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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bremssystem für ein Fahrzeug. Das Bremssystem hat einen Pedalsimulator und kann in einem normalen Betriebsmodus, einem Notfallmodus und/oder einem Testmodus verwendet werden.
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Ein herkömmliches Bremsverstärkungssystem ist beispielsweise in
1 der
US 2014/01594773 A1 gezeigt. In einem derartigen herkömmlichen Bremssystem ist ein Pedalbewegungssensor mit einem Bremspedal gekoppelt und betätigbar, um die Größe einer Bewegung des Bremspedals zu erfassen, so dass ein entsprechendes Signal an eine Steuervorrichtung gesendet werden kann. Die Steuervorrichtung interpretiert das Signal und sendet ein weiteres Signal an eine Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung, die einen Aktuator enthält. Der Aktuator seinerseits übt Druck auf ein Bremsfluid aus, um hydraulische Radbremsen zu betätigen. Weiterhin ist ein separater Pedalgefühlsimulator vorgesehen, um das Pedalgefühl und die Pedalbewegung nachzuahmen, die während des Bremsens eines herkömmlichen Bremssystems, das Fluid direkt von einem Hauptzylinder zu Radzylindern liefert, vorhanden sind.
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Jedoch ist das Pedalgefühl derartiger Bremsverstärkungssysteme nicht immer zufriedenstellend. Weiterhin kann das Einstellen des Pedalbewegungsgefühls eine Neugestaltung des Pedalgefühlsimulators erfordern. Es wäre daher vorteilhaft, wenn das Pedalgefühl derartiger Bremsverstärkungssysteme in einer effizienteren oder wirksameren Weise eingestellt werden könnte.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bremssystem mit einem Pedalsimulator, der ein einstellbares Pedalgefühl hat, zu schaffen.
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Gemäß dem Anspruch 1 ist ein Bremssystem vorgesehen.
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Das Bremssystem weist auf:
- - ein Bremspedal;
- - einen Pedalsensor zum Erfassen einer Betätigung des Bremspedals;
- - einen Tandemhauptzylinder zum Beaufschlagen von Radbremsen des Fahrzeugs mit Druck in einem Notfallmodus des Bremssystems, wobei der Tandemhauptzylinder ein Hauptzylindergehäuse, einen ersten Hauptkolben, der bewegbar in dem Hauptzylindergehäuse angeordnet ist, einen zweiten Hauptkolben, der bewegbar in dem Hauptzylindergehäuse angeordnet ist, einen Ausgleichskolben, der bewegbar in dem zweiten Hauptkolben angeordnet ist, und ein elastisches Pedalgefühlelement enthält;
- - eine Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung zum Beaufschlagen der Radbremsen mit Druck in einem normalen Betriebsmodus des Bremssystems; und
- - eine Steuereinheit zum Steuern von Bremsdrücken in dem normalen Betriebsmodus in Abhängigkeit von Sensorsignalen des Pedalsensors.
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Das Hauptzylindergehäuse umschließt eine erste Hauptkammer und eine zweite Hauptkammer, wobei der erste Hauptkolben durch Betätigen des Bremspedals direkt verschiebbar ist und der zweite Hauptkolben ein schwimmender Kolben ist, der die erste Hauptkammer, die sich zwischen dem ersten Hauptkolben und dem zweiten Hauptkolben befindet, von der zweiten Hauptkammer trennt. Das elastische Pedalgefühlelement ist in der ersten Hauptkammer so angeordnet, dass es in Kontakt mit dem ersten Hauptkolben und dem zweiten Hauptkolben ist, um eine Pedalkraft zu erzeugen, wenn das Bremspedal betätigt wird, während der zweite Hauptkolben in dem normalen Betriebsmodus verriegelt ist.
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Weiterhin umschließt der zweite Hauptkolben eine Ausgleichskammer, wobei der Ausgleichskolben die Ausgleichskammer von der zweiten Hauptkammer trennt und die Ausgleichskammer hydraulisch mit der ersten Hauptkammer über einen Ausgleichspfad verbunden ist, um einen ersten Hydraulikdruck in der ersten Hauptkammer und einen zweiten Hydraulikdruck in der zweiten Hauptkammer auszugleichen, wenn der zweite Hauptkolben in einem Notfallmodus entriegelt ist.
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Ein erstes Absperrventil ist in dem Ausgleichspfad angeordnet, um den Ausgleichspfad zu blockieren. Die Steuereinheit ist konfiguriert zum Steuern des ersten Absperrventils in dem normalen Betriebsmodus in Abhängigkeit von den Sensorsignalen des Pedalsensors derart, dass das erste Absperrventil offengehalten wird, wenn das Bremspedal in einem ersten Subintervall eines Pedalwegs zwischen einer Ruheposition des Bremspedals und einem Ansprechpunkt ist, während das erste Absperrventil geschlossen ist, wenn das Bremspedal in einem zweiten Subintervall des Pedalwegs über den Ansprechpunkt hinaus ist.
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Gewöhnlich hängt das Pedalgefühl des Bremspedals von mehreren Faktoren, wie Lüftungslöchern der primären und der sekundären Hauptkammer sowie der Form des elastischen Pedalgefühlelements, dem Material des elastischen Pedalgefühlelements und der Form des Tandemhauptzylinders ab. Das Bremssystem nach der Erfindung ermöglicht weiterhin eine Modifikation des Pedalgefühls durch Steuern des ersten Absperrventils, ohne dass andere Faktoren modifiziert werden müssen. Somit stellt das Bremssystem nach Anspruch 1 eine Einstellung des Pedalgefühls auf Softwarebasis bereit.
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Das Steuern des ersten Absperrventils in der vorstehend beschriebenen Weise hat die Wirkung, dass selbst in dem normalen Betriebsmodus des Bremssystems, wenn der Tandemhauptzylinder nicht zur direkten Druckbeaufschlagung der Radbremsen verwendet wird, ein das Bremspedal betätigender Fahrer eine Pedalkraft mit einer typischen und erwünschten Charakteristik fühlt. Das heißt, die Pedalkraft ist sehr klein - praktisch null - in dem ersten Subintervall, während sie in dem zweiten Subintervall, in welchem die Pedalkraft durch das elastische Pedalgefühlelement erzeugt wird, beträchtlich zunimmt, wobei das Pedalgefühlelement ein natürliches Ansprechen eines entsprechenden hydraulischen Bremsdrucks simuliert. Das erste Subintervall - entsprechend einem Spielraum des Bremspedals - kann wie gewünscht eingestellt werden und entspricht typischerweise den ersten wenigen Millimetern oder den ersten wenigen Zentimetern des Pedalwegs. Typischerweise ist das erste Absperrventil normalerweise ein offenes Ventil, d. h. ein Ventil, das bei Nichtbetätigung in einem energiefreien Zustand geöffnet ist, um sicherzustellen, dass der Ausgleichspfad nicht blockiert ist, wenn ein Versagen auftritt und das Bremssystem in den Notfallmodus umzuschalten ist.
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Bei einigen Beispielen entspricht der Ansprechpunkt einer Position des Bremspedals, an der die Steuereinheit konfiguriert ist, eine Bremsaktion zu initiieren, wenn das Bremspedal in dem normalen Betriebsmodus betätigt wird. Die Bremsaktion kann initiiert werden durch Ausübung von Druck auf die Radbremsen mittels der Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung und/oder durch dynamisches Bremsen. Dynamisches Bremsen ist die Verwendung eines elektrischen Fahrmotors als Generator, wenn ein Fahrzeug verlangsamt wird.
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Wenn das Bremssystem in dem normalen Betriebsmodus während einer Bremsaktion betätigt wird, wird der erste Hauptkolben zu dem zweiten Hauptkolben hin vorwärtsbewegt, wodurch sich eine Verformung des elektrischen Pedalgefühlelements ergibt. Somit kann das elektrische Pedalgefühlelement die Pedalkraft eines Bremspedals eines herkömmlichen Bremssystems während einer Bremsaktion nachahmen. Das elastische Pedalgefühlelement kann als Pedalsimulator fungieren, und der Fahrer erfährt eine Gegenkraft, wenn das Bremspedal betätigt wird. Da das elastische Pedalgefühlelement in den Hauptzylinder integriert ist, sind kein getrennter Pedalsimulator oder zusätzliche Schalt- oder Sperrventile erforderlich.
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Der Notfallmodus kann als ein Ersatzmodus / hydraulischer Rückfallmodus verwendet werden, beispielsweise wenn ein Energieausfall auftritt oder wenn ein oder mehrere elektrisch betätigte Ventile nicht ordnungsgemäß funktionieren. In dem Notfallmodus kann Bremsfluid direkt von der Tandemhauptzylinderanordnung zu hydraulischen Radbremsen geliefert werden. Somit kann die Hauptzylinderanordnung mit hydraulischen Radbremsen eines Bremssystems verbunden sein und kann eine Betätigung der hydraulischen Radbremsen in einem Notfall ermöglichen.
