DE112011103226T5

DE112011103226T5 - Hydraulisches Bremssystem mit gesteuerter Verstärkung

Info

Publication number: DE112011103226T5
Application number: DE112011103226T
Authority: DE
Inventors: Blaise J. Ganzel; Andreas Borsch; Michael Geider; Axel Rüdell
Original assignee: Lucas Automotive GmbH; Kelsey Hayes Co
Current assignee: ZF Active Safety GmbH; ZF Active Safety US Inc
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2013-08-22
Also published as: WO2012058330A3; WO2012058330A2; US20130312404A1; US9371844B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Bremssystem mit einem Pedal, einem Pedalsimulator und einer Bremspedaleinheit bereit. Die Bremspedaleinheit weist einen mit dem Bremspedal verbundenen Eingangskolben zum Betätigen des Pedalsimulators während eines Normalbremsmodus auf. Die Bremspedaleinheit weist ferner einen ersten und einen zweiten Ausgangskolben auf, die während eines manuellen Durchdrückmodus durch den Eingangskolben betätigt werden, so dass der erste Ausgangskolben an einem ersten Ausgang der Bremspedaleinheit einen Bremsenbetätigungsdruck erzeugt und der zweite Ausgangskolben an einem zweiten Ausgang der Bremspedaleinheit einen Bremsenbetätigungsdruck erzeugt. Das Bremssystem weist ferner eine Hydraulikdruckquelle zum Zuführen von Fluid mit einem gesteuerten Verstärkungsdruck und eine Hydrauliksteuereinheit auf, die dazu geeignet ist, mit der Bremspedaleinheit und der Hydraulikdruckquelle hydraulisch verbunden zu werden. Die Hydrauliksteuereinheit weist eine Schlupfsteuerungsventilanordnung und eine Schalt-Basisbremsventilanordnung zum Schalten des Bremssystems zwischen dem Normalbremsmodus, in dem einer ersten und einer zweiten Fahrzeugbremse ein Verstärkungsdruck von der Hydraulikdruckquelle zugeführt wird, und dem manuellen Durchdrückmodus auf, in dem der ersten und der zweiten Fahrzeugbremse der Bremsenbetätigungsdruck vom ersten und zweiten Ausgangskolben zugeführt wird.

Description

Querverweis zu verwandten Anmeldungen
Die vorliegende Erfindung beansprucht die Wirkung der am 26. Oktober 2010 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/406730, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugbremssysteme. Fahrzeuge werden allgemein durch Hydraulikbremssysteme abgebremst und zum Halten gebracht. Diese Systeme haben verschiedene Komplexitäten, ein Basisbremssystem weist aber typischerweise ein Bremspedal, einen Tandem-Hauptzylinder, Fluidleitungen, die in zwei ähnlichen, aber getrennten Bremskreisen angeordnet sind, und Radbremsen in jedem Kreis auf. Der Fahrer des Fahrzeugs betätigt ein mit dem Hauptzylinder verbundenes Bremspedal. Wenn das Bremspedal gedrückt ist, erzeugt der Hauptzylinder Hydraulikkräfte in beiden Bremskreisen, indem ein Bremsfluid unter Druck gesetzt wird. Das unter Druck gesetzte Bremsfluid bewegt sich durch die Fluidleitung in beiden Kreisen, um Bremszylinder an den Rädern zu betätigen und das Fahrzeug abzubremsen.
Basisbremssysteme verwenden typischerweise einen Bremskraftverstärker, der eine Kraft für den Hauptzylinder bereitstellt, die die durch den Fahrer erzeugte Pedalkraft unterstützt. Der Verstärker kann mittels Unterdruck oder hydraulisch betätigt sein. Ein typischer hydraulischer Verstärker erfasst die Bewegung des Bremspedals und erzeugt ein unter Druck gesetztes Fluid, das in den Hauptzylinder eingeleitet wird. Das Fluid aus dem Verstärker unterstützt die Pedalkraft, die auf die Kolben des Hauptzylinders wirkt, die ein unter Druck gesetztes Fluid in der mit den Radbremsen in Fluidkommunikation stehenden Leitung erzeugen. Dadurch werden die durch den Hauptbremszylinder erzeugten Drücke erhöht. Hydraulische Verstärker sind normalerweise in der Nähe des Hauptzylinderkolbens angeordnet und verwenden ein Verstärkerventil zum Steuern des dem Verstärker zugeführten, unter Druck gesetzten Fluids.
