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Die Erfindung betrifft ein Notfallbremssystem, ein Fahrzeug, umfassend ein Notfallbremssystem, und ein Verfahren zum Betreiben eines Notfallbremssystems.
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Die
US3840098 A offenbart eine Mehrkreisbremsanlage für Fahrzeuge, deren hydraulische Bremsanlage als Dreikreisbremssystem konstruiert ist, wobei die beiden Vorderräder mithilfe eines ersten Bremskreises sowie eines zweiten Bremskreises gebremst werden können, während die beiden Hinterräder mithilfe eines dritten Bremskreises gebremst werden können.
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Das erfindungsgemäße Notfallbremssystem umfasst
- - einen hydraulischen Bremsdruckgeber, ausgebildet, eine Bremsflüssigkeit mit einem Bremsdruck zu beaufschlagen,
- - einen ersten Bremskreis, welcher mit dem Bremsdruckgeber hydraulisch verbunden ist, umfassend eine erste hydraulisch ansteuerbare Scheibenbremse,
- - einen zweiten Bremskreis, welcher mit dem Bremsdruckgeber hydraulisch verbunden ist, umfassend eine zweite hydraulisch ansteuerbare Scheibenbremse, und
- - ein Verbindungselement, welches den ersten Bremskreis und den zweiten Bremskreis miteinander hydraulisch verbindet, ausgebildet, einen temporär oder dauerhaft unterbindbaren oder reduzierbaren Druckausgleich zwischen den beiden Bremskreisen zu ermöglichen zwecks einer temporären oder dauerhaften Aufrechterhaltung einer Mindestbremsleistung der ersten Scheibenbremse, falls es im zweiten Bremskreis zu einer plötzlichen Druckverminderung kommt.
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Unter Mindestbremsleistung wird ein Mindestwert für eine Bremsleistung verstanden. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine Bremsleistung, die mindestens 90 %, besonders bevorzugt 100 %, einer Bremsleistung in einem Normalbetrieb des Fahrzeugs entspricht. Unter Normalbetrieb wird hierbei ein planmäßiger Betrieb bei üblicher Beanspruchung verstanden.
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Unter reduzierbar wird verstanden, dass der Druckausgleich zwischen den beiden Bremskreisen mit einer geringeren Rate erfolgt, als dies bei einer direkten hydraulischen Verbindung der Bremskreise ohne Verbindungselement der Fall wäre.
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Unter temporär wird verstanden, dass ein Zustand oder ein Vorgang eine gewisse Zeit andauert.
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Das Notfallbremssystem ist für den Einsatz in Fahrzeugen vorgesehen. Bevorzugt handelt es sich dabei um Rennsportfahrzeuge mit zwei Vorderrädern und zwei Hinterrädern. Besonders bevorzugt ermöglicht eine temporäre oder dauerhafte Aufrechterhaltung einer Mindestbremsfunktion eine Fahrt eines Fahrzeugs in eine Werkstatt.
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Typischerweise werden im automobilen Rennsport Bremssysteme eingesetzt, die in einen vorderen und einen hinteren Bremskreis aufgeteilt sind, wobei jeder Bremskreis zwei Scheibenbremsen umfasst. Die Scheibenbremsen des vorderen Bremskreises sind dazu ausgebildet, die Vorderräder des Fahrzeugs abzubremsen. Die Scheibenbremsen des hinteren Bremskreises sind dazu ausgebildet, die Hinterräder des Fahrzeugs abzubremsen. Diese Aufteilung ermöglicht während der Fahrt eine einstellbare Bremskraftverteilung zwischen den Vorder- und Hinterrädern zu erzielen. Wenn allerdings eine Bremsscheibe einer Scheibenbremse an einem Vorderrad während der Fahrt bricht, bricht der Bremsdruck des vorderen Bremskreises komplett zusammen und die Bremswirkung an beiden Vorderrädern entfällt. Da die Bremswirkung an den Hinterrädern typischerweise deutlich kleiner ist als an den Vorderrädern, steht somit nur noch eine vergleichsweise geringe Bremswirkung zur Verfügung, die gegebenenfalls nicht ausreicht, um das Fahrzeug in einen sicheren Zustand abzubremsen.