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Wenn die Hauptzylinderanordnung während einer Bremsaktion in dem Notfallmodus betätigt wird, können Druckdifferenzen zwischen der ersten und der zweiten Hauptkammer auftreten, beispielsweise aufgrund des in der ersten Hauptkammer angeordneten elastischen Pedalgefühlelements und zwischen dem ersten und dem zweiten Hauptkolben. Der Ausgleichskolben erleichtert ein Druckgleichgewicht zwischen der ersten Hauptkammer und der zweiten Hauptkammer in dem Notfallmodus. Auf diese Weise können gleiche Drücke erhalten werden, um die hydraulischen Radbremsen des Bremssystems zu betätigen. Es ist zu erwähnen, dass der Druckausgleich mittels des bewegbaren Ausgleichskolbens ohne Verwendung einer direkten hydraulischen Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Hauptkammer erzielt wird, d. h. ohne einen Bremsfluidaustausch zwischen der ersten und der zweiten Hauptkammer.
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Typischerweise besteht das Pedalgefühlelement aus einem Elastomer. Das elastische Pedalgefühlelement kann einen Körper aufweisen, der ein massiver Körper sein kann. Weiterhin kann der Körper des elastischen Pedalgefühlelements ein länglicher Körper mit einem ersten axialen Endbereich, einem entgegengesetzten zweiten axialen Endbereich und einem Zwischenbereich zwischen diesen sein. Weiterhin kann eine Längsrichtung des länglichen Körpers axial mit dem Hauptzylinder ausgerichtet sein. Optional kann eine Mittellinie des länglichen Körpers mit einer Mittellinie des Hauptzylinders übereinstimmen. Der erste axiale Endbereich des Körpers kann in Kontakt mit dem ersten Hauptkolben sein, während der zweite axiale Endbereich des Körpers in Kontakt mit dem zweiten Hauptkolben sein kann. Das elastische Pedalgefühlelement kann eine progressive Federcharakteristik aufweisen. Auf diese Weise können der Pedalweg und das Pedalgefühl, die von dem Fahrer erfahren werden, verbessert werden. Der Körper kann einen konischen Bereich enthalten. Beispielsweise kann der erste oder der zweite Endbereich konisch sein. Der Zwischenbereich kann eine zylindrische Form haben und kann einen konstanten Durchmesser haben. Ein Durchmesser des zylindrischen Bereichs kann im Allgemeinen größer als der konische Bereich sein. Der erste Hauptkolben und/oder der zweite Hauptkolben können eine Vertiefung enthalten, die zumindest einen Teil des elastischen Pedalgefühlelements aufnimmt. Die entsprechende Vertiefung kann derart gebildet sein, dass sie dem elastischen Pedalgefühlelement ermöglicht, in der axialen Richtung zusammengedrückt zu werden, d. h. in einer radialen Richtung innerhalb der Vertiefung erweitert zu werden. Wenn das Bremspedal vollständig heruntergedrückt ist, kann das elastische Pedalgefühlelement so verformt sein, dass es bequem in die Vertiefung hineinpasst. Das elastische Pedalgefühlelement kann für eine Druckbelastung ausgestaltet sein.
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Bei einigen Beispielen ist eine Feder in der Ausgleichskammer angeordnet, die den Ausgleichskolben in eine Ruheposition vorspannt, in der die Ausgleichskammer ein maximales Volumen annimmt. Die Feder kann die Zurückbewegung des Ausgleichskolbens in seine Ruheposition erleichtern, wenn ein Wechsel aus dem Notfallmodus in den normalen Betriebsmodus stattfindet und/oder wenn in dem Notfallmodus eine Änderung aus einer Bremsposition in eine Nichtbremsposition (auch als Ruheposition bezeichnet) stattfindet.
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Die Ausgleichskammer kann durch eine Vertiefung in dem zweiten Hauptkolben gebildet sein. In einigen Fällen kann die Vertiefung zusammen mit dem zweiten Hauptkolben gegossen oder maschinell in den zweiten Hauptkolben gearbeitet sein.
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Bei exemplarischen Ausführungsbeispielen ist eine andere Feder in der zweiten Hauptkammer angeordnet, die den zweiten Hauptkolben zu dem ersten Hauptkolben hin und in seine Ruheposition vorspannt. Die Feder kann die Zurückbewegung des zweiten Hauptkolbens in seine Verriegelungsposition erleichtern, wenn eine Änderung aus dem Notfallmodus in den normalen Betriebsmodus und/oder wenn eine Änderung aus der Bremsposition in eine Nichtbremsposition in dem Notfallmodus stattfindet. Die Bremsposition (auch als Ruheposition bezeichnet) des zweiten Hauptkolbens in dem Notfallmodus kann der Verriegelungsposition des zweiten Hauptkolbens in dem normalen Betriebsmodus entsprechen.
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In dem normalen Betriebsmodus ist der Ausgleichskolben typischerweise in seiner Ruheposition. Der zweite Hauptkolben kann in seiner Verriegelungsposition in dem normalen Betriebsmodus sein. In dem Notfallmodus kann der zweite Hauptkolben entriegelt und aus seiner Verriegelungsposition herausbewegt sein. Während einer Bremsaktion drücken unter Druck stehendes Bremsfluid in der ersten Hauptkammer und das elastische Pedalgefühlelement den zweiten Hauptkolben aus seiner Verriegelungsposition heraus. Aufgrund des elastischen Pedalgefühlelements kann der Druck in der zweiten Hauptkammer höher als der Druck in der ersten Hauptkammer sein. Wenn der Druck innerhalb der zweiten Hauptkammer höher als der Druck innerhalb der ersten Hauptkammer ist, kann der Ausgleichskolben aus seiner Ruheposition herausbewegt werden, wodurch das Volumen in der Ausgleichskammer vergrößert/verkleinert wird. Da die Ausgleichskammer hydraulisch mit der ersten Hauptkammer verbunden ist, können der Druck innerhalb der zweiten Hauptkammer und der Druck innerhalb der ersten Hauptkammer einander gleich gemacht werden. Nach der Bremsaktion wird der Ausgleichskolben zurück in seine Ruheposition bewegt.
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Da der zweite Hauptkolben in dem normalen Betriebsmodus und/oder dem Testmodus verriegelt werden kann, kann ein Volumen der zweiten Hauptkammer in diesen Modi im Wesentlichen konstant sein.
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Bei exemplarischen Ausführungsbeispielen ist ein erster Lüftungskanal in einer Kolbenwand des zweiten Hauptkolbens angeordnet, welcher erste Lüftungskanal hydraulisch die Ausgleichskammer mit einem ersten Einlass für eine Bremsfluidzuführung in einer Ruheposition des zweiten Hauptkolbens so verbindet, dass die erste Hauptkammer hydraulisch mit dem ersten Einlass über den Ausgleichspfad und den ersten Lüftungskanal verbunden ist. In diesem Fall werden kein zusätzlicher Einlass und kein Kanal in dem ersten Hauptkolben für eine Belüftung der ersten Hauptkammer benötigt. Weiterhin wird die Anzahl von Absperrventilen, die zum Prüfen der Dichte der ersten Hauptkammer und ihrer Abdichtungen durch Unterdrucksetzen der ersten Hauptkammer in einer Selbstprüfung des Bremssystems erforderlich sind, auf ein Minimum verringert. Es ist zu beachten, dass der erste Lüftungskanal auch ein Belüften/Füllen der Ausgleichskammer mit Bremsfluid ermöglicht.
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Ein zweiter Lüftungskanal kann in der Kolbenwand des zweiten Hauptkolbens angeordnet sein, welcher zweite Lüftungskanal die zweite Hauptkammer hydraulisch mit einem zweiten Einlass für die Bremsfluidzuführung in der Ruheposition des zweiten Hauptkolbens verbindet. Aufgrund dieser Konfiguration kann die zweite Hauptkammer mit Hydraulikfluid gefüllt werden, d. h. nach einer Bremsaktion in dem Notfallmodus.
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Mehrere Abdichtungen können vorgesehen sein, um Teile der Hauptzylinderanordnung abzudichten. Beispielsweise können eine erste Abdichtung, eine zweite Abdichtung, eine dritte Abdichtung und/oder eine vierte Abdichtung zwischen der Kolbenwand des zweiten Kolbens und einer Wand des Hauptzylindergehäuses angeordnet sein. Die erste, die zweite, die dritte und/oder die vierte Abdichtung können ringförmig sein und können den zweiten Hauptkolben umgeben. Diese Abdichtungen können so konfiguriert sein, dass sie in entsprechende Vertiefungen oder Nuten, die in der Kolbenwand des zweiten Kolbens oder der Wand des Hauptzylindergehäuses gebildet sind, passen.