Das Abbremsen eines Fahrzeugs auf eine gesteuerte Weise unter schwierigen Bedingungen erfordert eine präzise Betätigung der Bremsen durch den Fahrer. Unter diesen Bedingungen kann ein Fahrer leicht einen übermäßigen Bremsdruck ausüben, wodurch ein oder mehrere Räder blockieren, was zu einem übermäßigen Schlupf zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche führt. Derartige Radblockierbedingungen können zu größeren Bremswegen und möglicherweise zu einem Verlust der Seitenführung führen.
Weiterentwicklungen in der Bremstechnik haben zur Einführung von Antiblockiersystemen (ABS) geführt. Ein ABS-System überwacht das Raddrehverhalten und führt entsprechenden Radbremsen selektiv Bremsdruck zu oder gibt ihn frei, um die Raddrehzahl innerhalb eines ausgewählten Schlupfbereichs zu halten und eine maximale Bremskraft zu erzielen. Obwohl derartige Systeme typischerweise dazu geeignet sind, das Abbremsen jedes gebremsten Rades des Fahrzeugs zu steuern, sind einige Systeme zum Steuern des Abbremsens nur eines Teils der mehreren gebremsten Räder entwickelt worden.
Elektronisch gesteuerte ABS-Ventile, die Zufuhrventile und Ablassventile aufweisen, sind zwischen dem Hauptzylinder und den Radbremsen angeordnet. Die ABS-Ventile regeln den Druck zwischen dem Hauptzylinder und den Radbremsen. Typischerweise werden diese ABS-Ventile, wenn sie aktiviert sind, in drei Drucksteuermodi betrieben, d. h. in einem Druckzufuhr-, einem Druckablass- und einem Druckhaltemodus. Die Zufuhrventile ermöglichen die Zufuhr von unter Druck gesetztem Fluid zu jeweiligen der Radbremsen zum Erhöhen des Drucks während des Zufuhrmodus, und die Ablassventile lassen während des Ablassmodus Bremsfluid von ihren zugeordneten Radbremsen ab. Der Radbremsendruck wird während des Haltemodus durch Schließen der Zufuhrventile und der Ablassventile konstant gehalten.
Um maximale Bremskräfte unter Beibehaltung der Fahrzeugstabilität zu erzielen, ist es wünschenswert, optimale Schlupfwerte an den Rädern sowohl der Vorder- als auch der Hinterachse zu erzielen. Während einer Fahrzeugverzögerung sind an der Vorder- und an der Hinterachse verschiedene Bremskräfte erforderlich, um die gewünschten Schlupfwerte zu erreichen. Daher sollten die Bremsdrücke zwischen den vorderen und den hinteren Bremsen ins richtige Verhältnis gebracht werden, um die größten Bremskräfte an jeder Achse zu erhalten. ABS-Systeme mit einer derartigen Fähigkeit, die als Dynamic Rear Proportioning (DRP) Systeme bekannt sind, verwenden ABS-Ventile zum separaten Steuern der auf die Vorder- und die Hinterräder ausgeübten Bremsdrücke, um unter den dann vorherrschenden Bedingungen dynamisch ein optimales Bremsverhalten an der Vorder- und der Hinterachse zu erhalten.
Eine Weiterentwicklung in der Bremstechnik hat zur Einführung von Traktionssteuerungs(TC)systemen geführt. Typischerweise sind vorhandenen ABS-Systemen Ventile hinzugefügt worden, um ein Bremssystem bereitzustellen, das die Raddrehzahl während eines Beschleunigungsvorgangs steuert. Eine übermäßige Raddrehzahl während einer Fahrzeugbeschleunigung führt zu Radschlupf und zu einem Traktionsverlust. Ein elektronisches Steuersystem erfasst diesen Zustand und führt den Radzylindern des durchrutschenden Rades automatisch einen Bremsdruck zu, um den Schlupf zu vermindern und die verfügbare Traktion zu erhöhen. Um eine optimale Fahrzeugbeschleunigung zu erhalten, wird den Radzylindern auch dann unter Druck stehendes Fluid zur Verfügung gestellt, wenn der Hauptzylinder durch den Fahrer nicht betätigt ist.
