DE102018216668A1

DE102018216668A1 - Bremsanlage für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018216668A1
Application number: DE102018216668.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Friedrich; Tobias Putzer; Christian Bohne
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage (10) für ein Fahrzeug, mit einem mittels einer Flüssigkeit (28), insbesondere einer Bremsflüssigkeit betriebenen Stellglied (20) zur zumindest indirekten Übertragung einer Bremskraft auf wenigstens ein Rad (1 bis 4) des Fahrzeugs, mit einem mit dem Stellglied (20) verbundenen Vorratsbehälter (26) zur Aufnahme der Flüssigkeit (28), und mit einer pyrotechnischen Einrichtung (44) zur impulsartigen Erzeugung eines zusätzlichen Drucks auf die Flüssigkeit (28) im Vorratsbehälter (26) und zur Erhöhung der Bremskraft durch das Stellglied (20).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Bremsanlage ist aus der DE 10 2016 206 910 A1 bekannt. Die bekannte Bremsanlage zeichnet sich durch einen Impulsspeicher aus, der eine pyrotechnische Einrichtung mit einer Sprengladung umfassen kann. Bei einer Aktivierung der Sprengladung wird schlagartig eine zusätzliche Bremskraft erzeugt, die zusätzlich ggf. von einer ersten, durch den Fahrer erzeugten Bremskraft auf die Räder des Fahrzeugs wirkt. Die bekannte Ausbildung der Bremsanlage mit der pyrotechnischen Einrichtung bzw. der Sprengladung ermöglicht es, beispielsweise in Notfallsituationen eine verbesserte bzw. schnellere Bremswirkung zu erzielen. So ist es beispielsweise vorgesehen, die pyrotechnische Einrichtung mittels eines Sicherheitssystems des Fahrzeugs zu betätigen, das eine Vielzahl von Sensoren aufweist, um beispielsweise gefährliche Fahrsituationen zu erkennen, bevor dies der Fahrer tut. Ein derartiges Sicherheitssystem ist darüber hinaus vorzugsweise von Handlungen des Fahrers unabhängig ausgebildet, um fahrerbasierte Fehler bei einer Bewältigung von gefährlichen Fahrsituationen und Bremssituationen kompensieren zu können.
Aus dem Stand der Technik sind darüber hinaus teilautonom oder vollständig autonom fahrende Fahrzeuge bekannt, die dazu ausgebildet sind, anhand der vorhandenen Sensorik selbstständige Fahrmanöver, wie Einparkmanöver oder ähnliches, auszuführen. Zur Gewährleistung der Funktionalität derartiger Fahrzeuge ist es erforderlich, dass die Sensorik, die mit der Bordspannung des Fahrzeugs mit der dafür erforderlichen Energie versorgt wird, stets zuverlässig arbeitet. Ausfälle des Bordnetzes bzw. der Spannungsversorgung der Sensorik können daher ggf. zu gefährlichen Fahrsituationen führen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Bremsanlage für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass mit vorrichtungstechnisch relativ geringem Aufwand, insbesondere bei einem Ausfall der Spannungsversorgung einer Sensorik, ein Bremsvorgang des Fahrzeugs eingeleitet werden kann, um Unfälle oder ähnliches zu vermeiden. Hierzu schlägt es die Lehre der Erfindung vor, dass die pyrotechnische Einrichtung zur Einleitung des Bremsvorgangs im Bereich eines an einem Vorratsbehälter für das Stellglied (Bremszylinder) austauschbar befestigbaren Elements angeordnet ist. Der Vorratsbehälter dient zur Aufnahme von Flüssigkeit, insbesondere von Bremsflüssigkeit, die wiederum der Betätigung des Stellglieds dient, das zumindest der indirekten Übertragung einer Bremskraft auf wenigstens ein Rad dient. Dadurch, dass das die pyrotechnische Einrichtung aufweisende bzw. tragbare Element austauschbar an dem Vorratsbehälter angeordnet ist, wird insbesondere im Falle der Aktivierung der pyrotechnischen Einrichtung ein problemloser Austausch bzw. eine Neuausstattung mit einer entsprechenden pyrotechnischen Einrichtung ermöglicht. Darüber hinaus kann eine derartige pyrotechnische Einrichtung als Standardbauteil bzw. Standardelement ausgebildet werden, das beispielsweise weitgehend fahrzeugunabhängig mit dem entsprechenden Vorratsbehälter verbunden werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bremsanlage für ein Fahrzeug sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
In ganz besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das die pyrotechnische Einrichtung aufweisende Element der Verschlussdeckel zum Befüllen des Vorratsbehälters mit der (Brems-) Flüssigkeit ist. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es neben dem problemlosen Ersetzen der pyrotechnischen Einrichtung im Falle deren Aktivierung insbesondere, die pyrotechnische Einrichtung als Nachrüstlösung für bestehende Fahrzeuge bzw. Vorratsbehälter besonders einfach und kostengünstig auszubilden. Dies rührt daher, dass derartige Verschlussdeckel beispielsweise standardisiert ausgebildet sind bzw. eine standardisierte Größe aufweisen.