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Beispielsweise kann der erste Einlass zwischen der ersten und der zweiten Abdichtung angeordnet sein. Weiterhin kann der zweite Einlass zwischen der dritten Abdichtung und der vierten Abdichtung angeordnet sein. Optional geht der Ausgleichspfad durch ein Loch in der Wand des Hauptzylindergehäuses hindurch, das zwischen der zweiten Abdichtung und der dritten Abdichtung angeordnet ist.
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Die erste Abdichtung kann eine fluiddichte Abdichtung zwischen der ersten Hauptkammer und dem ersten Einlass bereitstellen und kann verhindern, dass Fluid direkt von der ersten Hauptkammer zu dem ersten Einlass strömt. Die zweite Abdichtung kann eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem ersten Einlass und einem Reservoir (siehe unten) bereitstellen, wenn der zweite Hauptkolben aus seine Ruheposition herausbewegt wird. Die dritte Abdichtung kann eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Loch und dem zweiten Einlass bereitstellen und kann verhindern, dass Fluid von dem Loch zu der zweiten Hauptkammer strömt. Die vierte Abdichtung kann eine fluiddichte Abdichtung zwischen der zweiten Hauptkammer und dem zweiten Einlass bereitstellen und kann verhindern, dass Fluid aus der zweiten Hauptkammer zu einem Reservoir (siehe unten) strömt, wenn der zweite Hauptkolben aus seiner Ruheposition herausbewegt wird.
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Bei exemplarischen Ausführungsbeispielen weist der Ausgleichspfad einen Teil des ersten Lüftungskanals oder einen zusätzlichen Ausgleichskanal, der in der Kolbenwand des zweiten Hauptkolbens angeordnet ist, auf. Der Ausgleichskanal kann axial gegenüber dem ersten Lüftungskanal versetzt sein. Bei weiteren Ausführungsbeispielen können der erste Lüftungskanal und/oder der Ausgleichskanal so angeordnet sein, dass sie sich über eine Abdichtlippe der zweiten Abdichtung in der Ruheposition des zweiten Hauptkolbens erstrecken.
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Weiterhin kann das Hydrauliksystem ein Reservoir zum Speichern des Bremsfluids enthalten, wobei der Einlass (erster und/oder zweiter Einlass) oder jeder der Einlässe für die Bremsfluidzuführung hydraulisch mit dem Reservoir verbunden ist und wobei die erste Hauptkammer weiterhin hydraulisch über einen Druckfreigabepfad mit dem Behälter verbunden ist.
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Ein zweites Absperrventil kann in dem Druckfreigabepfad angeordnet sein, z. B. zwischen dem Behälter und der ersten Hauptkammer, um den Druckfreigabepfad in dem Notfallmodus und in dem Testmodus zu blockieren. Typischerweise ist das zweite Absperrventil ein normalerweise geschlossenes Ventil, d. h. ein Ventil, das geschlossen ist, wenn es ohne Energiezufuhr im Ruhestand ist, um sicherzustellen, dass die erste Hauptkammer durch Drücken auf das Bremspedal mit Druck beaufschlagt werden kann, wenn ein Versagen auftritt und das Bremssystem in den Notfallmodus umzuschalten ist. Mit anderen Worten, das zweite Absperrventil kann in dem normalen Betriebsmodus geöffnet sein, während das zweite Absperrventil in dem Notfallmodus und/oder dem Testmodus geschlossen sein kann.
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Weiterhin können das erste und/oder das zweite Absperrventil elektrisch betätigbar sein, beispielsweise durch entsprechende Steuersignale von der Steuereinheit. Optional können das erste und/oder das zweite Absperrventil Solenoidventile sein.
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Das Bremssystem kann weiterhin einen ersten Hydraulikkreis, der zumindest eine erste hydraulische Radbremse enthält, und einen zweiten Hydraulikkreis, der zumindest eine zweite hydraulische Radbremse enthält, enthalten. Die Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung kann einen Aktuator zum Ausüben von Druck auf den ersten Hydraulikkreis und den zweiten Hydraulikkreis in Abhängigkeit von den Sensorsignalen des Pedalsensors in dem normalen Betriebsmodus enthalten. Die erste Hauptkammer kann hydraulisch mit dem ersten Hydraulikkreis verbunden sein, um den ersten Hydraulikkreis in dem Notfallmodus mit Druck zu beaufschlagen. Weiterhin kann die zweite Hauptkammer hydraulisch mit dem zweiten Hydraulikkreis über ein drittes Absperrventil verbunden sein, um den zweiten Hydraulikkreis in dem Notfallmodus mit Druck zu beaufschlagen, wenn das dritte Absperrventil geöffnet ist, während der zweite Hauptkolben durch Schließen des dritten Absperrventils in dem normalen Betriebsmodus verriegelt sein kann. Das dritte Absperrventil sollte ein normalerweise geöffnetes Ventil sein, um sicherzustellen, dass der zweite Hydraulikkreis durch Ausüben von Druck auf das Bremspedal mit Druck beaufschlagt werden kann, wenn ein Versagen auftritt und das Bremssystem in den Notfallmodus umzuschalten ist.
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Die Steuereinheit kann so konfiguriert sein, dass sie in dem normalen Betriebsmodus das zweite Absperrventil geöffnet und das dritte Absperrventil geschlossen hält und/oder das zweite Absperrventil schließt und das dritte Absperrventil öffnet, um das Bremssystem in den Notfallmodus umzuschalten, wenn in dem normalen Betriebsmodus ein Versagen erfasst wird, und die Steuereinheit kann die Bremsdrücke in den hydraulischen Radbremsen durch Aktivieren der Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung und/oder Steuern von Steuerventilen, die in dem ersten und dem zweiten Hydraulikkreis angeordnet sind, in Abhängigkeit von den Sensorsignalen des Pedalsensors steuern.
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Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann die Steuereinheit so konfiguriert sein, dass sie das erste, das zweite und das dritte Absperrventil in der folgenden Weise betätigt. In dem normalen Betriebsmodus ist das zweite Absperrventil geöffnet, und das dritte Absperrventil ist geschlossen. Wenn der Fahrer auf das Bremspedal drückt, wird die Kraft auf den ersten Hauptkolben, das elastische Pedalgefühlelement und den zweiten Hauptkolben übertragen. Die Steuereinheit wird davon in Kenntnis gesetzt, dass das Bremspedal heruntergedrückt ist, indem sie entsprechende Sensorsignale des Pedalsensors empfängt. Während der zweite Hauptkolben bewegt wird, wird der Ausgleichskolben durch unter Druck stehendes Bremsfluid in der zweiten Hauptkammer geschoben. Der Ausgleichskolben stößt das Bremsfluid in der Ausgleichskammer durch das erste Absperrventil in die erste Hauptkammer und dann durch das zweite Absperrventil zu dem Reservoir aus. Während dieses Prozesses kann kein bedeutender Druck in der zweiten Hauptkammer aufgebaut werden. Daher wird eine geringe Pedalkraft erzielt, während das erste Absperrventil geöffnet ist. Durch Schließen des ersten Absperrventils bei einem bestimmten Hub wird der Ausgleichspfad zwischen der Ausgleichskammer und der ersten Kammer blockiert. Somit kann die Zeitspanne, in der eine niedrige Pedalkraft erzielt wird, modifiziert werden. Dieses Ausführungsbeispiel stellt eine auf Softwarebasis einstellbare Pedalkraft bereit, um individuellen Anforderungen zu genügen.
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In einigen Fällen ist die Steuereinheit so konfiguriert, dass sie eine Selbstprüfung des Bremssystems durch Schließen des ersten Absperrventils und des zweiten Absperrventils und durch Steuern des Aktuators, um Druck auf die erste Hauptkammer auszuüben, durchführt. Das erste Absperrventil kann den Ausgleichspfad während der Selbstprüfung blockieren. In diesem Fall wird das erste Absperrventil nicht nur zum Einstellen der Pedalkraft in dem normalen Betriebsmodus verwendet, sondern auch, um zu ermöglichen, dass die erste Hauptkammer mit Druck beaufschlagt wird, wenn die erste Hauptkammer und ihre Abdichtungen auf Dichte geprüft werden. Das erste Absperrventil kann in dem Notfallmodus geöffnet werden. In dem normalen Betriebsmodus kann das erste Absperrventil geöffnet oder geschlossen werden.
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Der Bremspedalsensor kann beispielsweise ein Drucksensor oder ein Abstandssensor sein. Der Bremspedalsensor kann konfiguriert sein, eine Größe der Bewegung des Bremspedals während einer Bremsaktion zu erfassen.
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Während der Selbstprüfung kann die Fluiddichte der ersten Hauptkammer und/oder zumindest einer der vorgenannten Abdichtungen geprüft werden.
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Zumindest ein Drucksensor kann für ein direktes oder zumindest ein indirektes Messen des Drucks des Bremsfluids innerhalb der ersten Hauptkammer während der Selbstprüfung vorgesehen sein. Der zumindest eine Drucksensor kann die Messergebnisse an die Steuereinheit senden.