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Besonders bevorzugt ist das Notfallbremssystem dazu vorgesehen, die Vorderräder eines Fahrzeugs abzubremsen.
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Das Verbindungselement des Notfallbremssystems ist dazu ausgebildet, einen Druckausgleich zwischen dem ersten und dem zweiten Bremskreis zu ermöglichen. Hierdurch wird im Normalbetrieb, wenn beide Scheibenbremsen intakt sind, der Druck beider Bremskreise auf annähernd identischem Niveau gehalten. Dies ist vorteilhaft, um eine annähernd identische Bremswirkung beider Scheibenbremsen zu erzielen.
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Durch die temporäre oder dauerhafte Unterbindung oder Reduktion des Druckausgleichs kann, im Fall des Brechens einer Bremsscheibe einer Scheibenbremse, ein Komplettausfall der Bremswirkung verhindert werden.
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Das Verbindungselement des Notfallbremssystems kann somit zwei Aufgaben vorteilhaft miteinander vereinen. Zum einen ermöglicht es im Normalbetreib einen Druckausgleich zwischen den beiden Bremskreisen. Zum anderen ermöglicht es, im Fall einer plötzlichen Druckverminderung im zweiten Bremskreis, die temporäre oder dauerhafte Aufrechterhaltung einer Mindestbremsleistung durch die Scheibenbremse des ersten Bremskreises. Dies erhöht die Sicherheit der Fahrzeuginsassen sowie weiterer Verkehrsbeteiligter.
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Vorzugsweise umfasst der Bremsdruckgeber des Notfallbremssystems einen ersten Bremszylinder mit einem ersten Bremskolben, welcher mit dem ersten Bremskreis hydraulisch verbunden ist, und einen zweiten Bremszylinder mit einen zweiten Bremskolben, welcher mit dem zweiten Bremskreis hydraulisch verbunden ist, wobei beide Bremskolben einen gleichgroßen Kolbendurchmesser aufweisen und mechanisch miteinander verbunden sind.
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Dadurch, dass beide Bremskolben den gleichen Kolbendurchmesser aufweisen und mechanisch miteinander verbunden sind, kann bei einem Bremsvorgang im Normalbetrieb im ersten und im zweiten Bremskreis ein theoretisch gleichgroßer Bremsdruck erzeugt werden. Durch die hydraulische Verbindung erfolgt ein Druckausgleich, sodass ein real gleichgroßer Bremsdruck erzeugt wird.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst
- - eine Vorderachse, umfassend ein erstes Rad und ein zweites Rad,
- - eine Hinterachse, umfassend ein drittes Rad und ein viertes Rad, und
- - ein erfindungsgemäßes Notfallbremssystem,
wobei die erste hydraulisch ansteuerbare Scheibenbremse des Notfallbremssystems mit dem ersten Rad der Vorderachse verbunden ist und die zweite hydraulisch ansteuerbare Scheibenbremse des Notfallbremssystems mit dem zweiten Rad der Vorderachse verbunden ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Notfallbremssystems umfasst, im Fall einer plötzlichen Druckverminderung im zweiten Bremskreis, eine temporäre oder dauerhafte Reduzierung oder Unterbindung des Druckausgleichs zwischen den beiden Bremskreisen zwecks einer temporären oder dauerhaften Aufrechterhaltung einer Mindestbremsleistung der ersten Scheibenbremse. Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert.
- 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, umfassend ein Notfallbremssystem.
- 2 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, umfassend ein Notfallbremssystem.
- 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Bremsdruckgebers, welcher für den Einsatz in einem erfindungsgemäßen Notfallbremssystem vorteilhaft geeignet ist.
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Das Fahrzeug 14 (vergleiche 1) ist ein Rennsportwagen mit einer Vorderachse, umfassend ein erstes Rad 15 und ein zweites Rad 16, sowie einer Hinterachse, umfassend ein drittes Rad 17 und ein viertes Rad 18. Im Ausführungsbeispiel ist eine maximale Kraftübertragung zwischen einer Fahrbahn und den Rädern 15, 16 der Vorderachse größer als zwischen der Fahrbahn und den Rädern 17, 18 der Hinterachse. Dadurch ist eine maximale Bremswirkung der Räder 15, 16 der Vorderachse größer als eine maximale Bremswirkung der Räder 17, 18 der Hinterachse. Das Fahrzeug 14 umfasst ein Notfallbremssystem 1.
