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Die Erfindung betrifft einen Bremszylinder für ein Bremssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
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Bremssysteme werden in Kraftfahrzeugen häufig verwendet, um diese zu verzögern. Neuere Bremssysteme basieren häufig auf einem Konzept, welches einen von einem Fahrer erzeugten Bremsdruck durch einen elektrischen Druckerzeuger unterstützt oder auch einen vom Fahrer angeforderten Bremswunsch lediglich elektronisch sensiert und den Bremsdruck ausschließlich durch einen elektrischen Druckerzeuger erzeugt.
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Derartige Bremssysteme können beispielsweise in einem Block bzw. in einem Gehäuse ausgeführt sein und sind somit sehr kompakt. Innerhalb eines solchen Blocks oder Gehäuses ist typischerweise ein Hauptbremszylinder angeordnet, welcher über ein Bremspedal fahrerbetätigbar ist.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Bremszylinder für ein Bremssystem vorzusehen, welcher im Vergleich zu bekannten Ausführungen alternativ oder besser ausgeführt ist. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, ein zugehöriges Bremssystem vorzusehen.
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Dies wird durch einen Bremszylinder sowie ein Bremssystem gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Die Erfindung betrifft einen Bremszylinder für ein Bremssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Der Bremszylinder weist einen Zylinder auf. Er weist eine Bremsstange auf und weist ferner einen Kolben auf. Der Kolben ist in dem Zylinder beweglich, wobei die Bremsstange mit einer ersten Seite des Kolbens derart verbunden ist, dass eine zweite Seite des Kolbens, welche gegenüberliegend zu der ersten Seite ist, eine Hauptdruckkammer innerhalb des Zylinders begrenzt.
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Der Bremszylinder weist eine Abdeckung auf, welche den Zylinder derart abschließt, dass die Bremsstange durch die Abdeckung hindurchtritt, wobei die Abdeckung eine zusätzliche Druckkammer definiert, welche durch die erste Seite des Kolbens oder durch eine Seite eines mit dem Kolben wirkungsmäßig verbundenen Zusatzkolbens begrenzt ist. Der Bremszylinder weist mindestens einen Fluidanschluss auf, welcher mit der zusätzlichen Druckkammer verbunden ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Bremszylinder kann die zusätzliche Druckkammer ausgebildet werden, welche dazu verwendet werden kann, den Kolben durch Anwendung eines Drucks zu bewegen. Dies erlaubt eine Bewegung des Kolbens auch unabhängig von einer Fahrerbetätigung oder auch unterstützend zu einer Fahrerbetätigung. Es hat sich gezeigt, dass durch einen solchen Bremszylinder der Aufbau eines Bremssystems einfacher gestaltet werden kann, beispielsweise mit weniger Ventilen oder anderen aufwändig herzustellenden Komponenten.
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Der Bremszylinder kann ohne Zusatzkolben ausgeführt werden. In diesem Fall kann der Druck in der zusätzlichen Druckkammer unmittelbar auf den Kolben wirken. Der Bremszylinder kann auch einen Zusatzkolben aufweisen. Dieser kann dazu ausgebildet sein, einen in der zusätzlichen Druckkammer befindlichen Druck auf den Kolben weiterzuleiten, zumindest in der Richtung in welcher auch die Betätigungsstange bei normaler Bremsbetätigung einen Druck ausübt. Hierzu kann der Zusatzkolben beispielsweise derart gelagert sein, dass er in Richtung auf den Kolben zu einen minimalen Abstand hat, bei welchem er den Druck weiterleitet, sich davon jedoch auch weiter entfernen kann. Der Zusatzkolben kann jedoch auch einen festen Abstand vom Kolben haben.
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Es sei verstanden, dass die Hauptdruckkammer durch den Kolben definiert wird, welcher im Zylinder beweglich ist. Dementsprechend ist das Volumen der Hauptdruckkammern abhängig davon, wo sich der Kolben gerade befindet. Gleiches gilt für die zusätzliche Druckkammer, welche wie erwähnt durch den Kolben oder den Zusatzkolben definiert wird.