Darüber hinaus ist ein derartiger Verschlussdeckel sehr gut zugänglich, üblicherweise im Motorraum des Fahrzeugs, angeordnet, was den Einbau bzw. den Umtausch des Verschlussdeckels zusätzlich vereinfacht.
Eine weitere besonders bevorzugte konstruktive Ausgestaltung sieht vor, dass die pyrotechnische Einrichtung ein Sprengelement umfasst, das zumindest bereichsweise von einem den Explosionsdruck des Sprengelements aufnehmenden und dabei sein Volumen vergrößernden Schutzelement umgeben ist. Eine derartige Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass einerseits das Sprengelement gegenüber äußeren Einflüssen relativ geschützt angeordnet werden kann, und dass darüber hinaus im Falle der Aktivierung des Sprengelements die Bestandteile des Sprengelements innerhalb des Schutzelements aufgefangen werden können und somit beispielsweise nicht zu einer Beschädigung des Vorratsbehälter oder zu einer Verunreinigung der (Brems-) Flüssigkeit führt. Dies wiederum hat den Vorteil, dass ggf. ein Austausch der (Brems-) Flüssigkeit nach der Aktivierung der Sprengeinrichtung nicht erforderlich ist.
In konkreter Ausgestaltung eines derartigen Schutzelements ist es vorgesehen, dass dieses in Form eines aus elastischem Material bestehenden Ballons ausgebildet ist, innerhalb dessen das Sprengelement angeordnet ist, und dass das Material des Schutzelements berstsicher ausgebildet ist. Im Ruhezustand bzw. im nicht aktivierten Zustand der pyrotechnischen Einrichtung ist somit das Sprengelement bzw. die Sprengkapsel innerhalb des sein Minimalvolumen einnehmenden Schutzelements bzw. Ballons angeordnet. Bei einer Aktivierung der pyrotechnischen Einrichtung bzw. der Sprengkapsel dehnt sich das Volumen des Schutzelements bzw. der Innenraum des Ballons schlagartig aus, derart, dass der Druck auf die (Brems-) Flüssigkeit im Vorratsbehälter ebenfalls schlagartig erhöht wird, was zu der gewünschten Erhöhung des Bremsdrucks in dem Stellglied der Bremsanlage bei Bremsmanövern und somit zum Abbremsen des Fahrzeugs führt.
Zur problemlosen Montage der pyrotechnischen Einrichtung, insbesondere auch, um den Verschlussdeckel beispielsweise nach einem Nachbefüllen des Vorratsbehälters mit (Brems-) Flüssigkeit wieder einfach verschließen zu können, ist es vorgesehen, dass die pyrotechnische Einrichtung auf der dem Innenraum des Vorratsbehälters zugewandten Seite des Verschlussdeckels angeordnet ist und den Innenquerschnitt eines Befestigungsstutzens des Vorratsbehälters zur Befestigung des Verschlussdeckels nicht überragt. Dadurch wird ein problemloses Einführen der pyrotechnischen Einrichtung in den Bereich des Befestigungsstutzens ermöglicht, und gleichzeitig wird eine Beschädigung der pyrotechnischen Einrichtung bzw. des die pyrotechnischen Einrichtung umgebenden Ballons an dem Befestigungsstutzen vermieden.