Während einer Fahrzeugbewegung, z. B. während einer Kurvenfahrt, werden dynamische Kräfte erzeugt, die die Fahrzeugstabilität vermindern können. Ein Fahrzeugstabilitätssteuerungs(Vehicle Stability Control, VSC)bremssystem verbessert die Stabilität des Fahrzeugs, indem es diesen Kräften durch selektive Bremsenbetätigung entgegenwirkt. Diese Kräfte und andere Fahrzeugparameter werden durch Sensoren erfasst, die Signale an eine elektronische Steuereinheit übertragen. Die elektronische Steuereinheit betätigt automatisch Druckregeleinrichtungen, um die Größe des spezifischen individuellen Radbremsen zugeführten Hydraulikdrucks zu regeln. Um eine optimale Fahrzeugstabilität zu erzielen, müssen jederzeit schnell Bremsdrücke verfügbar sein, die größer sind als der Hauptzylinderdruck.
Bremssysteme können auch für einen regenerativen Bremsvorgang zum Wiedergewinnen von Energie verwendet werden. Eine elektromagnetische Kraft eines elektrischen Motorgenerators wird beim regenerativen Bremsen zum Zuführen eines Teils des Bremsmoments zum Fahrzeug verwendet, um die Bremsanforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen. Ein Steuermodul im Bremssystem kommuniziert mit einem Antriebsstrangsteuermodul, um während eines regenerativen Bremsvorgangs sowie während eines Bremsvorgangs für Radblockier- und -schlupfbedingungen einen koordinierten Bremsvorgang bereitzustellen. Beispielsweise wird, wenn der Fahrer des Fahrzeugs während eines regenerativen Bremsvorgangs beginnt abzubremsen, elektromagnetische Energie des Motorgenerators genutzt, um dem Fahrzeug ein Bremsmoment (d. h. einen elektromagnetischen Widerstand zum Bereitstellen eines Drehmoments im Antriebsstrang) zuzuführen. Wenn festgestellt wird, dass keine ausreichende Speicherkapazität einer Speichereinrichtung zum Speichern von vom regenerativen Bremsvorgang wiedergewonnener Energie mehr zur Verfügung steht, oder wenn der regenerative Bremsvorgang die Anforderungen des Fahrers nicht erfüllen kann, wird ein hydraulischer Bremsvorgang aktiviert, um die durch den Fahrer angeforderte Bremswirkung vollständig oder teilweise zu ergänzen. Vorzugsweise funktioniert der hydraulische Bremsvorgang auf eine Weise, in der eine regenerative Bremsfunktion zugeschaltet ist, so dass die Kombination effektiv ist und auch nicht wahrnehmbar ist, wenn die elektromagnetische Bremsfunktion abgeschaltet wird. Es ist erwünscht, dass die Fahrzeugbewegung einen glatten Übergang zum hydraulischen Bremsvorgang erfahren sollte, so dass der Übergang durch den Fahrer des Fahrzeugs unbemerkt vonstatten geht.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Erfindung betrifft Fahrzeugbremssysteme und insbesondere ein Bremssystem mit einer gesteuerten hydraulischen Verstärkung. Das Bremssystem weist ein Pedal, einen Pedalsimulator und eine Bremspedaleinheit auf. Die Bremspedaleinheit weist einen mit dem Bremspedal verbundenen Eingangskolben zum Betätigen des Pedalsimulators während eines Normalbremsmodus auf. Die Bremspedaleinheit enthält ferner einen ersten und einen zweiten Ausgangskolben, die während eines manuellen Durchdrückmodus durch den Eingangskolben betätigt werden, so dass der erste Ausgangskolben an einem ersten Ausgang der Bremspedaleinheit einen Bremsenbetätigungsdruck erzeugt und der zweite Ausgangskolben an einem zweiten Ausgang der Bremspedaleinheit einen Betätigungsdruck erzeugt. Das Bremssystem weist ferner eine Hydraulikdruckquelle zum Zuführen eines Fluids mit einem gesteuerten Verstärkungsdruck und eine Hydrauliksteuereinheit auf, die dazu geeignet ist, mit der Bremspedaleinheit und der Hydraulikdruckquelle hydraulisch verbunden zu werden. Die Hydrauliksteuereinheit weist eine Schlupfregelungsventilanordnung und eine Schalt-Basisbremsventilanordnung zum Schalten des Bremssystems zwischen dem Normalbremsmodus, in dem einer ersten und einer zweiten Fahrzeugbremse ein Verstärkungsdruck von der Hydraulikdruckquelle zugeführt wird, und dem manuellen Durchdrückmodus auf, in dem der ersten und der zweiten Fahrzeugbremse der Bremsenbetätigungsdruck vom ersten bzw. vom zweiten Ausgangskolben zugeführt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Bremssystems;
2 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittansicht einer Bremspedaleinheit des Bremssystems aus 1 in seiner Ruhestellung;