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Gemäß einer Ausführung weist der Bremszylinder einen weiteren Kolben auf, welcher die Hauptdruckkammer in einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich unterteilt. Der weitere Kolben ist dabei mit dem Kolben bevorzugt durch ein elastisches Glied verbunden. Dadurch kann der Bremszylinder als Tandemhauptbremszylinder ausgeführt werden, welcher wie erwähnt üblicherweise zwei Kolben hat. Diese werden in bekannter Weise miteinander verbunden und können dementsprechend auch zusammen betätigt werden. Dies erlaubt beispielsweise eine vorteilhafte Anpassung an ein Zweikreis-Bremssystem.
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Bevorzugt weist der Bremszylinder eine Anzahl von Druckauslassanschlüssen auf, welche mit der Hauptdruckkammer verbunden sind. Dadurch kann erzeugter Druck verwendet werden, beispielsweise zur Betätigung von Radbremsen. In dem Fall, dass der Bremszylinder keinen weiteren Kolben aufweist, kann beispielsweise ein solcher Druckauslassanschluss vorgesehen sein. In dem Fall, in welchem der Bremszylinder einen weiteren Kolben aufweist, können beispielsweise zwei Druckauslassanschlüsse vorgesehen sein, wobei beispielsweise jeder der bereits erwähnten Bereiche einen Druckauslassanschluss hat.
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Bevorzugt ist die Bremsstange gegen die Abdichtung abgedichtet. Dadurch kann ein Austreten von Fluid oder Bremsflüssigkeit an einer Stelle, an welcher die Bremsstange durch die Abdeckung hindurchtritt, vermieden werden. Dadurch kann der Druckaufbau unterstützt werden.
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Die Abdeckung kann entfernbar mit dem Zylinder verbunden sein. Dies ermöglicht beispielsweise eine separate Herstellung und auch einen Austausch der Komponenten. Die Abdeckung kann jedoch auch integral mit dem Zylinder ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine integrale Herstellung und eine besonders hohe Druckfestigkeit.
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Die Abdeckung und der Zylinder können bevorzugt mit identischem Innendurchmesser aneinander angrenzen. Dadurch wird eine zylindrische Innenoberfläche des Bremszylinders mit durchgehendem Innendurchmesser erreicht, was den Betrieb vereinfacht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist der Bremszylinder einen weiteren Fluidanschluss auf, welcher mit der zusätzlichen Druckkammer verbunden ist. Dadurch können zwei Funktionalitäten eines entsprechenden Fluidanschlusses in Bezug auf die zusätzliche Druckkammer voneinander getrennt werden. Zum einen kann einer der Fluidanschlüsse mit einem Bremsflüssigkeitsbehälter verbunden werden, beispielsweise über ein zur zusätzlichen Druckkammer hin durchlässiges Rückschlagventil, so dass für den Fall einer reinen Fahrerbetätigung Fluid nachgesaugt werden kann und die zusätzliche Druckkammer somit keinen ungewünschten Widerstand erzeugt. Zum anderen kann einer der Fluidanschlüsse mit einem elektrisch betriebenen Druckerzeuger verbunden werden, um aktiv in der zusätzlichen Druckkammer Druck aufzubauen und damit den Kolben zu bewegen. Es sei jedoch verstanden, dass grundsätzlich auch ein Fluidanschluss für beide Funktionalitäten gemeinsam verwendet werden kann.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Bremssystem einen Bremszylinder gemäß der Erfindung aufweist und ferner eine elektrisch betriebene Druckbereitstellungseinrichtung aufweist, welche mit dem Fluidanschluss verbunden ist. Bezüglich des Bremszylinders kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
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Mittels des erfindungsgemäßen Bremssystems kann ein einfacherer Aufbau als bei aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen erreicht werden. Beispielsweise kann die zusätzliche Druckkammer des Bremszylinders dafür verwendet werden, um mit der elektrisch betriebenen Druckbereitstellungseinrichtung den Kolben zu betätigen oder eine Kolbenbetätigung zu unterstützen, wobei in der Hauptdruckkammer ein Bremsdruck erzeugt wird und dieser auf Radbremsen weitergeleitet werden kann.
