DE102018219556A1 - Simulator for hydraulic brake systems and brake system - Google Patents
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Abstract
Simulator (20) für hydraulische Bremssysteme, umfassend die Komponenten: Simulatorkolben (2), Simulatorfeder (1), elastisches Element (3) sowie einen Druckkolben (4), wobei der Druckkolben (4) einen Hohlraum (28) aufweist, in dem zumindest bereichsweise eine dieser Komponenten (1, 2, 3) aufgenommen ist.Simulator (20) for hydraulic brake systems, comprising the components: simulator piston (2), simulator spring (1), elastic element (3) and a pressure piston (4), the pressure piston (4) having a cavity (28) in which at least in areas one of these components (1, 2, 3) is added.
Description
Die Erfindung betrifft einen Simulator für hydraulische Bremssysteme, umfassend die Komponenten: Simulatorkolben, Simulatorfeder, elastisches Element sowie einen Druckkolben. Sie betrifft weiterhin ein Bremssystem.The invention relates to a simulator for hydraulic brake systems, comprising the components: simulator piston, simulator spring, elastic element and a pressure piston. It continues to affect a braking system.
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.With electrohydraulic brake systems with the "Brake-by-Wire" operating mode, the driver is decoupled from direct access to the brakes. When the pedal is actuated, a pedal decoupling unit and a simulator are usually actuated, the driver's braking request being detected by a sensor system. The pedal simulator is used to give the driver a brake pedal feeling that is as familiar as possible. The detected braking request leads to the determination of a target braking torque, from which the target braking pressure for the brakes is then determined. The brake pressure is then actively built up by a pressure supply device in the brakes.
Das tatsächliche Bremsen erfolgt also durch aktiven Druckaufbau in den Bremskreisen mit Hilfe einer Druckbereitstellungseinrichtung, die von einer Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Als Druckbereitstellungseinrichtung in oben beschriebenen Bremssystemen kann insbesondere ein elektrohydraulisch-mechanischer Linearaktuator mit Kolben verwendet werden, bei dem 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.Actual braking therefore takes place through active pressure build-up in the brake circuits with the aid of a pressure supply device which is controlled by a control and regulating unit. In particular, an electrohydraulic-mechanical linear actuator with a piston can be used as the pressure supply device in the brake systems described above, in which a piston is axially displaced into a hydraulic pressure chamber which is built in series with a rotary translation gear in order to build up pressure. The motor shaft of an electric motor is converted into an axial displacement of the piston by the rotary translation gear.
Die Einstellung eines geforderten Systemdruckes erfolgt mit Hilfe eines geeigneten Druckreglers bzw. eines geeigneten Druckregelsystems, bei dem beispielsweise dem Druckregler ein Drehzahlregler unterlagert ist.The required system pressure is set with the aid of a suitable pressure controller or a suitable pressure control system, in which, for example, a speed controller is subordinate to the pressure controller.
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.In normal operation, the driver actuates a simulator or pedal simulator in such a power brake system, this pedal actuation being detected by pedal sensors and a corresponding pressure setpoint for the linear actuator for actuating the wheel brakes being determined. If the brake system has a tandem master brake cylinder (THZ), the simulator is hydraulically connected to a chamber of the THZ, for example. The simulator usually has a simulator piston which can be actuated in this way and which presses a pressure piece against an elastic simulator element, so that the driver feels a resistance on the pedal as a function of the pedal travel, which corresponds to a conventional pedal feeling.
In modernen Kraftfahrzeugen steht für die Komponenten des Bremssystems wenig Bauraum zur Verfügung, so dass es wünschenswert ist, dass ein verwendeter Simulator in axialer Richtung wenig Platz beansprucht.In modern motor vehicles, little space is available for the components of the brake system, so that it is desirable that a simulator used takes up little space in the axial direction.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Simulator dahingehend zu verbessern, dass er in axialer Richtung nur geringen Bauraum benötigt. Weiterhin soll ein bauraumoptimiertes Bremssystem angegeben werden.The invention is therefore based on the object of improving a simulator in such a way that it requires only a small installation space in the axial direction. Furthermore, a space-optimized braking system should be specified.
In Bezug auf den Simulator wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Druckkolben einen Hohlraum aufweist, in dem zumindest bereichsweise eine der eingangs benannten Komponenten aufgenommen ist.With regard to the simulator, this object is achieved according to the invention in that the pressure piston has a cavity in which at least some of the components mentioned at the beginning are accommodated.
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 der Simulator möglichst geringen Bauraumbedarf in axialer Richtung aufweisen sollte, um in modernen Fahrzeugen, in denen der Bauraum oft gering ist, geeignet eingebaut werden zu können.The invention is based on the consideration that the simulator should have the smallest possible installation space requirement in the axial direction in order to be able to be suitably installed in modern vehicles in which the installation space is often small.