3 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittansicht der Bremspedaleinheit aus 2 in ihrer Verstärkungsanwendungsstellung;
4 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittansicht der Bremspedaleinheit aus 2 in ihrer manuellen Betätigungsstellung;
5 zeigt eine graphische Darstellung einer möglichen Pedalkraft und eines Simulationsdrucks als Funktion des Pedalweges für das Bremssystem aus 1;
6 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Bremssystems;
7 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Bremssystems;
8 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines Bremssystems;
9 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittansicht einer Hauptzylindereinheit des Bremssystems aus 8 in seiner Ruhestellung;
10 zeigt eine schematische Darstellung des Bremssystems aus 8 in einer normalen Verstärkungsanwendungsstellung;
11 zeigt eine schematische Darstellung des Bremssystems aus 8 in einem Störungszustand;
12 zeigt eine Querschnittansicht einer Ausführungsform der Hauptzylindereinheit aus 9;
13 zeigt eine graphische Darstellung einer möglichen Pedalkraft und eines Simulationsdrucks als Funktion des Pedalweges für das Bremssystem aus 8;
14 zeigt eine Querschnittansicht einer Ausführungsform eines Mitteldruckspeichers;
15 zeigt eine Querschnittansicht einer Ausführungsform eines Basisbremsventils;
16 zeigt eine Querschnittansicht einer Ausführungsform eines Simulationsventils;
17 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittansicht eines Teils einer anderen Ausführungsform einer Bremspedaleinheit in ihrer Ruhestellung;
18 zeigt eine vergrößerte Querschnittansicht eines Teils der Bremspedaleinheit aus 17 zum Darstellen der geneigten kegelstumpfförmigen Flächen auf einem Eingangskolben;
19 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Bremssystems;
20 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Bremssystems;
21 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittansicht der Bremspedaleinheit aus 20;
22 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Bremssystems;
23 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Bremssystems;
24 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Bremssystems;
25 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Bremssystems; und
26 zeigt eine Querschnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Bremspedaleinheit.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Nachstehend wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei 1 eine schematische Ansicht einer allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichneten ersten Ausführungsform eines Fahrzeugbremssystems zeigt. Das Bremssystem 10 ist ein hydraulisches Bremssystem mit Bremskraftverstärkung, in dem ein verstärkter Bremsdruck verwendet wird, um Bremskräfte im Bremssystem 10 bereitzustellen. Das Bremssystem 10 kann geeignet für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern, wobei jedem Rad eine Radbremse zugeordnet ist, verwendet werden. Außerdem kann das Bremssystem 10 andere Bremsfunktionen, wie beispielsweise eine Antiblockierbrems(ABS)funktion und andere Schlupfsteuerungsmerkmale zum effektiven Abbremsen des Fahrzeugs aufweisen, wie nachstehend diskutiert wird.
Das Bremssystem 10 weist allgemein eine durch gestrichelte Linien 12 dargestellte Hydrauliksteuereinheit und eine durch gestrichelte Linien 14 dargestellte Hydraulikaggregateinheit auf. Die Komponenten der Hydrauliksteuereinheit 12 können zusammen in einer einzelnen Einheit oder in einem Block aufgenommen sein. Die Komponenten der Hydraulikaggregateinheit 14 können ebenfalls in einer einzelnen Einheit oder in einem Block aufgenommen sein. Wie schematisch dargestellt ist, ist die Hydraulikaggregateinheit 14 abgesetzt von der Hydrauliksteuereinheit 12 angeordnet und verbinden Rohrleitungen oder Hydraulikleitungen die Hydrauliksteuereinheit 12 hydraulisch mit der Hydraulikaggregateinheit 14. Alternativ können die Hydrauliksteuereinheit 12 und die Hydraulikaggregateinheit 14 in einer einzelnen Baueinheit aufgenommen sein. Es sollte außerdem klar sein, dass die in 1 dargestellte Gruppierung von Komponenten nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen ist, und dass eine beliebige Anzahl von Komponenten der Hydrauliksteuereinheit 12 und der Hydraulikaggregateinheit 14 zusammen oder getrennt aufgenommen sein können.