Um im Falle eines Ausfalles eines Bremskreises der Bremsanlage die Funktionalität der Schutzeinrichtung zu gewährleisten, ist es vorgesehen, dass das mit der pyrotechnischen Einrichtung zusammenwirkende Stellglied Bestandteil einer 2-Kreis-Bremsanlage ist, und dass die pyrotechnische Einrichtung in Wirkverbindung mit beiden Bremskreisen der Bremsanlage angeordnet ist.
Um ein Bersten des Vorratsbehälters aufgrund von zu hohem Überdruck beim Aktivieren der pyrotechnischen Einrichtung zu vermeiden, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass der Vorratsbehälter eine Druckausgleichsbohrung zum Ausströmen von unter Überdruck stehendem Gas bzw. Luft im Vorratsbehälter aufweist.
Um eine möglichst hohe Bremswirkung auch bei relativ geringen Druckerhöhungen durch die pyrotechnische Einrichtung zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass das Stellglied auf alle Räder des Fahrzeugs wirkt. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass bei einer Aktivierung der pyrotechnischen Einrichtung alle Räder des Fahrzeugs gleichzeitig abgebremst werden. Vor diesem Zusammenhang hat es sich als ausreichend erwiesen, dass bei den gewünschten bzw. vorgesehenen Verzögerungen, die beispielsweise eine Verzögerung des Fahrzeugs aus einer maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit von 10 km/h (wie sie beispielsweise bei autonomen Einparkmanövern vorgesehen ist) innerhalb eines definierten Anhaltewegs vorsieht, die pyrotechnische Einrichtung dazu ausgebildet ist, den Druck der (Brems-) Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter um 10bar bis 15bar zu erhöhen.
Ganz besonders bevorzugt ist der Einsatz der Bremsanlage in einem autonom fahrenden Fahrzeug, wobei die pyrotechnische Einrichtung bei einem Ausfall eines Bordnetzes des Fahrzeugs automatisch aktivierbar ist. Eine derartige Aktivierung kann beispielsweise über einen Kondensator oder ähnliches erfolgen, der auch bei einem Ausfall des Bordnetzes genügend Energie zur Aktivierung der pyrotechnischen Einrichtung bzw. der Sprengkapsel zur Verfügung stellt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in

1 eine schematische Darstellung einer 2-Kreis-Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs,
2 einen Teil der Bremsanlage gemäß 1 im Bereich eines Vorratsbehälters für Bremsflüssigkeit in vereinfachter Darstellung,
3 den Vorratsbehältergemäß 2 bei einer Aktivierung einer pyrotechnischen Einrichtung in vereinfachter Darstellung und
4 die Ausbildung der pyrotechnischen Einrichtung im Bereich des Verschlussdeckels des Vorratsbehälters gemäß der 2 und 3.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der 1 ist stark vereinfacht eine Bremsanlage 10 eines Fahrzeugs, insbesondere eines Pkws, dargestellt. Die Bremsanlage 10 ist als 2-Kreis-Bremsanlage 12 ausgebildet, wobei beispielhaft ein erster Bremskreis 14 auf die beiden Räder 1, 2 der Vorderachse, und ein zweiter Bremskreis 16 auf die beiden Räder 3, 4 der Hinterachse des Fahrzeugs wirkt.
