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Die Erfindung betrifft einen Simulator für Bremssysteme, umfassend eine Simulatorkammer, in der ein elastisches Simulatorelement angeordnet ist, weiter umfassend einen Simulatorkolben und ein zumindest bereichsweise zwischen Simulatorkolben und Simulatorelement angeordnetes Druckstück. Sie betrifft weiterhin ein Bremssystem.
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Bei elektrohydraulischen Bremssystemen mit der Betriebsart „Brake-by-Wire“ ist der Fahrer von dem direkten Zugriff auf die Bremsen entkoppelt. Bei Betätigung des Pedals werden gewöhnlich eine Pedalentkopplungseinheit und ein Simulator betätigt, wobei durch eine Sensorik der Bremswunsch des Fahrers erfasst wird. Der Pedalsimulator dient dazu, dem Fahrer ein möglichst vertrautes Bremspedalgefühl zu vermitteln. Der erfasste Bremswunsch führt zu der Bestimmung eines Sollbremsmomentes, woraus dann der Sollbremsdruck für die Bremsen ermittelt wird. Der Bremsdruck wird dann aktiv von einer Druckbereitstellungseinrichtung in den Bremsen aufgebaut.
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Das tatsächliche Bremsen erfolgt also durch aktiven Druckaufbau in den Bremskreisen mit Hilfe einer Druckbereitstellungseinrichtung, die von einer Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Durch die hydraulische Entkopplung der Bremspedalbetätigung von dem Druckaufbau lassen sich in derartigen Bremssystemen viele Funktionalitäten wie ABS, ESC, TCS, Hanganfahrhilfe etc. für den Fahrer komfortabel verwirklichen.
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Die Druckbereitstellungseinrichtung in oben beschriebenen Bremssystemen wird auch als Aktuator bzw. hydraulischer Aktuator bezeichnet. Insbesondere werden Aktuatoren als Linearaktuatoren ausgebildet, bei denen zum Druckaufbau ein Kolben axial in einen hydraulischen Druckraum verschoben wird, der in Reihe mit einem Rotations-Translationsgetriebe gebaut ist. Die Motorwelle eines Elektromotors wird durch das Rotations-Translationsgetriebe in eine axiale Verschiebung des Kolbens umgewandelt.
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Aus der
DE 10 2013 204 778 A1 ist eine „Brake-by-Wire“-Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen bremspedalbetätigbaren Tandemhauptbremszylinder, dessen Druckräume jeweils über ein elektrisch betätigbares Trennventil trennbar mit einem Bremskreis mit zwei Radbremsen verbunden sind, eine mit dem Hauptbremszylinder hydraulisch verbundene, zu- und abschaltbare Simulationseinrichtung, und eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet wird, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator verschiebbar ist, umfasst, wobei die Druckbereitstellungseinrichtung über zwei elektrisch betätigbare Zuschaltventile mit den Einlassventilen der Radbremsen verbunden ist.
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In derartigen Bremssystemen ist gewöhnlich eine mechanische bzw. hydraulische Rückfallebene vorgesehen, durch die der Fahrer durch Muskelkraft bei Betätigung des Bremspedals das Fahrzeug abbremsen bzw. zum Stehen bringen kann, wenn die „By-Wire“-Betriebsart ausfällt oder gestört ist. Während im Normalbetrieb durch eine Pedalentkopplungseinheit die oben beschriebene hydraulische Entkopplung zwischen Bremspedalbetätigung und Bremsdruckaufbau erfolgt, wird in der Rückfallebene diese Entkopplung aufgehoben, so dass der Fahrer direkt Bremsmittel in die Bremskreise verschieben kann. In die Rückfallebene wird geschaltet, wenn mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung kein Druckaufbau mehr möglich ist.
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Die beschriebenen Bremssysteme eigenen sich insbesondere auch für rein elektrische Fahrzeuge oder Hybridfahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb, der rekuperatives Bremsen erlaubt, und einem Verbrennungsmotor. Insbesondere auch bei automatisiertem Fahren lassen sich diese Bremssysteme vorteilhaft einsetzen.
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Im Normalbetrieb betätigt bei einer derartigen Fremdkraftbremsanlage der Fahrer einen Simulator bzw. Pedalsimulator, wobei diese Pedalbetätigung durch Pedalsensoren erfasst wird und ein entsprechender Drucksollwert für den Linearaktuator zu Betätigung der Radbremsen ermittelt wird. Wenn das Bremssystem einen Tandemhauptbremszylinder (THZ) aufweist, wird beispielsgemäß der Simulator hydraulisch mit einer Kammer des THZ verbunden. Der Simulator weist gewöhnlich einen auf diese Weise betätigbaren Simulatorkolben auf, der ein Druckstück gegen ein elastisches Simulatorelement drückt, so dass der Fahrer am Pedal einen Wiederstand als Funktion des Pedalweges spürt, der zu einem konventionellen Pedalgefühl korrespondiert.