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Bevorzugt weist das Bremssystem ferner ein Fluidreservoir auf, welches mit einem Fluidanschluss des Bremszylinders verbunden ist. Dadurch kann Fluid zum Bremsen bevorratet werden, wobei es sich bei einem solchen Fluid beispielsweise um eine typische Bremsflüssigkeit handeln kann. Wird beispielsweise der Kolben durch einen Fahrer betätigt, ohne dass durch die elektrische Druckbereitstellungseinrichtung entsprechend Fluid bereitgestellt wird, beispielsweise weil sich das Bremssystem in einer hydraulischen Rückfallebene befindet, so kann von dem Fluidreservoir Bremsflüssigkeit bzw. Fluid nachgesaugt werden und die zusätzliche Druckkammer dadurch entsprechend befüllt werden. Dies vermeidet einen Unterdruck, welcher ansonsten die Bewegung des Kolbens unerwünschter Weise behindern würde.
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Bevorzugt ist die Druckbereitstellungseinrichtung mit einem unterschiedlichen Fluidanschluss wie das Fluidreservoir verbunden. Dadurch können die Funktionalitäten getrennt werden. Es kann jedoch auch ein gemeinsamer Fluidanschluss für beide Funktionalitäten verwendet werden. Es kann insbesondere ein Rückschlagventil zwischen dem Fluidreservoir und dem Fluidanschluss des Bremszylinders vorgesehen sein, wobei das Rückschlagventil bevorzugt eine Durchlassrichtung zu der zusätzlichen Druckkammer hin hat. Durch das Rückschlagventil kann eine Verunreinigung des im Fluidreservoir gelagerten Fluids verhindert werden.
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Bevorzugt weist das Bremssystem ferner einen Positionssensor auf, welcher eine Position des Kolbens in dem Zylinder abfühlt. Dadurch kann ein Fahrerbremswunsch erfasst werden und es können beispielsweise Maßnahmen zur Unterstützung oder auch zur Fahrstabilisierung eingeleitet werden.
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Bevorzugt weist das Bremssystem ferner eine elektronische Steuerungseinheit auf, welche dazu konfiguriert ist, den Positionssensor auszulesen und die Druckbereitstellungseinrichtung entsprechend der Position zu betreiben. Dadurch kann eine unmittelbare Bremskraftunterstützung erreicht werden, wodurch beispielsweise ein zusätzlicher Bremskraftverstärker, beispielsweise ein Vakuum-Bremskraftverstärker, unnötig wird. Dadurch kann eine erhebliche Einsparung an Platzbedarf und Aufwand erreicht werden.
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Die elektronische Steuerungseinheit kann insbesondere dazu konfiguriert sein, die Druckbereitstellungseinrichtung zur Unterstützung eines fahrerinitiierten Druckaufbaus in der Hauptdruckkammer zu betreiben. Eine solche Unterstützung kann ähnlich einer üblichen Bremskraftverstärkung wirken, wobei erwähnt sei, dass auch ohne eine solche Unterstützung typischerweise ein Betrieb in einer hydraulischen Rückfallebene möglich ist, welche beispielsweise auch noch bei Stromausfall ein zuverlässiges Bremsen eines Kraftfahrzeugs ermöglicht.