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Das Notfallbremssystem 1 umfasst einen hydraulischen Bremsdruckgeber 2, der ausgebildet ist, eine Bremsflüssigkeit mit einem Bremsdruck zu beaufschlagen. Weiterhin umfasst das Notfallbremssystem 1 einen ersten Bremskreis 3. Der erste Bremskreis 3 ist mit dem Bremsdruckgeber 2 hydraulisch verbunden und umfasst eine erste hydraulisch ansteuerbare Scheibenbremse 5, welche mit dem ersten Rad 15 der Vorderachse verbunden ist. Weiterhin umfasst das Notfallbremssystem 1 einen zweiten Bremskreis 4, welcher mit dem Bremsdruckgeber 2 hydraulisch verbunden ist. Der zweite Bremskreis 4 umfasst eine zweite hydraulisch ansteuerbare Scheibenbremse 6, welche mit dem zweiten Rad 16 der Vorderachse verbunden ist.
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Im Ausführungsbeispiel ist der Bremsdruckgeber 2 (vergleiche 3) als Doppelzylinder ausgebildet. Er umfasst einen ersten Bremszylinder 8 mit einem ersten Bremskolben 10. Der erste Bremszylinder 8 ist mit dem ersten Bremskreis 3 hydraulisch verbunden. Weiterhin umfasst der Bremsdruckgeber 2 einen zweiten Bremszylinder 9 mit einem zweiten Bremskolben 11. Der zweite Bremszylinder 9 ist mit dem zweiten Bremskreis 4 hydraulisch verbunden. Der erste und der zweite Bremskolben 10, 11 weisen einen gleichgroßen Kolbendurchmesser auf und sind mechanisch miteinander über ein Gestänge 21 verbunden. Durch eine Betätigung eines Bremspedals, welches mit dem Gestänge 21 verbunden ist, werden die Bremskolben 10, 11 um einen gleichen Weg gegenüber ihrer Ausgangslage verschoben. Dadurch wird die Bremsflüssigkeit im ersten und im zweiten Bremskreis 3, 4 mit einem gleichhohen Bremsdruck beaufschlagt.
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Weiterhin umfasst der Bremsdruckgeber 2 ein Verbindungselement 7, welches den ersten Bremskreis 3 und den zweiten Bremskreis 4 hydraulisch miteinander verbindet zwecks eines Druckausgleichs. In der dargestellten Ausführungsvariante ist das Verbindungselement 7 ein Überströmkanal zwischen dem ersten und dem zweiten Bremszylinder. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist, dass der erste und der zweite Bremskreis 3, 4 sich durch die hydraulische Verbindung hinsichtlich einer Krafteinleitung wie ein Einkreisbremssystem verhalten und über einen gemeinsamen Anschluss befüllbar und entlüftbar sind. Im normalen Fahrbetrieb werden die Bremskolben 10, 11 in einem ersten Hubbereich bewegt. Im ersten Hubbereich verschließen die Bremskolben den Überströmkanal nicht, sodass der erste und der zweite Bremskreis 3, 4 einen gleichen Bremsdruck aufweisen. Wenn der zweite Bremskreis 4, beispielsweise durch das Brechen einer Bremsscheibe der zweiten Scheibenbremse 6, undicht wird, kann das Bremspedal so weit durchgedrückt werden, bis die Bremskolben 10, 11 sich in einem zweiten Hubbereich bewegen, in dem sie den Überströmkanal abdecken. Dadurch wird ein Druckausgleich unterbunden und der Bremsdruck im ersten Bremskreis 3 bleibt unbeeinflusst vom undichten zweiten Bremskreis 4 aufrechterhalten. Somit wird eine Mindestbremsleistung der ersten Scheibenbremse 5 aufrechterhalten.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 14 (vergleiche 2) umfasst eine Vorderachse, umfassend ein erstes Rad 15 und ein zweites Rad 16, eine Hinterachse, umfassend ein drittes Rad 17 und ein viertes Rad 18, und ein Notfallbremssystem 1. Das Notfallbremssystem 1 umfasst einen ersten Bremskreis 3 mit einer ersten hydraulisch ansteuerbaren Scheibenbremse 5, welche am ersten Rad 15 angebracht ist, und einen zweiten Bremskreis 4 mit einer zweiten hydraulisch ansteuerbaren Scheibenbremse 6, welche am zweiten Rad 16 angebracht ist. Weiterhin umfasst das Fahrzeug 14 einen dritten Bremskreis. Dieser ist mit einer dritten und einer vierten hydraulisch ansteuerbaren Scheibenbremse 19, 20 hydraulisch verbunden. Weiterhin umfasst das Notfallbremssystem 1 einen Bremsdruckgeber 2 mit einem ersten Bremszylinder 8, umfassend einen ersten Bremskolben 10, und mit einem zweiten Bremszylinder 9, umfassend einen zweiten Bremskolben 11, und mit einem dritten Bremszylinder, umfassend einen dritten Bremskolben. Die drei Bremskolben sind mechanisch miteinander über ein Gestänge 21 gekoppelt.