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Bei schnellen Betätigungen der Baugruppe mit Tandemhauptbremszylinder und Simulator im Normalbetrieb des Bremssystems trifft der Simulatorkolben nach einem Leerweg (Gap) auf das Druckstück, wodurch Kontaktgeräusche entstehen können. Diese Geräusche sind für den Fahrer wahrnehmbar, insbesondere bei einem Brake-by-Wire-Bremssystem in Elektro- oder Hybridfahrzeugen, die keine oder bis zu einer Geschwindigkeit von 30 km/h keine Geräusche produzieren. Diese Geräusche sind für den Fahrer ablenkend und beeinträchtigend.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen oben beschriebenen Simulator dahingehend zu verbessern, dass die Kontaktgeräusche zuverlässig vermieden werden. Weiterhin soll ein Bremssystem angegeben werden.
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In Bezug auf den Simulator wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest teilweise zwischen Druckstück und Simulatorkolben ein Dämpfungselement angeordnet ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Kontaktgeräusche, die bei schnellem Auftreffen des Simulatorkolbens auf das Druckstück entstehen, insbesondere dann, wenn keine weiteren Geräusche vom Fahrzeug für den Fahrer vernehmbar sind, als störend und irritierend wahrgenommen werden. Zudem führt das Auftreffen zu erhöhtem Materialverschleiß.
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Wie nunmehr erkannt wurde, können die Kontaktgeräusche zuverlässig eliminiert werden, indem zumindest teilweise zwischen Simulatorkolben und Druckstück ein Dämpfungselement angeordnet ist. Bei schnellem Auftreffen des Simulatorkolbens auf das Druckstück absorbiert das Dämpfungselement die kinetische Energie, so dass im Wesentlichen keine hörbaren Schallwellen erzeugt werden.
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Vorteilhafterweise weist das Dämpfungselement eine Dämpfungsscheibe auf. Die Dämpfungsscheibe ist insbesondere ringförmig ausgebildet und ist zwischen einem ringförmigen Bereich des Simulatorkolbens und einem ringförmigen Bereich des Druckstückes angeordnet. Auf diese Weise kann gegenüber einer vollflächigen Variante Material eingespart werden.
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Die Scheibe bzw. Dämpfungsscheibe weist bevorzugt wenigstens ein Fixierungselement auf, mit welchem sie am Simulatorkolben fixiert ist. Sie kann alternativ auch nur durch das Druckstück ohne Fixierung geführt werden.
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Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Druck- bzw. Kräfteverteilung ist vorteilhafterweise eine Mehrzahl von Fixierungselementen vorgesehen ist, welche in regelmäßigen Abständen umfangsseitig über den Scheibenumfang verteilt sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind genau drei Fixierungselemente vorgesehen.
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Vorteilhafterweise ist das jeweilige Fixierungselement hakenförmig ausgebildet.
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Der Simulatorkolben umfasst bevorzugt wenigstens einen Vorsprung, der im montierten Zustand von dem jeweiligen Haken umfasst wird. Die Dämpfungsscheibe kann bevorzugt auf diese Weise mit dem jeweiligen Fixierungselement an dem Vorsprung festgeklemmt werden. In einer bevorzugten Variante ist ein ringförmiger Vorsprung bzw. Kragen vorgesehen, an dem alle Haken festgeklemmt werden.
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Der Haken weist bevorzugt zwei laterale Flächen und eine Querfläche auf, wobei der Haken am offenen, nicht an der Dämpfungsscheibe angeordneten Ende einen U-förmig gebogenen Vorsprung aufweist. Grund hierfür ist, dass durch das U-förmige Design die Kappe des Simulators vorpositioniert wird. Dies dient zur Vorpositionierung der Baugruppe vor der Montage, damit der Simulatorkolben zentrisch zum Verschlussdeckel sitzt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Scheibe aus oberflächenbehandeltem Stahlblech gefertigt.
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In Bezug auf das Bremssystem wird die oben genannte Aufgabe gelöst mit einem oben beschriebenen Simulator.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass mit Hilfe des Dämpfungselementes Geräusche des Simulators, die von dem Fahrer als störend empfunden werden, verhindert werden können.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen in schematisierter Darstellung:
- 1 einen Simulator mit einem Dämpfungselement in einer ersten bevorzugten Ausführungsform in einem perspektivischen Schnitt;
- 2 einen Simulator mit einem Dämpfungselement mit Fixierungselementen gemäß 1 in einem Querschnitt;
- 3 das Dämpfungselement mit Fixierungselementen in einer ersten Ansicht und eine Vergrößerung eines Fixierungselementes in einer bevorzugten Ausführungsform;
- 4 eine perspektivische Ausschnittsansicht eines Simulators mit einem Dämpfungselement gemäß 3, und
- 5 einen perspektivischen Querschnitt des Simulators gemäß 4.
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Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Ein in 1 und 2 dargestellter Simulator 2 umfasst ein Simulatorgehäuse 6, in dem eine Simulatorkammer 24 gebildet ist, in der ein elastisches Simulatorelement 20 angeordnet ist. Das Simulatorelement 20 ist bevorzugt im Sinne einer Feder ausgebildet, d. h. zumindest in einem vorgegebenen axialen Längenbereich verhält es sich gemäß dem Federgesetz.