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Der Bremszylinder und die Druckbereitstellungseinrichtung sind bevorzugt beide in einem Block integriert. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau. Die Abdeckung kann sich dabei insbesondere aus dem Block heraus erstrecken. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau des Bremszylinders und einen zusätzlichen Platz für die zusätzliche Druckkammer. Außerdem kann für diesen Fall auf Herstellungsverfahren und Komponenten zurückgegriffen werden, welche auch für andere Bremssysteme ohne Abdeckung verwendet werden können, da die Abdeckung als zusätzliches Bauteil vorgesehen sein kann, welches einfach in das Bremssystem integriert werden kann.
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Es sei erwähnt, dass gemäß einer bevorzugten Ausführung Hauptbremszylinder und elektrische Druckbereitstellungseinrichtung in einem Block untergebracht werden können, wohingegen andere Komponenten wie beispielsweise Radventile oder zusätzliche Pumpen in einem weiteren Block untergebracht werden können. Dies ermöglicht ein Zwei-Block-Design, wobei beispielsweise bezüglich des weiteren Blocks auf ein bekanntes Bremssystem oder auf bekannte Komponenten zurückgegriffen werden kann. Dies ermöglicht eine besonders einfache Implementierung.
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Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen entnehmen. Dabei zeigen:
- 1: einen Bremszylinder,
- 2: eine Abdeckung mit weiteren Komponenten in einer ersten Ansicht,
- 3: die Abdeckung mit weiteren Komponenten in einer zweiten Ansicht,
- 4: ein Bremssystem.
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1 zeigt einen Bremszylinder 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Bremszylinder 10 weist einen Zylinder 20 auf, in welchem eine Hauptdruckkammer 25 ausgebildet ist. In dem Zylinder 20 ist ein Kolben 30 angeordnet, welcher in dem Zylinder 20 bewegbar ist. In dem Zylinder 20 ist ferner ein weiterer Kolben 35 angeordnet, welcher mit dem Kolben 30 über ein elastisches Glied 33 verbunden ist.
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Durch den weiteren Kolben 35 wird die Hauptdruckkammer 25 in einen ersten Bereich 32 und einen zweiten Bereich 37 unterteilt. Dadurch ist der Bremszylinder 10 als Tandemhauptbremszylinder ausgebildet.
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Der Bremszylinder 10 weist eine Bremsstange 15 auf, mittels welcher der Kolben 30 und damit indirekt auch der weitere Kolben 35 betätigbar sind. Die Bremsstange 15 ist typischerweise mit einem Bremspedal verbunden.
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Der Kolben 10 weist ferner eine Feder 17 auf, welche mit der Bremsstange 15 derart verbunden ist, dass die Feder 17 die Bremsstange 15 in ihre gemäß 1 am weitesten links gelegene Position vorspannt. Dadurch ist der Kolben 30 üblicherweise ebenfalls in einem Zustand, welcher am weitesten links liegt, so dass letztlich keine Betätigung vorliegt.
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Der Bremszylinder 10 weist eine Abdeckung 40 auf. Diese deckt wie gezeigt den linken Bereich des Zylinders 20 ab. Innerhalb der Abdeckung 40 ist eine zusätzliche Druckkammer 50 ausgebildet.
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In der Abdeckung 40 sind ein erster Fluidanschluss 42 und ein zweiter Fluidanschluss 44 ausgebildet. Durch den ersten Fluidanschluss 42 kann wie entsprechend der Pfeile gezeigt Druck in die zusätzliche Druckkammer 50 geleitet werden. Durch den weiteren Fluidanschluss 44 kann ebenfalls Druck eingeleitet werden, oder es kann Druck auch wieder abgeleitet werden, wie dies durch Pfeile angezeigt ist.
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Innerhalb der Abdeckung 40 befindet sich ein Zusatzkolben 48. Dieser ist derart mit dem Kolben 40 verbunden, dass er vom Kolben 40 einen minimalen Abstand hat. Die linke Seite des Zusatzkolbens 48 begrenzt die zusätzliche Druckkammer 50. Ein Druck, der in der zusätzlichen Druckkammer 50 vorhanden ist, wirkt somit auf dem Zusatzkolben 48 und aufgrund des minimalen Abstands auch auf den Kolben 30.