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Im Ausführungsbeispiel umfasst das Notfallbremssystem 1 ein Verbindungselement 7, welches einen ersten, vom ersten Bremskreis 3 umfassten Bremsschlauch und einen zweiten, vom zweiten Bremskreis 4 umfassten Bremsschlauch miteinander hydraulisch verbindet. Das Verbindungselement 7 ist als Stromventil ausgebildet und umfasst eine Blende. Die Blende ist als Festblende ohne regelbaren Innendurchmesser ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Integration in das Notfallbremssystem 1 unter Verzicht auf teure und fehleranfällige Ventilregelungstechnik. Durch eine Verengung des Leitungsquerschnitts bewirkt das Verbindungselement 7, im Fall eines Druckverlusts in einem der Bremskreise 3, 4, einen reduzierten Druckausgleich zwischen den beiden Bremskreisen 3, 4.
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Des Weiteren umfasst das Notfallbremssystem 1 ein erstes Bremsflüssigkeitsreservoir 12, welches mit dem ersten Bremskreis 3 hydraulisch verbunden ist. Weiterhin umfasst das Notfallbremssystem 1 ein zweites Bremsflüssigkeitsreservoir 13, welches mit dem zweiten Bremskreis 4 hydraulisch verbunden ist. Durch die Bremsflüssigkeitsreservoire 12, 13 wird die Menge an Bremsflüssigkeit in den Bremskreisen 3, 4 erhöht. Im Fall einer plötzlichen Druckverminderung im zweiten Bremskreis 4 fließt Bremsflüssigkeit des ersten Bremskreises 3 durch das Verbindungselement 7. Im Vergleich zu einer Ausführungsvariante ohne Bremsflüssigkeitsreservoire 12, 13 führt die erhöhte Bremsflüssigkeitsmenge im ersten Bremskreis 3 zu einer Verlängerung einer Zeit um 10 s, welche eine Mindestbremsleistung von 90 % einer maximalen Bremsleistung der ersten Scheibenbremse 5 aufrechterhalten wird.
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In einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens (nicht dargestellt) zum Betreiben des Notfallbremssystems 1 wird, im Fall eines plötzlichen Druckverlusts im zweiten Bremskreis 4, ein Mindestdruck im ersten Bremskreis 3 temporärer aufrechterhalten. Dadurch wird eine Mindestbremsleistung der ersten Scheibenbremse 5 temporär aufrechterhalten.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Notfallbremssystems 1 umfasst eine Steuereinheit (nicht gezeigt). Das Verbindungselement 7 ist ein elektronisch steuerbares Stromventil. Die Bremskreise 3, 4 des Notfallbremssystems 1 umfassen jeweils einen Drucksensor sowie Bremsschläuche. Das Stromventil wird durch die Steuereinheit anhand einer Sensorinformation eines Drucksensors gesteuert. Im Normalbetrieb entspricht ein Innendurchmesser des Stromventils einem Innendurchmesser eines Bremsschlauchs. Eine plötzliche Druckverminderung in einem der Bremskreise 3, 4 wird von einem Drucksensor erfasst. Das Stromventil wird von der Steuereinheit aufgrund der Sensorinformation geschlossen. Dadurch wird ein Druckausgleich zwischen den Bremskreisen 3, 4 unterbunden und eine Mindestbremsleistung einer ersten Scheibenbremse 5 aufrechterhalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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