Die als hydraulische Bremsanlage 10 ausgebildete Bremsanlage 10 umfasst ein Stellglied 20 in Form eines Tandem-Hauptbremszylinders 22, der in an sich bekannter, und daher nicht näher dargestellten Art und Weise ausgebildet ist. Die Bremskraft an den Rädern 1 bis 4 lässt sich über ein Bremspedal 24 vom Fahrer regulieren. Das Stellglied 20 ist darüber hinaus über eine Leitung mit einem Vorratsbehälter 26 zur Aufnahme einer Flüssigkeit 28, insbesondere der Bremsflüssigkeit, gekoppelt. Bei einer entsprechenden Stellung des Stellglieds 20 bei einem Bremsmanöver wirkt der hydraulische Druck im Stellglied 20 über Druckleitungen auf an den Rädern 1 bis 4 angeordnete Bremsen.
Weiterhin ist das Fahrzeug als teilautonom oder vollautonom fahrendes Fahrzeug ausgebildet. Hierzu umfasst das Fahrzeug eine Steuereinrichtung 30, deren Eingangsseite mit einer Umfelderkennungssensorik 32 verbunden ist. Die Umfelderkennungssensorik 32 umfasst, wie an sich bekannt, eine Vielzahl von ggf. unterschiedlichen Sensoren, beispielsweise Kameras, Ultraschallsensoren, Radarsensoren oder ähnlichem, um die Bewegung des Fahrzeugs sowie die Umwelt detektieren zu können. Im Falle eines teilautonomen bzw. vollautonomen Fahrbetriebs wirkt die Steuereinrichtung 30 darüber hinaus über eine Verbindung 34 ebenfalls auf das Stellglied 20, um das Fahrzeug beispielsweise bei Einparkmanövern zum Stillstand bringen zu können. Die Steuereinrichtung 30 ist mit einer Spannungsversorgung 36 gekoppelt, die üblicherweise in Form des Bordnetzes des Fahrzeugs ausgebildet ist.
Um insbesondere bei einer Unterbrechung der Spannungsversorgung 36 der Steuereinrichtung 30 bei Bremsmanövern das Fahrzeug aus Sicherheitsgründen abstoppen zu können, ist die Bremsanlage 10 auf nachfolgend beschriebene Art und Weise besonders ausgebildet bzw. ausgestattet: Anhand einer Zusammenschau der 1 bis 3 ist erkennbar, dass der Vorratsbehälter 26 für die Flüssigkeit 28 von einem Verschlussdeckel 38 im Bereich eines Einfüllstutzens 40 für die Flüssigkeit 28 verschlossen ist. Auf der dem Innenraum 42 des Vorratsbehälters 26 zugewandten Seite weist der Verschlussdeckel 38 eine pyrotechnische Einrichtung 44 auf. Die pyrotechnische Einrichtung 44 umfasst beispielhaft zumindest eine Sprengladung bzw. Sprengkapsel 46, die über eine Leitung 48 mit einer Auslöseeinrichtung 50 gekoppelt ist.
Die mit der Steuereinrichtung 35 gekoppelte Auslöseeinrichtung 50 umfasst beispielsweise eine Energiequelle, wie einen Kondensator oder ähnliches, um bei einem Ausfall des Bordnetzes bzw. der Spannungsversorgung der Steuereinrichtung 30 automatisch eine Aktivierung der pyrotechnischen Einrichtung 44 zu ermöglichen. Wie insbesondere anhand der 4 darüber hinaus erkennbar ist, ist die Sprengkapsel 46 innerhalb eines aus einem elastischen Material, wie Gummi, bestehenden Schutzelements 52 aufgenommen. Das Schutzelement 52 ist in Art eines Ballons 54 ausgebildet, dessen Volumen sich bei einer Aktivierung der Sprengkapsel 46 impulsartig bzw. schlagartig vergrößert. Das Material des Schutzelements 52 ist derart ausgebildet, dass es bei einer Aktivierung der pyrotechnischen Einrichtung 44 vorzugsweise nicht beschädigt bzw. zerstört wird. Weiterhin ist im Bereich des Verschlussdeckels 38 beispielhaft eine Entlüftungsbohrung 56 zur Druckentlastung des Innenraums 42 des Vorratsbehälters 26 vorgesehen. Anhand der 2 und 3 ist weiterhin erkennbar, dass im Innenraum 42 des Vorratsbehälters 26 eine Trennwand 58 vorgesehen ist, die den Innenraum 42 in zwei Bereiche unterteilt, über die die beiden Bremskreise 14, 16 jeweils mit genügend Flüssigkeit 28 versorgt sind.