Die Hydrauliksteuereinheit 12 wirkt mit der Hydraulikaggregateinheit 14 zusammen, um Radbremsen 16a, 16b, 16c und 16d zu betätigen. Die Radbremsen 16a, 16b, 16c und 16d können eine beliebige geeignete Radbremsenstruktur haben, die durch Zuführen eines unter Druck stehenden Bremsfluids betätigt wird. Die Radbremse 16a, 16b, 16c und 16d kann beispielsweise einen Bremssattel aufweisen, der an dem Fahrzeug derart montiert ist, dass er mit einem Reibungselement (z. B. mit einer Bremsscheibe) in Eingriff steht, das sich mit dem Fahrzeugrad dreht, um das zugeordnete Fahrzeugrad abzubremsen. Die Radbremsen 16a, 16b, 16c und 16d können einer beliebigen Kombination von Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs zugeordnet sein, in dem das Bremssystem 10 installiert ist. Beispielsweise können die Radbremsen 16a und 16b den Vorderrädern und die Radbremsen 16c und 16d den Hinterrädern zugeordnet sein. Für ein diagonal geteiltes Bremssystem können die Radbremsen 16a und 16c einer Seite des Fahrzeugs und die Radbremsen 16b und 16d der anderen Seite des Fahrzeugs zugeordnet sein.
Die Hydrauliksteuereinheit 12 weist einen Fluidspeicherbehälter 18 zum Speichern und Halten von Hydraulikfluid für das Bremssystem 10 auf. Das Fluid innerhalb des Speicherbehälters 18 kann allgemein bei Atmosphärendruck gehalten werden, oder der Speicherbehälter kann das Fluid gegebenenfalls bei einem anderen Druck speichern. Die Hydrauliksteuereinheit 12 weist außerdem eine allgemein durch das Bezugszeichen 20 bezeichnete Bremspedaleinheit (BPU) auf. Die Bremspedaleinheit 20 ist außerdem in den 2–4 vergrößert im Detail dargestellt. Es sollte klar sein, dass die strukturellen Details der Komponenten der Bremspedaleinheit 20 nur ein Beispiel einer Bremspedaleinheit 20 darstellen. Die Bremspedaleinheit 20 könnte anders konfiguriert sein und andere Komponenten als die in den 2–4 dargestellten Komponenten aufweisen.
Die Bremspedaleinheit 20 weist ein Gehäuse 24 mit verschiedenen darin ausgebildeten Öffnungen zum gleitenden Aufnehmen verschiedener zylinderförmiger Kolben und anderer Komponenten auf. In der in den 2–4 dargestellten Ausführungsform besteht das Gehäuse 24 aus einem ersten Abschnitt 24a und einem zweiten Abschnitt 24b. Der erste und der zweite Abschnitt 24a und 24b können auf eine geeignete Weise, z. B. durch Befestigungsbolzen, miteinander verbunden sein. Alternativ kann das Gehäuse 24 als eine einzelne Einheit ausgebildet sein oder drei oder mehr separat ausgebildete und miteinander verbundene Abschnitte aufweisen. Das Gehäuse 24 weist allgemein eine erste Öffnung 26, eine zweite Öffnung 28, eine dritte Öffnung 30 und eine vierte Öffnung 32 auf. Die erste und die zweite Öffnung 26 und 28 sind im ersten Abschnitt 24a des Gehäuses 24 ausgebildet und axial miteinander ausgerichtet. Die zweite Öffnung 28 hat einen größeren Durchmesser als die erste Öffnung 26. Die dritte und die vierte Öffnung 30 und 32 sind im zweiten Abschnitt 24b ausgebildet und kommunizieren mit der zweiten Öffnung 28 mit größerem Durchmesser. Die dritte Öffnung 30 ist bezüglich der vierten Öffnung 32 seitlich (oder in den 1 und 2 betrachtet oben) angeordnet. Die Verwendung zweier Gehäuseabschnitte 24a und 24b ermöglicht eine bequeme Installation verschiedener Komponenten in den Öffnungen 26, 28, 30 und 32.