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Somit kann das in dieser Offenbarung beschriebene erste Absperrventil zwei verschiedene Funktionen haben: (1) Einstellung des Pedalgefühls und (2) Prüfen der Abdichtung des Tandemhauptzylinders.
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Es ist zu erwähnen, dass das Verriegeln der zweiten Hauptkammer nicht durch die hier beschriebenen Beispiele beschränkt ist. Beispielsweise kann ein alternativer Verriegelungsmechanismus vorgesehen sein, um die zweite Hauptkammer in dem normalen Betriebsmodus zu verriegeln. Ein Beispiel für einen derartigen alternativen Verriegelungsmechanismus kann eine Verriegelungskammer sein, die in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2018 221 757.2 , die am 14. Dezember 2018 eingereicht wurde und deren Offenbarung hier für alle Zwecke einbezogen wird, beschrieben und in
2 gezeigt ist.
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In der vorliegenden Offenbarung kann sich die Lüftung auf das Füllen/ Beliefern einer Kammer mit Bremsfluid, insbesondere in einer Ruheposition, beziehen.
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Verschiedene Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann anhand der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wenn sie im Licht der begleitenden Zeichnungen gelesen wird, ersichtlich.
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Es sind gezeigt in
- 1 ein schematisches Diagramm eines Bremssystems;
- 2 eine Hauptzylinderanordnung, die Teil des Bremssystems von 1 ist; und
- 3 ein Kraft/Hub-Diagramm eines Bremspedals.
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Im Folgenden werden wiederkehrende und ähnliche Merkmale in dieser und in den nachfolgenden Darstellungen mit den gleichen Bezugszahlen versehen.
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1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Bremssystems 10. 2 zeigt ein schematisches Diagramm einer Hauptzylinderanordnung 1, die Teil des Bremssystems 10 in 1 ist. Im Folgenden wird sowohl auf 1 als auch auf 2 Bezug genommen.
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Das illustrierte Bremssystem 10 ist mit zwei Hydraulikkreisen 30, 32 versehen, die jeweils zwei hydraulische Radbremsen 31, 33 enthalten. Die Anzahl von hydraulischen Radbremsen 31, 33 pro Hydraulikkreis kann variieren. Beispielsweise werden eine höhere Anzahl (z. B. drei oder mehr) oder eine kleinere Anzahl (z. B. eins) von Radbremsen 31, 33 pro Hydraulikkreis auch als erfindungsgemäß angesehen. Das Bremssystem 10 weist ein Bremspedal 14, eine Rückkehrfeder 15, die das Bremspedal 14 in der Rückkehrrichtung zu einer Ruheposition hin vorspannt, und eine Eingabestange 13, die mit dem Bremspedal 14 verbunden ist, auf. In dem Bremssystem 10 von 1 ist zumindest ein Bremspedalsensor 17 betätigbar, um einen Parameter zu erfassen, der der Größe einer Bewegung des Bremspedals 14 entspricht, so dass ein entsprechendes Signal zu der Steuervorrichtung 11 gesendet werden kann. Die Steuervorrichtung 11 kann ein Signal an eine Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung 16 senden, die einen Aktuator aufweist, der Bremsfluid unter Druck setzt, um die hydraulischen Radbremsen 31, 33 in Abhängigkeit von einer Betätigung des Bremspedals in einem normalen Betriebsmodus des Bremssystems 10 zu betätigen. Das Bremsfluid wird in einem Reservoir 12 gespeichert und enthält drei Fluidabteile 12A, 12B, 12C, die durch Wände getrennt sind. Die Fluidabteile 12A, 12B, 12C sind in Fluidverbindung, wenn der Bremsfluidpegel in dem Reservoir 12 höher als die die Fluidabteile 12A, 12B, 12C trennenden Wände ist. Der Vorteil des Vorsehens mehrerer Fluidabteile 12A, 12B, 12C besteht darin, dass das in dem Reservoir 12 enthaltene Bremsfluid im Falle eines Fluidlecks in einem Subsystem des Bremssystems 10 nicht vollständig abgezogen wird.
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Der erste und der zweite Hydraulikkreis 30, 32 weisen mehrere Absperrventile 40, 40', 40'" auf, die selektiv durch die Steuervorrichtung 11 gesteuert werden können. Die Absperrventile 40, 40', 40"' können 2/2-Wege-Solenoidventile sein. Die Absperrventile 40 sind zwischen der Druckzuführungsvorrichtung 16 und jeder der hydraulischen Radbremsen 31, 33 derart positioniert, dass eine Bewegung von Hydraulikfluid von der Druckzuführungsvorrichtung 16 und zu den hydraulischen Radbremsen 31, 33 über die Betätigung der Absperrventile 40 selektiv ermöglicht und selektiv blockiert werden kann. Weiterhin sind die Absperrventile 40', 40'" zwischen den hydraulischen Radbremsen 31, 33 und dem Reservoir 12 so positioniert, dass eine Bewegung von Hydraulikfluid von den hydraulischen Radbremsen 31, 33 und zu dem Reservoir über die Betätigung der Absperrventile 40', 40'" selektiv ermöglicht und selektiv blockiert werden kann. Der erste und der zweite Hydraulikkreis 30, 32 können auch mehrere Rückschlagventile 45' aufweisen. Weiterhin befinden sich mehrere Absperrventile 40", die als 2/2-Wege-Solenoidventile gestaltet sein können, und mehrere Rückschlagventile 45 zwischen der Druckzuführungsvorrichtung 16 und dem ersten und dem zweiten Hydraulikkreis 30, 32. Um die Steuerung zu verbessern und eine Selbstprüfung des Bremssystems 10 zu ermöglichen, können mehrere Parameter durch mehrere Sensoren (nicht gezeigt) überwacht werden, wie Druck-, Winkel- und Abstandssensoren. Die Ausgangssignale der Sensoren werden an die Steuervorrichtung 11 gerichtet.
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Die Operation des ersten und des zweiten Hydraulikkreises 30, 32 in Verbindung mit der Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung 16 ist für den Fachmann aus 1 ersichtlich und wird aus Gründen der Kürze nicht im Einzelnen erläutert.
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Somit übt in dem normalen (angetriebenen) Betriebsmodus des Bremssystems 10 das Herunterdrücken des Bremspedals 14 nicht direkt eine Bremskraft auf die hydraulischen Radbremsen 31, 33 durch das Bremsfluid aus, sondern stattdessen wird das Bremsfluid durch die Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung 16 und die Steuerung der Solenoidventile 40, 40', 40'" in dem ersten und dem zweiten Hydraulikkreis 30, 32 zu den hydraulischen Radbremsen 31, 33 geliefert.
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Das Bremssystem 10 weist weiterhin eine Hauptzylinderanordnung 1 auf, die zwei Funktionen durchführt, nämlich die Betätigung der hydraulischen Radbremsen 31, 33 in einem Notfallmodus und die Simulation des Bremspedals 14 in dem normalen Betriebsmodus. Diese Funktionen werden anhand der folgenden Beschreibung ersichtlich.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, weist die Hauptzylinderanordnung einen Tandemhauptzylinder 2 mit einem Hauptzylindergehäuse 20 auf. Der Tandemhauptzylinder enthält eine erste Hauptkammer 21, eine zweite Hauptkammer 22, einen ersten Hauptkolben 23 und einen zweiten Hauptkolben 24. Der erste Hauptkolben 23 ist so konfiguriert, dass er unter der Bremsbetätigungskraft bewegbar ist, die von dem Bremspedal 14 über die Eingabestange 13 übertragen wird. Somit ist der erste Hauptkolben 23 durch Betätigen des Bremspedals 14 direkt verschiebbar. Die erste Hauptkammer 21 ist hydraulisch mit dem ersten Hydraulikkreis 30 verbunden, um den Hydraulikkreis 30 in einem Notfallmodus des Bremssystems 10 mit Druck zu beaufschlagen (siehe nachstehend).