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Mittels der zusätzlichen Druckkammer 50 ist es möglich, unabhängig von einer Fahrerbetätigung den Kolben 30 zu betätigen oder auch eine Fahrerbetätigung bei der Betätigung des Kolbens 30 zu unterstützen. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen werden.
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2 zeigt die Abdeckung 40 mit weiteren Komponenten in einer ersten Ansicht. Dabei sind auch die beiden Fluidanschlüsse 42, 44 zu sehen. Des Weiteren ist eine Bremsstangendichtung 46 dargestellt, welche für Dichtigkeit bezüglich der durch die Abdeckung 40 durchtretenden Bremsstange 15 sorgt. Es ist auch eine Kolbendichtung 47 vorhanden, welche im Einbauzustand für Dichtigkeit gegenüber dem Zusatzkolben 48 sorgt. Des Weiteren ist auch der Zusatzkolben 48 zu sehen, welcher einen einströmenden Druck aufnimmt und an den Kolben 30 weitergibt.
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3 zeigt die bereits mit Bezug auf 2 beschriebenen Komponenten in einer anderen Darstellung. Die beiden Fluidanschlüsse 42, 44 sind dabei bei ihren jeweiligen Endpunkten als Öffnungen zu sehen.
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Die Fluidanschlüsse 42, 44 sind beispielsgemäß über jeweils eine in dem Gehäuse des Bremszylinders 10 ausgeführte Verbindungsbohrung (nicht in 1 dargestellt) mit je einem Anschluss des Bremszylinders 10 verbunden, welcher seinerseits mit einem Fluidreservoir 65 (für Fluidanschluss 42) bzw. mit einer elektrisch betätigtbaren Druckbereitstellungseinrichtung (Linearaktuator) 60 (für Fluidanschluss 44) werden kann bzw. in einem Bremssystem 1 verbunden ist.
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4 zeigt ein Bremssystem 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Bremssystem 1 weist einen Bremszylinder 10 auf, welcher wie bereits weiter oben mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben ausgeführt ist. Auf die Komponenten wird deshalb nicht näher eingegangen.
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Das Bremssystem 1 ist in einen ersten Block 5 und einen zweiten Block 6 aufgeteilt. Der erste Block 5 beinhaltet dabei neben dem bereits erwähnten Bremszylinder 10 noch eine elektrisch betätigte Druckbereitstellungseinrichtung in Form eines Linearaktuators 60. Der zweite Block 6 beinhaltet eine Anzahl von Ventilen und Pumpen sowie weitere Komponenten, auf welche weiter unten näher eingegangen werden wird. Die gezeigte Ausführung ermöglicht es, die Blöcke 5, 6 separat im Fahrzeug zu positionieren und auch separat zu fertigen sowie ihre jeweilige Funktionalität auch mit anderen Blöcken zu kombinieren. Es sei jedoch erwähnt, dass beispielsweise auch das gesamte Bremssystem 1 in einem Block gefertigt bzw. angeordnet werden kann.
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Das Bremssystem 1 weist ferner ein Fluidreservoir 65 in Form eines Bremsflüssigkeitsbehälters auf. Dieses ist über ein Rückschlagventil wie gezeigt mit dem ersten Fluidanschluss 42 des Bremszylinders 10 verbunden. Der Linearaktuator 60 ist mit dem zweiten Fluidanschluss 44 des Bremszylinders 10 verbunden.
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Durch die gezeigte Ausführung ist eine Mehrzahl von Betriebsmodi möglich.