Wie nunmehr erkannt wurde, kann ein Simulator diese Anforderung besonders gut erfüllen, indem die einzelnen Komponenten ineinander angeordnet bzw. verschachtelt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Druckkolben dazu ausgebildet wird, zumindest teilweise in einem in ihm gebildeten Hohlraum wenigstens eine andere Komponente des Simulators aufzunehmen. Auf diese Weise überlappen in axialer Richtung der Druckkolben und wenigstens eine weitere Komponente, so dass die axiale Länge des Simulators um wenigstens diesen überlappenden Betrag verringert werden kann.As has now been recognized, a simulator can meet this requirement particularly well by arranging or interleaving the individual components. This can be achieved in that the pressure piston is designed to at least partially accommodate at least one other component of the simulator in a cavity formed in it. In this way, the pressure piston and at least one further component overlap in the axial direction, so that the axial length of the simulator can be reduced by at least this overlapping amount.
Vorteilafterweise ist das elastische Element, insbesondere vollständig, im Hohlraum des Druckkolbens angeordnet.The elastic element is advantageously, in particular completely, arranged in the cavity of the pressure piston.
Bevorzugt ist der Simulatorkolben zumindest bereichsweise im Hohlraum des Druckkolbens angeordnet.The simulator piston is preferably arranged at least in regions in the cavity of the pressure piston.
Die Simulatorfeder ist vorteilhafterweise zumindest bereichsweise im Hohlraum des Druckkolbens angeordnet.The simulator spring is advantageously arranged at least in regions in the cavity of the pressure piston.
Der Druckkolben ist bevorzugt als Hohlkolben, besonders bevorzugt als zylinderförmiger Hohlkolben ausgebildet.The pressure piston is preferably designed as a hollow piston, particularly preferably as a cylindrical hollow piston.
Der Druckkolben ist in einer bevorzugten Ausführung als Stufenkolben ausgebildet mit einer ersten Stufe, deren Innenfläche an eine Stirnseite des Druckkolbens grenzt und einer sich daran anschließenden zweiten Stufe, wobei der Radius der ersten Stufe geringer ist als der Radius der zweiten Stufe.In a preferred embodiment, the pressure piston is designed as a step piston with a first step, the inner surface of which is connected to an end face of the Pressure piston borders and a subsequent second stage, the radius of the first stage is less than the radius of the second stage.
Vorteilhafterweise vergrößert sich in einem Übergang zwischen erster und zweiter Stufe der Radius stetig, insbesondere linear.The radius advantageously increases continuously, in particular linearly, in a transition between the first and second stages.
Der Simulatorkolben ist bevorzugt, insbesondere vollständig, in der ersten Stufe angeordnet, wobei das elastische Element zumindest bereichsweise in der zweiten Stufe angeordnet ist.The simulator piston is preferably, in particular completely, arranged in the first stage, the elastic element being arranged at least in regions in the second stage.
Der Simulatorkolben umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform einen Hohlraum, in dem die Simulatorfeder zumindest bereichsweise angeordnet ist.In a preferred embodiment, the simulator piston comprises a cavity in which the simulator spring is arranged at least in regions.
Der Simulator umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform eine Hülse, die den Druckkolben zumindest bereichsweise umfasst.In a preferred embodiment, the simulator comprises a sleeve, which at least in regions encompasses the pressure piston.
Vorteilhafterweise ist das elastische Element aus Gummi gefertigt.The elastic element is advantageously made of rubber.
Das elastische Element ist vorteilhafterweise als Elastomer ausgebildet.The elastic element is advantageously designed as an elastomer.
In Bezug auf das Bremssystem wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit einem oben beschriebenen Simulator. Das Bremssystem umfasst bevorzugt hydraulische Radbremsen und eine damit trennbar verbundene Druckbereitstellungseinrichtung, insbesondere einen Linearaktuator, zum aktiven Druckaufbau in einem Brake-by-Wire-Betriebsmodus.With regard to the braking system, the above-mentioned object is achieved according to the invention with a simulator described above. The brake system preferably comprises hydraulic wheel brakes and a pressure supply device, in particular a linear actuator, which is connected to it in a separable manner, for active pressure build-up in a brake-by-wire operating mode.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass, insbesondere unter Beibehaltung der elastomechanisch-hydraulischen Eigenschaften der Kernelemente Feder, Manschette, Druckstück und Gummifeder, zu vergleichbaren Kosten ein deutlich kompakterer Simulator realisiert werden kann.The advantages of the invention are in particular that, in particular while maintaining the elastomechanical-hydraulic properties of the core elements spring, sleeve, pressure piece and rubber spring, a significantly more compact simulator can be implemented at comparable costs.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:
-
1 einen Simulator in einer ersten bevorzugten Ausführungsform; -
2 einen Simulator in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform; und -
3 einen Simulator in einer dritten bevorzugten Ausführungsform.
-
1 a simulator in a first preferred embodiment; -
2nd a simulator in a second preferred embodiment; and -
3rd a simulator in a third preferred embodiment.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference symbols in all figures.
Ein in
Der Simulator
Der Simulatorkolben
Ein Simulator in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist in
Der Simulatorkolben
Durch ein geschicktes Verschachteln des Elastomers
Vertauscht sind in dieser Ausführung die „nasse“ und die „trockene“ Seite. Das Bezugszeichen
Ein Simulator in einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist in
Die
In allen drei Ausführungsformen ist das elastische Element
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