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Der zweite Hauptkolben 24 ist ein schwimmender Kolben, der die erste Hauptkammer 21, die zwischen dem ersten Hauptkolben 23 und dem zweiten Hauptkolben 24 ist, von der zweiten Hauptkammer 22 trennt. Die zweite Hauptkammer 22 ist hydraulisch über ein drittes Absperrventil 43 mit dem zweiten Hydraulikkreis verbunden, um den zweiten Hydraulikkreis 32 in einem Notfallmodus mit Druck zu beaufschlagen, wenn das dritte Absperrventil 43 geöffnet ist. Der zweite Hauptkolben 24 kann in einer Verriegelungsposition verriegelt werden, indem das dritte Absperrventil 43 in dem normalen Betriebsmodus geschlossen wird. Eine Spulenfeder 29 ist in der zweiten Hauptkammer 22 angeordnet, wobei sie den zweiten Hauptkolben 24 zu dem ersten Hauptkolben 23 hin und zu der Verriegelungsposition hin vorspannt. Optional ist die erste Hauptkammer 21 hydraulisch mit dem Reservoir 12 (Reservoirabteil 12C) über das zweite Absperrventil 42 verbunden. Das dritte Absperrventil 43 kann ein normalerweise geöffnetes Ventil (NO-Ventil) sein, während das zweite Absperrventil 42 ein normalerweise geschlossenes Ventil (NC-Ventil) sein kann. Das zweite und das dritte Absperrventil 42, 43 können Solenoidventile sein, die durch die Steuervorrichtung 11 elektrisch betätigt und gesteuert werden können. Darüber hinaus können das zweite und das dritte Absperrventil 42, 43 2/2-Wege-Ventile mit zwei Verbindungen und zwei Ventilpositionen sein.
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Weiterhin ist ein elastisches Pedalgefühlelement 50 in der ersten Hauptkammer 21 angeordnet, um eine Pedalkraft zu erzeugen, wenn das Bremspedal 14 in dem normalen Betriebsmodus betätigt wird. Das elastische Pedalgefühlelement ist zwischen dem ersten Hauptkolben 23 und dem zweiten Hauptkolben 24 angeordnet. Vorzugsweise kann das elastische Pedalgefühlelement 50 integral aus einem Elastomer, wie Gummi oder Silikon, gebildet sein. Insbesondere ist das elastische Pedalgefühlelement 50 für eine Druckkraft gestaltet und hat eine progressive Federcharakteristik.
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Das elastische Pedalgefühlelement 50 kann einen länglichen, massiven Körper aufweisen. Eine Längsrichtung des länglichen Körpers kann axial mit dem Hauptzylinder 20 ausgerichtet sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel stimmt eine Mittellinie des länglichen Körpers mit einer Mittellinie des Hauptzylinders 20 überein. Weiterhin enthält der Körper einen ersten axialen Endbereich 51, einen entgegengesetzten zweiten axialen Endbereich 52 und einen Zwischenbereich 53 zwischen diesen. Der erste axiale Endbereich 51 des Körpers ist in Kontakt mit dem ersten Hauptkolben 23, während der zweite axiale Endbereich 52 des Körpers in Kontakt mit dem zweiten Hauptkolben 24 ist.
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Der erste Endbereich 51 kann spitz zulaufen und hat optional eine konische Form. Der Zwischenbereich 53 kann eine zylindrische Form haben und kann einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser haben. Der zweite Endbereich 52 hat einen Durchmesser, der gleich dem Durchmesser des Zwischenbereichs 53 ist. Der erste Hauptkolben 23 kann eine Vertiefung 54 enthalten, die den ersten axialen Endbereich 51 aufnimmt. Die Vertiefung 54 kann so gebildet sein, dass sie ermöglicht, dass das elastische Pedalgefühlelement 50 in der axialen Richtung zusammengedrückt wird und sich in der radialen Richtung innerhalb der Vertiefung 54 erweitert. Wenn das Bremspedal 14 vollständig heruntergedrückt ist, ist das elastische Pedalgefühlelement 50 so verformt, dass es bequem in die Vertiefung 54 des ersten Hauptkolbens 23 passt. In sowohl dem normalen Betriebsmodus als auch dem Notfallmodus wird das elastische Pedalgefühlelement 50 zwischen dem ersten und dem zweiten Hauptkolben 23, 24 zurückgehalten. Alternativ kann der zweite Endbereich 52 konisch sein und in einer in dem zweiten Hauptkolben 24 gebildeten Vertiefung aufgenommen sein.
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In der folgenden Beschreibung werden der normale Betriebsmodus und der Notfallmodus beschrieben.
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In dem normalen Betriebsmodus (Verstärkungsbetriebsmodus) ist das dritte Absperrventil 43 in seiner geschlossenen Position, während das zweite Absperrventil 42 in seiner geöffneten Position ist. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 11 so konfiguriert sein, dass sie in dem normalen Betriebsmodus das zweite Absperrventil 42 geöffnet und das dritte Absperrventil 43 geschlossen hält. Als eine Folge ist der zweite Hauptkolben 24 in dem normalen Betriebsmodus in seiner Verriegelungsposition verriegelt. Wenn ein Benutzer oder Fahrer das Bremspedal 14 herunterdrückt, schiebt die Eingabestange 13 den ersten Hauptkolben 23 weiter in den Hauptzylinder 20. Da der zweite Hauptkolben 24 verriegelt ist, wird das elastische Pedalgefühlelement 50 zwischen dem ersten Hauptkolben 23 und dem zweiten Hauptkolben 24 zusammengedrückt. Als eine Folge erfährt der Fahrer ein Bremspedalgefühl, dass er/sie auch erfahren würde, wenn er/sie ein herkömmliches Bremssystem betätigt, das während einer Bremsaktion allein hydraulisch betätigt wird. Zusätzlich wird das Bremsfluid innerhalb der ersten Kammer 21 über eine Öffnung 58 in dem Hauptzylindergehäuse 20 und über das geöffnete Absperrventil 42 zu dem Reservoir 12 geleitet.
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Die Steuervorrichtung 11 sendet in Abhängigkeit von der Position des Bremspedals 14 ein Signal an eine Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung 16. Weiterhin steuert und betätigt die Steuervorrichtung 11 die Absperrventile 40, 40', 40"' des ersten und des zweiten Hydraulikkreises 30, 32 derart, dass der erste und der zweite Hydraulikkreis 30, 32 mit Druck beaufschlagt werden und die hydraulischen Radbremsen 31, 33 betätigt werden können. Genauer gesagt, die Ventile 40 werden geöffnet, während die Ventile 40', 40'" geschlossen werden, so dass die hydraulischen Radbremsen 31, 33 betätigt werden können. Wenn der Benutzer oder Fahrer das Bremspedal 14 freigibt, drückt die Rückkehrfeder 15 das Bremspedal 14 zu seiner nicht bremsenden Vorgabeposition (Ruheposition).
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Optional wird in dem normalen Betriebsmodus ein erster Druckentlastungspfad 34 (Druckfreigabepfad 34) von dem ersten Hydraulikkreis 30 über die erste Hauptkammer 21 und das zweite Absperrventil 42 zu dem Reservoir 12 gebildet. Das zweite Absperrventil 42 ist in dem ersten Druckentlastungspfad 34 angeordnet, um den Druckentlastungspfad 34 in dem Notfallmodus und in einem Testmodus zu blockieren (siehe unten). Ein zweiter Druckentlastungspfad 35 (Druckfreigabepfad 35) ist von dem zweiten Hydraulikkreis 32 direkt zu dem Reservoir 12 gebildet. Der Bremspedalsensor 17 erfasst, dass das Bremspedal 14 in seinen Vorgabezustand zurückkehrt, und sendet diese Information an die Steuervorrichtung 11. Danach steuert und betätigt die Steuervorrichtung 11 die Absperrsolenoidventile 40, 40', 40'" in dem ersten und dem zweiten Hydraulikkreis 30, 32 derart, dass die hydraulische Verbindung zu der Druckzuführungsvorrichtung 16 blockiert wird und das Bremsfluid von dem ersten und dem zweiten Hydraulikkreis 30, 32 über die Druckentlastungspfade 34, 35 zu dem Reservoir 12 geleitet wird. Genauer gesagt, die Absperrventile 40 zwischen der Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung 16 und den Radbremsen 31, 33 sind geschlossen, während die Absperrventile 40', 40"', 42 zwischen den Radbremsen 31, 33 und dem Reservoir 12 geöffnet sind. Somit wird das Bremsfluid von den Hydraulikkreisen 30, 32 und den hydraulischen Radbremsen 31, 33 über die Druckentlastungspfade 34, 35 zu dem Reservoir 12 geleitet.
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In dem Notfallmodus (Nichtverstärkungs-Betriebsmodus, oder wenn ein Versagen erfasst wird) ist das dritte Absperrventil 43 in seiner geöffneten Position, während das zweite Absperrventil 42 in seiner geschlossenen Position ist. Die Absperrventile 40, 40' und die Rückschlagventile 45' des ersten und des zweiten Hydraulikkreises 30, 32 sowie die Absperrventile 40" und die Rückschlagventile 45 zwischen den Hydraulikkreisen 30, 32 und der Druckzuführungsvorrichtung 16 sind so gestaltet, dass die hydraulische Verbindung zwischen der Druckzuführungsvorrichtung 16 und den Hydraulikkreisen 30, 32 in dem Notfallmodus blockiert ist. Die Absperrventile 40, 40' sind normalerweise geöffnete Ventile und werden in dem Notfallmodus geöffnet. Darüber hinaus ist die erste Hauptkammer 21 hydraulisch mit dem ersten Hydraulikkreis 30 verbunden, um den ersten Hydraulikkreis 30 in einem Notfallmodus des Bremssystems 10 mit Druck zu beaufschlagen. Weiterhin ist die zweite Hauptkammer 22 mit dem zweiten Hydraulikkreis 32 hydraulisch verbunden, um den zweiten Hydraulikkreis 32 in dem Notfallmodus mit Druck zu beaufschlagen. Somit versetzt der Notfall- oder „energiefreie“ Zustand des Systems 10 den Tandemhauptzylinder 2 in hydraulische Verbindung mit den Radbremsen 31, 33, so dass die Eingabe des Fahrers in das Bremspedal 14 direkt das Bremsen bewirkt.
