (41), welche an der Kolben-Zylinder-Anordnung (41) angeordnet ist, und eine Steuereinrichtung (49) zur Ansteuerung der durchflusssteuerbaren Ventilanordnung (48) in Abhängigkeit einer Profilauswahl für das Pedalgefühl.
Einrichtung (40) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die durchflusssteuerbare Ventilanordnung (48) innerhalb der Kolben-Zylinder-Anordnung (41) untergebracht ist.
Einrichtung (40) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die durchflusssteuerbare Ventilanordnung (48) in einem die beiden Kammern (44, 45) der Kolben-Zylinder-Anordnung (41) verbindenden Bypasskanal (50) angeordnet ist, um die Strömung eines hydraulischen Mediums durch den Bypasskanal (50) in Abhängigkeit der Ansteuerung durch die Steuereinrichtung (49) zu verändern.
Einrichtung (20, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine fahrerseitige betätigte Eingabevorrichtung für die Profilauswahl des Pedalgefühls vorgesehen ist.
Einrichtung (20, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Anordnung (21, 41) mit einem Bremspedal (3) hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch wirkverbunden ist.
Einrichtung (20, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese hydraulisch autark, d.h. von einem Hydrauliksystem der Bremskraftregelung hydraulisch getrennt ist.