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Grundsätzlich kann ein Bremsdruck ausschließlich durch einen Fahrer aufgebaut werden, wobei in diesem Fall über das gezeigte Rückschlagventil aus dem Fluidreservoir 65 Bremsflüssigkeit in die zusätzliche Druckkammer 50 angesaugt werden kann und somit das Entstehen eines Unterdrucks vermieden wird. Außerdem kann der Zusatzkolben 48 seinen Abstand zum Kolben 30 erhöhen, wenn letzterer nach rechts bewegt wird. Dies kann beispielsweise für den Fall einer hydraulischen Rückfallebene relevant sein.
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In einem Normalbremsbetrieb kann der Kolben 30 ebenfalls fahrerinitiiert betätigt werden, wobei diese Betätigung durch einen gezeigten Sensor „U/s“ gemessen und an eine rein schematisch dargestellte Steuerungseinrichtung 2 weitergeleitet wird.
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Die Steuerungseinrichtung 2 kann dann den Linearaktuator 60 derart betätigen, dass er in der zusätzlichen Druckkammer 50 einen Druck aufbaut, welcher die Fahrerbetätigung des Kolbens 30 unterstützt.
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Ebenso ist es möglich, dass für den Fall, dass eine Bremsung ohne Fahrerbetätigung ausgelöst werden soll, ebenfalls der Linearaktuator 60 entsprechend angesteuert wird und ein Druck in der zusätzlichen Druckkammer 50 aufgebaut wird, wobei ebenfalls der Kolben 30 betätigt wird.
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Ein in der Hauptdruckkammer 25 entsprechend aufgebauter Druck wird über einen ersten Druckauslassanschluss 27 und einen zweiten Druckauslassanschluss 28 des Hauptbremszylinders 10 abgegeben.
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Der entsprechend aufgebaute Druck gelangt über die gezeigten Leitungen in den zweiten Block 6. Dort wird dieser über vier gezeigte Ventile V1, V2, V3, V4, Einlassventile E1, E2, E3, E4 und Auslassventile A1, A2, A3, A4 an jeweilige Radbremsen B1, B2, B3, B4 weitergeleitet. Zur Zwischenspeicherung von Druck dienen zwei Druckspeicher 70, 75. Des Weiteren sind zwei zusätzliche Pumpen 80, 85 vorgesehen, welche einen Druckaufbau innerhalb des zweiten Blocks 6 unterstützten können und hierzu von einem gemeinsamen Motor M antreibbar sind. Da es sich bei der Funktionalität des zweiten Blocks 6 nicht um die Hauptfunktionalität des Bremszylinders 10 gemäß der Erfindung handelt, wird hierauf nicht näher eingegangen werden, es wird vielmehr davon ausgegangen, dass die Funktionalität des zweiten Blocks 6 anhand der Verschaltung der gezeigten Komponenten ersichtlich ist.
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Es sei erwähnt, dass über die zusätzliche Druckkammer 50 auch Fluid in den Linearaktuator 60 eingesaugt werden kann. Ein bei üblichem Betrieb vom Linearaktuator 60 aufgebauter Druck wird über einen Drucksensor „p/U“ gemessen.
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Durch die gezeigte Ausführung können ein Simulatorschaltkreis bzw. Komponenten eines Simulators vermieden werden. Der Fahrer erhält ein realistisches Bremsgefühl, da er unmittelbar auf die Radbremsen arbeitet. Eine Simulation eines solchen Bremsgefühls ist somit nicht erforderlich. Trotzdem kann die Bremskraft entsprechend unterstützt werden.
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Es sei darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung Merkmale in Kombination beschrieben sein können, beispielsweise um das Verständnis zu erleichtern, obwohl diese auch separat voneinander verwendet werden können. Der Fachmann erkennt, dass solche Merkmale auch unabhängig voneinander mit anderen Merkmalen oder Merkmalskombinationen kombiniert werden können.
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Rückbezüge in Unteransprüchen können bevorzugte Kombinationen der jeweiligen Merkmale kennzeichnen, schließen jedoch andere Merkmalskombinationen nicht aus.