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Wenn ein Benutzer gegen das Bremspedal 14 drückt, schiebt die Eingabestange 13 den ersten Hauptkolben 23 weiter in das Hauptzylindergehäuse 20. Der zweite Hauptkolben 24 wird in die zweite Hauptkammer 22 gedrückt und drückt die Feder 29 zusammen. Der Druck des Bremsfluids innerhalb der ersten Hauptkammer 21 und der zweiten Hauptkammer 22 wird erhöht. Dies bewirkt, dass der erste und der zweite Hydraulikkreis 30, 32 mit Druck beaufschlagt werden, um die hydraulischen Radbremsen 31, 33 zu betätigen. Nach der Bremsaktion drücken die Federn 15, 29 den ersten und den zweiten Hauptkolben 23, 24, die Eingabestange 13 und das Bremspedal 14 zurück in ihre Ausgangspositionen (Ruhepositionen).
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Vorzugsweise enthält der erste Druckentlastungspfad 34 zwischen dem ersten Hydraulikkreis 30 und der ersten Hauptkammer 21 dieselbe Hydraulikfluidleitung 34 wie die hydraulische Verbindung zwischen dem ersten Hydraulikkreis 30 und der ersten Hauptkammer 21 zur Beaufschlagung des ersten Hydraulikkreises 30 im Notfallmodus mit Druck.
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In der Ruheposition der Kolben 23, 24 können die Kammern 21, 22 in dem Notfallmodus durch Fluidzuführungsleitungen 36, 37 mit Bremsfluid gefüllt werden.
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Die Steuervorrichtung 11 kann zum Schließen des zweiten Absperrventils 42 und zum Öffnen des dritten Absperrventils 43 konfiguriert sein, um das Bremssystem 10 in den Notfallmodus umzuschalten, wenn ein Versagen erfasst wird (z. B. im Falle einer Fehlfunktion der Hydraulikfluid-Zuführungsvorrichtung 16).
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Wenn in dem Notfallmodus gebremst wird, kann aufgrund des elastischen Pedalgefühlelements 50, das gegen den zweiten Hauptkolben 24 drückt, der Druck innerhalb der zweiten Hauptkammer 22 höher als der Druck innerhalb der ersten Hauptkammer 21 werden. Somit werden unter diesen Umständen die Hydraulikkreise 30, 32 durch verschiedene Drücke betätigt. Jedoch ist es bei vielen Anwendungen bevorzugt, die Hydraulikkreise 30, 32 in dem Notfallmodus durch Verwendung des gleichen Hydraulikdrucks zu betätigen. Um die verschiedenen Drücke in den Hydraulikkreisen 30, 32 auszugleichen, enthalten die Hauptzylinderanordnung 1 und das Bremssystem 2, die in den 1 und 2 gezeigt sind, den Ausgleichskolben 7, der nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird.
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Der zweite Hauptkolben 24 umschließt eine Ausgleichskammer 5. Die Ausgleichskammer 5 kann durch eine Vertiefung in dem zweiten Hauptkolben 24 gebildet sein, beispielsweise durch maschinelles Bearbeiten während der Nachbearbeitung des zweiten Hauptkolbens 24 oder durch gleichzeitiges Gießen mit dem zweiten Hauptkolben 24. Der Ausgleichskolben 7 ist bewegbar in der Ausgleichskammer 5 des zweiten Hauptkolbens 24 angeordnet. Weiterhin ist die Ausgleichskammer 6 über einen Ausgleichspfad 3 hydraulisch mit der ersten Hauptkammer 21 verbunden. Ein Abdichtteil 9 kann zwischen einer äußeren Oberfläche des Ausgleichskolbens 7 und einer inneren Oberfläche des zweiten Hauptkolbens 24 angeordnet sein, um eine Abdichtung zwischen der zweiten Hauptkammer 22 und der Ausgleichskammer 6 vorzusehen. Das Abdichtteil 9 kann ringförmig sein und den Ausgleichskolben 7 umgeben. Das Abdichtteil 9 kann in einer in dem Ausgleichskolben oder dem zweiten Hauptkolben 24 gebildeten Nut angeordnet sein. Weiterhin kann ein optionaler axialer Anschlag 5 vorgesehen sein, um die axiale Bewegung des Ausgleichskolbens 7 zu der zweiten Hauptkammer 22 hin zu beschränken.
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Der Ausgleichskolben 7 ist so angeordnet, dass er die zweite Hauptkammer 22 von der Ausgleichskammer 6 innerhalb des zweiten Hauptkolbens 24 trennt. Eine Rückkehrfeder 8 ist in der Ausgleichskammer 6 angeordnet, die den Ausgleichskolben 7 zu einer Ruheposition hin vorspannt. In 2 ist der Ausgleichskolben 7 in seiner Ruheposition gezeigt. Der Ausgleichskolben 7 ist dazu vorgesehen, einen ersten Hydraulikdruck in der ersten Hauptkammer 21 und einen zweiten Hydraulikdruck in der zweiten Hauptkammer 22 auszugleichen, wenn der zweite Hauptkolben 24 in einem Notfallmodus entriegelt ist.
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In dem normalen Betriebsmodus ist der Ausgleichskolben 7 in seiner Ruheposition. In dem Notfallmodus ist der zweite Hauptkolben 24 entriegelt, wie vorstehend beschrieben ist. Wenn das Bremspedal 14 betätigt wird, drückt das elastische Pedalgefühlelement 50 gegen den zweiten Hauptkolben 24, so dass der zweite Hauptkolben 24 aus seiner Ruheposition (Verriegelungsposition) herausbewegt wird. Folglich ist der Hydraulikdruck innerhalb der zweiten Hauptkammer 22 höher als der Hydraulikdruck innerhalb der ersten Hauptkammer 21. Als eine Folge wird der Ausgleichskolben 7 aus seiner Ruheposition heraus zu der ersten Hauptkammer 21 hin bewegt, wodurch das Volumen der Ausgleichskammer 6 verringert wird. Dies wiederum führt zu einem Druckausgleich zwischen der ersten und der zweiten Hauptkammer 21, 22. Somit können der erste und der zweite Hydraulikkreis 30, 32 durch im Wesentlichen gleiche Drücke betrieben werden. Nach dem Bremsvorgang kehren das Bremspedal 14 und die Eingabestange 13 mittels der Rückkehrfeder 15 in ihre Ruhepositionen zurück. Das unter Druck stehende Bremsfluid wird von den Hydraulikkreisen 30, 32 über die Druckentlastungspfade zu dem Reservoir 12 geleitet. Der Druck innerhalb der ersten und der zweiten Hauptkammer 21, 22 wird entlastet. Die Rückkehrfeder 8 spannt den Ausgleichskolben 7 zurück in seine Ruheposition vor, wodurch das Volumen der Ausgleichskammer 6, die ihr maximales Volumen in der Ruheposition des Ausgleichskolbens 7 hat, vergrößert wird. Die Federn 8, 15 und 29 können aus einem Metall wie Stahl oder rostfreiem Stahl bestehen.
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Das Reservoir 12 kann hydraulisch durch Fluidleitungen 36, 37 (Bremsfluid-Zuführungspfade 36, 37) mit der ersten Hauptkammer 21 und/oder der zweiten Hauptkammer 22 verbunden sein, um nach einem Bremsvorgang jeweils die jeweiligen Kammern 21, 22 mit Bremsfluid zu füllen. Durch diese Anordnung können die erste Hauptkammer 21 und/oder die zweite Hauptkammer 22 mit Bremsfluid gefüllt werden, wenn der erste Hauptkolben 23 und/oder der zweite Hauptkolben 24 in ihrer Ruheposition sind.
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Die Fluidleitungen 36, 37 sind mit einem ersten Einlass 27 in einer Wand des Hauptzylindergehäuses 20 und einem zweiten Einlass 28 in der Wand des Hauptzylindergehäuses 20 verbunden. Die Einlässe 27, 28 sind geöffnet, wenn der zweite Hauptkolben 24 in einer Ruheposition ist, und geschlossen, wenn der zweite Hauptkolben 24 aus seiner Ruheposition herausbewegt ist, d. h. während eines Bremsvorgangs. Der erste Einlass 27 kann sich axial zwischen zwei benachbarten Abdichtungen 61, 62 (siehe 2) befinden. Weiterhin ist der zweite Einlass 28 axial zwischen zwei benachbarten Abdichtungen 63, 64 angeordnet. Somit sind der erste und der zweite Einlass 27, 28 für die Bremsfluidzuführung hydraulisch mit dem Reservoir 12 verbunden.