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Das Simulatorelement 20 wird beaufschlagt von einem Druckstück 14, das in betätigtem Zustand von einem Simulatorkolben 32 in axialer Richtung gegen das elastische Simulatorelement 20 gedrückt wird. In dem Simulatorkolben 32 ist bevorzugt ein Betätigungsteil 36 eingelassen, welches einen hydraulischen Anschluss für eine hydraulische Leitung bereitstellt.
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In einem Hohlbereich 26 des Druckstückes 14 ist eine Druckfeder 28 angeordnet, die sich an einem Ende am Druckstück 14 und an ihrem anderen Ende am Simulatorkolben 32 abstützt. Im unbetätigten Zustand ist zwischen einem Randbereich des Simulatorkolbens 14 und einen Randbereich des Druckstückes 14 eine axiale Lücke bzw. ein Leerweg. Bei anfänglicher Betätigung des Simulatorkolbens 32 wird zunächst die Feder 28 zusammengeschoben, so dass für kleine Pedalwege der Fahrer nur eine geringe Pedalkraft erfährt. Sobald der Leerweg gegen die Federkraft überwunden ist, kontaktiert der Simulatorkolben 32 das Druckstück 14 und drückt das Druckstück 14 gegen das Simulatorelement 20, so dass der Fahrer eine stärkere Pedalkraft erfährt.
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Bei schnellen Pedalbetätigungen trifft der Simulatorkolben 32 mit hoher Geschwindigkeit auf das Druckstück 14. Dadurch entstehen Kontaktgeräusche, die für den Fahrer hörbar sind. Sie irritieren ihn und sind generell als nicht akzeptabel zu sehen. Zudem vermitteln sie den Eindruck einer nicht hochqualitativen Ausführung des Bremssystems.
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Der Simulator 2 ist dazu ertüchtigt, das Entstehen dieser störenden Kontaktgeräusche zu unterbinden. Dazu ist ein Dämpfungselement 40 vorgesehen, welches in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform als ringförmige Scheibe ausgebildet ist. Wie in 1 erkennbar, ist diese ringförmige Scheibe zwischen einem Ringbereich des Simulatorkolbens 32 und einem Ringbereich des Druckstückes 14 angeordnet. Sie ist somit ein Teil der Kontaktkette Simulatorkolben-Dämpfungselement-Druckstück. In der vorliegenden bevorzugten Ausführung ist das Dämpfungselement 40 als Ringscheibe ausgebildet. Sie ist bevorzugt aus Stahlblech bzw. nicht rostendem Blech gefertigt. Wenn der Simulatorkolben 32 sich in Richtung des Druckstückes 14 bewegt trifft er auf das Dämpfungselement 40, welches die kinetische Energie absorbiert, so dass dieses Auftreffen für den Fahrer im Wesentlichen geräuschlos erfolgt.
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Das Druckstück 14 ist in dem Ringbereich, in dem die Ringscheibe angeordnet ist, bevorzugt zylinderförmig ausgebildet, so dass die Ringscheibe dieses Zylinderstück mit einem inneren Umfang umfasst.
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In 3 ist ein Dämpfungselement 40 in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Das Dämpfungselement 40 ist als Ringscheibe 72 ausgebildet mit drei hakenförmig ausgebildeten Fixierungselementen 46, welche gleichmäßig über den Umfang der Ringscheibe 72 verteilt sind. Das jeweilige Fixierungselement 46 ist hakenförmig ausgebildet mit zwei lateralen Flächen 50, 62 und einer diese verbindenden, senkrecht dazu stehenden Fläche 52. Die laterale Fläche 62 ist an ihrem im montierten Zustand dem Simulatorkolben 32 zugewandten Ende U-förmig umgebogen mit einer Querfläche 54 und einer dazu senkrecht stehenden lateralen Fläche 56.
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Das Dämpfungselement 40 ist bevorzugt aus Stahlblech bzw. nicht rostendem Blech gefertigt. Die Ringscheibe 72 und die Fixierungselemente 46 sind bevorzugt einstückig ausgebildet. Mit dem Bezugszeichen 22 ist in 1 und 2 eine Kappe bezeichnet, welche Verschlussdeckel/Simulatorgehäuse und Simulatorkolben 32 mit einem Sprengring 60 zu einer Baugruppe verbindet.
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Wie in 4 erkennbar ist, weist der Simulatorkolben 32 einen ringförmigen Vorsprung 74 auf, der als Kragen ausgebildet ist und an den die Ringscheibe 72 mit Hilfe der Fixierungselemente 46 angeklemmt wird. Das Dämpfungselement 40 ist fest an den Simulatorkolben 32 festgeklemmt und bewegt sich somit mit ihm.
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In 5 ist der Simulator 2 mit angeklemmtem Dämpfungselement 40 dargestellt. Durch Ersetzen des Sprengrings 60 durch den Dämpfungsring 40 wird zum Halten der Baugruppe kein zusätzliches Bauelement benötigt, so dass diese Ausbildung kostenneutral ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013204778 A1 [0005]