In der 3 ist der Zustand nach einer Aktivierung der pyrotechnischen Einrichtung 44 bzw. der Sprengkapsel 46 dargestellt. Dabei erkennt man, dass sich das Schutzelement 52 ausgedehnt hat und mit seiner Oberfläche den Innenraum 42 des Vorratsbehälters 26 ausfüllt, derart, dass auf die Oberfläche der Flüssigkeit 28 ein erhöhter Druck von beispielsweise 10bar bis 15bar ausgeübt wird. Dieser erhöhte Druck bewirkt während Bremsmanövern ebenfalls eine schlagartige Erhöhung des Bremsdrucks in den beiden Bremskreisen 14 und 16, sodass die Räder 1 bis 4 durch die Aktivierung der pyrotechnischen Einrichtung 44 abgebremst werden.
Die soweit beschriebene Bremsanlage 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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 102016206910 A1 [0002]

Claims

Bremsanlage (10) für ein Fahrzeug, mit einem mittels einer Flüssigkeit (28), insbesondere einer Bremsflüssigkeit betriebenen Stellglied (20) zur zumindest indirekten Übertragung einer Bremskraft auf wenigstens ein Rad (1 bis 4) des Fahrzeugs, mit einem mit dem Stellglied (20) verbundenen Vorratsbehälter (26) zur Aufnahme der Flüssigkeit (28), und mit einer pyrotechnischen Einrichtung (44) zur impulsartigen Erzeugung eines zusätzlichen Drucks auf die Flüssigkeit (28) im Vorratsbehälter (26) und zur Erhöhung der Bremskraft durch das Stellglied (20), dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Einrichtung (44) im Bereich eines an dem Vorratsbehälter (26) austauschbar befestigbaren Elements angeordnet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element ein Verschlussdeckel (38) zum Befüllen des Vorratsbehälters (26) mit der Flüssigkeit (28) ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Einrichtung (44) ein Sprengelement (46) umfasst, das zumindest bereichsweise von einem den Explosionsdruck des Sprengelements (46) aufnehmenden und dabei sein Volumen vergrößernden Schutzelement (52) umgeben ist.
Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (52) in Form eines aus elastischem Material bestehenden Ballons (54) ausgebildet ist, innerhalb dessen das Sprengelement (46) angeordnet ist, und dass das Material des Schutzelements (52) berstsicher ausgebildet ist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Einrichtung (44) auf der einem Innenraum (42) des Vorratsbehälters (26) zugewandten Seite des Verschlussdeckels (38) angeordnet ist und den Innenquerschnitt eines Einfüllstutzens (40) des Vorratsbehälters (26) zur Befestigung des Verschlussdeckels (38) nicht überragt.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (20) Bestandteil einer 2-Kreis-Bremsanlage ist, und dass die pyrotechnische Einrichtung (44) in Wirkverbindung mit beiden Bremskreisen (14, 16) der 2-Kreis-Bremsanlage angeordnet ist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (26) eine Druckausgleichs- bzw. Entlüftungsbohrung (56) zum Ausströmen von unter Überdruck stehendem Gas aus dem Vorratsbehälter (26) aufweist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (20) auf alle Räder (1 bis 4) des Fahrzeugs wirkt.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnische Einrichtung (44) dazu ausgebildet ist, den Druck der Flüssigkeit (28) um 10bar bis 15bar zu erhöhen.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese in einem autonom fahrenden Fahrzeug angeordnet ist, und dass die pyrotechnische Einrichtung (44) bei einem Ausfall eines Bordnetzes des Fahrzeugs automatisch aktivierbar ist.