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Ein erster Lüftungskanal 25 ist in einer Kolbenwand 26 des zweiten Hauptkolbens 24 angeordnet. Der erste Lüftungskanal 25 verbindet hydraulisch die Ausgleichskammer 6 mit dem ersten Einlass 27 für eine Bremsfluidzuführung in einer Ruheposition des zweiten Hauptkolbens 24, so dass die erste Hauptkammer 21 hydraulisch über den Ausgleichspfad 3 und den ersten Lüftungskanal 25 mit dem ersten Einlass 27 verbunden ist. Somit kann unter Verwendung dieser Konfiguration die erste Hauptkammer 21 mit hydraulischem von dem Reservoir 12 belüftet / gefüllt werden, wenn der Druck des Bremsfluids innerhalb der ersten Hauptkammer 21 kleiner als der Druck des Bremsfluids innerhalb des Reservoirs 12 ist. Somit kann der erste Einlass 27 nur dann in Fluidverbindung mit dem ersten Lüftungskanal 25 sein, wenn der zweite Hauptkolben 24 in seiner Ruheposition ist. Aufgrund der gezeigten Konfiguration sind kein zusätzlicher Einlass und kein zusätzlicher Kanal in dem ersten Hauptkolben 23 zum Belüften der ersten Hauptkammer 21 erforderlich. Der erste Belüftungskanal 25 kann auch das Belüften / Füllen der Ausgleichskammer 6 mit Bremsfluid ermöglichen.
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Darüber hinaus kann ein zweiter Lüftungskanal 19 zum Füllen der zweiten Hauptkammer 22 vorgesehen sein. Der zweiter Lüftungskanal 19 ist in der Kolbenwand 26 des zweiten Hauptkolbens 24 angeordnet. Der zweite Lüftungskanal 19 verbindet hydraulisch die zweite Hauptkammer 22 mit dem zweiten Einlass 28 in dem Hauptzylindergehäuse 20 für eine Bremsfluidzuführung in der Ruheposition des zweiten Hauptkolbens 24. Somit braucht der zweite Einlass 28 nur dann in Fluidverbindung mit dem zweiten Lüftungskanal 19 zu sein, wenn der zweite Hauptkolben 24 in seiner Ruheposition ist.
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In einigen Fällen sind eine erste Abdichtung 61, eine zweite Abdichtung 62, eine dritte Abdichtung 63 und eine vierte Abdichtung 64 zwischen der Kolbenwand 26 und der Wand des Hauptzylindergehäuses 20 angeordnet. Die erste Abdichtung 61, die zweite Abdichtung 62, die dritte Abdichtung 63 und/oder die vierte Abdichtung 64 können ringförmige Abdichtungen sein. Weiterhin können die Abdichtungen 61, 62, 63, 64 den zweiten Hauptkolben 24 umgeben. Typischerweise sind die erste und die zweite Abdichtung 61, 62 benachbart, die zweite und die dritte Abdichtung 62, 63 sind benachbart, und die dritte und die vierte Abdichtung 64 sind benachbart. Gemäß bestimmten Ausführungsbeispielen ist der erste Einlass 27 zwischen der ersten Abdichtung 61 und der zweiten Abdichtung 62 angeordnet. Der zweite Einlass 28 ist zwischen der dritten Abdichtung 63 und der vierten Abdichtung 64 angeordnet. Weiterhin ist ein Loch 18 in der Wand des Hauptzylindergehäuses 20 und zwischen der zweiten Abdichtung 62 und der dritten Abdichtung 63 angeordnet. Der Ausgleichspfad 3 geht durch das Loch 18 hindurch.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Ausgleichspfad 3 einen Teil des ersten Lüftungskanals 25 auf. In diesem Fall öffnet sich der erste Lüftungskanal 25 in die Ausgleichskammer 6. Der erste Lüftungskanal 25 kann in der Ruheposition des zweiten Hauptkolbens so angeordnet sein, dass er eine Abdichtungslippe der zweiten Abdichtung 62 überspannt. Das heißt, eine relativ große Bohrung kann in der Kolbenwand 26 des zweiten Hauptkolbens 24 angeordnet sein, wobei die Bohrung sowohl als der erste Lüftungskanal 25 als auch als Teil des Ausgleichspfads 3 fungiert.
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Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist ein zusätzlicher Ausgleichskanal (nicht gezeigt) in der Kolbenwand 26 des zweiten Hauptkolbens angeordnet. In diesem Fall weist der Ausgleichspfad 3 den Ausgleichskanal in dem zweiten Hauptkolben 24 auf. Der Ausgleichskanal öffnet sich in die Ausgleichskammer 6. Der zusätzliche Ausgleichskanal kann axial gegenüber dem ersten Lüftungskanal 25 versetzt sein. Der Ausgleichskanal und der erste Lüftungskanal 25 können so angeordnet sein, dass sie in der Ruheposition des zweiten Hauptkolbens 24 eine Abdichtlippe der zweiten Abdichtung 62 überspannen.
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Weiterhin ist ein erstes Absperrventil 41 in dem Ausgleichspfad 3 angeordnet. Das erste Absperrventil 41 ist ein normalerweise geöffnetes Ventil. Das erste Absperrventil 41 kann ein Solenoidventil sein, das durch die Steuervorrichtung 11 elektrisch betätigt und gesteuert wird. Darüber hinaus kann das erste Absperrventil 41 ein 2/2-Wege-Ventil mit zwei Verbindungen und zwei Ventilpositionen sein. Das erste Absperrventil 41 kann in dem Notfallmodus geöffnet sein, während das erste Absperrventil 41 in dem Testmodus der Hauptzylinderanordnung 1 den Ausgleichspfad 3 blockiert. In dem normalen Betriebsmodus kann das erste Absperrventil 41 geschlossen oder geöffnet sein (siehe unten).
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Weiterhin kann ein Rückschlagventil 44 in der hydraulischen Verbindung zwischen dem Reservoir 12 und der ersten Hauptkammer 21 vorgesehen sein. Das Rückschlagventil 44 kann parallel zu dem zweiten Absperrventil 42 angeordnet sein. Das Rückschlagventil 44 ermöglicht das Füllen der ersten Hauptkammer 21 mit Bremsfluid über die Öffnung 58, wenn der Druck innerhalb der ersten Hauptkammer 21 geringer als ein Druck innerhalb des Reservoirs 12 ist. Dies ist üblicherweise direkt nach einem Bremsvorgang der Fall.
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Eine weitere hydraulische Verbindung 56 zwischen der ersten Hauptkammer 21 und dem Reservoir 12 kann zur Befeuchtung von Abdichtteilen 57 mit Bremsfluid vorgesehen sein. Dies kann die Lebensdauer der Abdichtteile 57 verlängern. Die Abdichtteile 57 sind zwischen dem ersten Hauptkolben 23 und dem Hauptzylindergehäuse 20 angeordnet und bewirken eine fluiddichte Abdichtung zwischen diesen.
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Im Folgenden wird der Testmodus / die Selbstprüfung der Hauptzylinderanordnung 1 beschrieben. Die Selbstprüfung wird vorzugsweise durchgeführt, wenn die Hauptzylinderanordnung 1 und/oder das Bremssystem 10 in dem normalen Betriebsmodus sind. Das heißt, der zweite Hauptkolben 24 ist typischerweise während des Testmodus verriegelt. Weiterhin kann die Selbstprüfung durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug in einer Bereitschaftsposition ist, z. B. direkt vor oder nach dem Fahren. Die Selbstprüfung kann auch während der Wartung des Fahrzeugs durchgeführt werden, z. B. wenn das Fahrzeug in einer Werkstatt ist.
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Die Steuervorrichtung 11 kann zum Durchführen einer Selbstprüfung des Bremssystems 10 durch Schließen des ersten Absperrventils 41, des zweiten Absperrventils 42 und des dritten Absperrventils 43 und durch Steuern der Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung 16 (d. h. des Aktuators) derart, dass die erste Hauptkammer 21 mit Druck beaufschlagt wird, konfiguriert sein. Insbesondere steuert die Steuervorrichtung 11 die Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung 16 und den ersten Hydraulikkreis 30 derart, dass die erste Hauptkammer 21 über einen Testdruckpfad 60 zwischen der ersten Hauptkammer 21 und dem ersten Hydraulikkreis 30 mit Druck beaufschlagt wird. Der Testdruckpfad 60 kann einen Teil des ersten Druckentlastungspfads 34, nämlich die Fluidleitungen zwischen dem ersten Hydraulikkreis 30 und der ersten Hauptkammer 21, enthalten. As eine Folge kann der Druck innerhalb der ersten Hauptkammer 21 nun gleich dem Druck sein, der durch die Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung 16 bereitgestellt wird.
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Das erste Absperrventil 41 ermöglicht somit, dass die erste Hauptkammer 21 in dem Testmodus mit Druck beaufschlagt wird, um die Fluiddichte in der ersten Hauptkammer 21 zu prüfen. Insbesondere kann die Fluiddichte der Abdichtungen 57, 61, die die erste Hauptkammer 21 gegenüber ihrer Umgebung abdichten, geprüft werden.
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Die Steuervorrichtung 11 kann Signale von einem Drucksensor 47, der innerhalb der ersten Hauptkammer 21 angeordnet ist, empfangen, um den Druck innerhalb der ersten Hauptkammer 21 während der Selbstprüfung zu überwachen. Wenn der Druck innerhalb der ersten Hauptkammer 21 während der Selbstprüfung sinkt, zeigt dies eine undichte Abdichtung oder undichte Abdichtungen 57, 61 an. Die Steuervorrichtung 11 ist konfiguriert, auf der Grundlage der Messergebnisse des Drucksensors 47 zu bestimmen, ob die erste Hauptkammer 21 fluiddicht ist oder nicht.
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Nach der Selbstprüfung kann die Steuervorrichtung 11 das erste Absperrventil 41 und das zweite Absperrventil 42 öffnen, um den Druck in der ersten Hauptkammer 21 freizugeben. Auf diese Weise wird das unter Druck stehende Hydraulikfluid über den Ausgleichspfad 3 und den ersten Lüftungskanal 25 sowie über den ersten Druckentlastungspfad 34 aus der ersten Hauptkammer 21 zu dem Reservoir 12 geleitet.
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Es ist zu erwähnen, dass die in den 1 und 2 dargestellten Solenoidventile 40, 40', 40", 40"', 41, 42, 43 in ihren energielosen Vorgabezuständen gezeigt sind.
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Die Radbremsen 33 können eine hintere linke und eine vordere rechte Bremse aufweisen, während die Radbremsen 31 eine hintere rechte und eine vordere linke Bremse aufweisen können. Alternativ können die Radbremsen 33 eine hintere linke und eine hintere rechte Bremse aufweisen, während die Radbremsen 31 eine vordere linke und eine vordere rechte Bremse aufweisen können.
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Alternativ oder zusätzlich kann das erste Absperrventil 41 zum Einstellen des Pedalgefühls des Bremspedals 14 verwendet werden. Die Steuervorrichtung 11 ist konfiguriert zum Steuern des ersten Absperrventils 41 in dem normalen Betriebsmodus in Abhängigkeit von den Sensorsignalen des Pedalsensors 17 derart, dass das erste Absperrventil 41 offen gehalten wird, wenn das Bremspedal 14 in einem ersten Subintervall 70 eines Pedalwegs zwischen einer Ruheposition des Bremspedals 14 und einem Ansprechpunkt 72 ist, während das erste Absperrventil 41 geschlossen ist, wenn das Bremspedal 14 in einem zweiten Subintervall 71 des Pedalwegs über den Ansprechpunkt 72 hinaus ist. Das zweite Absperrventil 42 wird offen gehalten, während das dritte Absperrventil 43 geschlossen ist. Das erste Subintervall 70 entspricht typischerweise den ersten wenigen Millimetern des Pedalwegs.
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Der Ansprechpunkt 72 entspricht typischerweise einer Position des Bremspedals 14, an der die Steuervorrichtung 11 konfiguriert ist, eine Bremsaktion zu initiieren, wenn das Bremspedal 14 in dem normalen Betriebsmodus betätigt wird. Die Bremsaktion kann initiiert werden durch Ausüben von Druck auf die Radbremsen 31, 33 mittels der Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung 16 und/oder durch dynamisches Bremsen.
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3 zeigt ein Kraft/Hub-Diagramm des Bremspedals 14. Das Diagramm kann in zumindest zwei Abschnitte geteilt werden: das erste Subintervall 70 und das zweite Subintervall 71.
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In dem ersten Subintervall 70 ist das erste Absperrventil 41 geöffnet. Wenn der Fahrer das Bremspedal 14 verschiebt, wird die Kraft über die Eingabestange 13 zu dem ersten Hauptkolben 23, dem elastischen Pedalgefühlelement 50 und dem zweiten Hauptkolben 24 übertragen. Da das erste Absperrventil 41 geöffnet ist, ist der zweite Hauptkolben 24 in der Lage, in der zweiten Hauptkammer 22 bewegt zu werden. Als eine Folge wird der Ausgleichskolben 7 durch das Bremsfluid in der zweiten Hauptkammer 22 zu dem ersten Hauptkolben 23 hin gedrückt. Das Bremsfluid innerhalb der Ausgleichskammer 6 wird über den Ausgleichspfad 3, die erste Hauptkammer 21 und durch das zweite Absperrventil 42 zu dem Reservoir 12 geleitet. Während dieses Prozesses kann kein merkbarer Druck in der zweiten Hauptkammer 22 aufgebaut werden. Daher wird eine geringe Pedalkraft erzielt, während das erste Absperrventil 41 geöffnet ist. Das erste Subintervall 70 ist ein relativ flacher Abschnitt der Kurve in 3, der einen Spielraum des Bremspedals 14 darstellt. In dem ersten Subintervall 70 ist die Pedalkraft F praktisch gleich null.
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Durch Schließen des ersten Absperrventils 41 nach einem spezifischen Pedalweg (Hub S) - das heißt an dem Ansprechpunkt 72 - wird der Ausgleichspfad 3 geschlossen. Nach dem Schließen des Ausgleichspfads 3 erfährt der das Bremspedal 14 betätigende Fahrer eine plötzliche ruckfreie Zunahme des Widerstands des Bremspedals 14, die einem Pedalgefühl eines rein hydraulisch betätigten Bremssystems, das Bremsfluid direkt von einem Hauptzylinder zu den Radbremsen liefert, entspricht. Somit ist das zweite Subintervall 71 gekennzeichnet durch eine wesentliche Zunahme der Pedalkraft zusammen mit dem Pedalweg des Bremspedals 14. Durch Steuern des Absperrventils 41 in der vorbeschriebenen Weise kann die Länge des ersten Subintervalls 71 wie gewünscht eingestellt und den spezifischen Anforderungen angepasst werden.
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Alle in den 1 - 3 gezeigten Merkmale können miteinander kombiniert oder getrennt beansprucht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hauptzylinderanordnung
- 2
- Tandemhauptzylinder
- 3
- Ausgleichspfad
- 5
- axialer Anschlag
- 6
- Ausgleichskammer
- 7
- Ausgleichskolben
- 8
- Rückkehrfeder
- 9
- Abdichtteil
- 10
- Bremssystem
- 11
- Steuervorrichtung
- 12
- Reservoir
- 13
- Eingabestange
- 14
- Bremspedal
- 15
- Rückkehrfeder
- 16
- Hydraulikdruck-Zuführungsvorrichtung
- 17
- Bremspedalsensor
- 18
- Loch
- 19
- zweiter Lüftungskanal
- 20
- Hauptzylindergehäuse
- 21
- erste Hauptkammer
- 22
- zweite Hauptkammer
- 23
- erster Hauptkolben
- 24
- zweiter Hauptkolben
- 25
- erster Lüftungskanal
- 26
- Kolbenwand
- 27
- erster Einlass
- 28
- zweiter Einlass
- 29
- Feder
- 30
- erster Hydraulikkreis
- 31
- hydraulische Radbremse
- 32
- zweiter Hydraulikkreis
- 33
- hydraulische Radbremse
- 34
- erster Druckentlastungspfad
- 35
- zweiter Druckentlastungspfad
- 36
- Fluidleitung
- 37
- Fluidleitung
- 40
- Absperrventil
- 40'
- Absperrventil
- 40"
- Absperrventil
- 40"'
- Absperrventil
- 41
- erstes Absperrventil
- 42
- zweites Absperrvenitl
- 43
- drittes Absperrventil
- 44
- Rückschlagventil
- 45
- Rückschlagventil
- 45'
- Rückschlagventil
- 47
- Drucksensor
- 50
- elastisches Pedalgefühlelement
- 51
- erster axialer Endbereich
- 52
- Zwischenbereich
- 53
- zweiter axialer Endbereich
- 54
- Vertiefung
- 56
- Fluidleitung
- 57
- Abdichtteile
- 58
- Öffnung
- 60
- Testdruckpfad
- 61
- erste Abdichtung
- 62
- zweite Abdichtung
- 63
- dritte Abdichtung
- 64
- vierte Abdichtung
- 70
- erstes Subintervall
- 71
- zweites Subintervall
- 72
- Ansprechpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2014/01594773 A1 [0002]
- DE 102018221757 [0039]