Die Bremspedaleinheit 20 weist ferner einen Eingangskolben 34, einen Zwischenkolben 36, einen ersten Ausgangskolben 38 und einen zweiten Ausgangskolben 40 auf. Der Eingangskolben 34 ist in der ersten Öffnung 26 gleitend angeordnet. Der Zwischenkolben 36 ist in der zweiten Öffnung 28 gleitend angeordnet. Der erste Ausgangskolben 38 ist in der dritten Öffnung 30 gleitend angeordnet. Der zweite Ausgangskolben 40 ist in der vierten Öffnung 32 gleitend angeordnet.
Ein in 1 durch das Bezugszeichen 42 schematisch dargestelltes Bremspedal ist über eine Eingangsstange 45 und ein Verbindungsstück 46 mit einem ersten Ende 44 des Eingangskolbens 34 verbunden. Das Verbindungsstück 46 steht mit dem ersten Ende 44 des Eingangskolbens 34 in Gewindeeingriff und weist einen Sockel 48 zum Aufnehmen eines kugelförmigen Endes 50 der Eingangsstange 44 auf. Alternativ könnte die Eingangsstange 45 ohne das Verbindungsstück 46 direkt mit dem Eingangskolben 34 verbunden sein. Der Eingangskolben 34 weist ein vergrößertes zweites Ende 52 auf, das eine Schulter 54 definiert. In der in 2 dargestellten Ruhestellung steht die Schulter 54 des Eingangskolbens mit einer zwischen der ersten und der zweiten Öffnung 26 und 28 des Gehäuses 24 ausgebildeten Schulter 56 in Eingriff. Eine Außenzylinderfläche 57 des Eingangskolbens 34 steht mit Lippendichtungen 58 und 60 in Eingriff, die in im Gehäuse 24 ausgebildeten Nuten 24 montiert sind. Die Außenzylinderfläche 57 kann entlang ihrer Länge kontinuierlich oder stufenförmig ausgebildet sein, wie in 2 dargestellt ist, und zwei oder mehr Abschnitte mit verschiedenen Durchmessern haben. Der Eingangskolben 34 weist eine durch das zweite Ende 52 hindurch ausgebildete mittlere Öffnung 6 auf. Ein oder mehrere laterale Durchgänge 64 sind durch den Eingangskolben 34 hindurch ausgebildet. Die lateralen Durchgänge 64 erstrecken sich von der Außenzylinderfläche zur mittleren Öffnung 62. Die Bremspedaleinheit 20 befindet sich in einer ”Ruhe”stellung, wie in den 1 und 2 dargestellt ist. In der ”Ruhe”stellung ist das Pedal 42 durch den Fahrer des Fahrzeugs nicht gedrückt worden. In der Ruhestellung befinden sich die Durchgänge 64 des Eingangskolbens 34 zwischen den Lippendichtungen 58 und 60. In dieser Stellung stehen die Durchgänge 64 in Fluidkommunikation mit einem durch den ersten Abschnitt 24a des Gehäuses 24 hindurch ausgebildeten Kanal 66. Der Kanal 66 steht in Fluidkommunikation mit einem Kanal 68, der im zweiten Abschnitt 24b des Gehäuses 24 ausgebildet ist und mit einem mit dem Speicherbehälter 18 verbundenen Speicherbehälterport 70 in Fluidkommunikation steht. Die Kanäle 66 und 68 können durch verschiedene Öffnungen, Nuten und Durchgänge gebildet werden, die im ersten und im zweiten Abschnitt 24a und 24b des Gehäuses 24 ausgebildet sind. In der Ruhestellung stehen die Durchgänge 64 außerdem in Fluidkommunikation mit einem im Gehäuse 24 ausgebildeten Kanal 72, der zu einem Simulationsventil 74 (Absperrventil, das elektrisch betätigbar sein kann) führt. Das Simulationsventil 74 kann im Gehäuse 24 montiert sein, wie in den 2–4 dargestellt ist, oder kann abgesetzt davon angeordnet sein, wie in 1 schematisch dargestellt ist.
Der Zwischenkolben 36 ist in der zweiten Öffnung 28 des Gehäuses 24 gleitend angeordnet. Die Außenwand des Zwischenkolbens 36 steht mit einer Lippendichtung 80 in Eingriff, die in einer im Gehäuse 24 ausgebildeten Nut montiert ist. Der Zwischenkolben 36 weist ein erstes Ende 82 mit einem darin ausgebildeten Hohlraum 84 auf. Ein zweites Ende 86 des Zwischenkolbens 36 weist einen darin ausgebildeten Hohlraum 88 auf. Der Hohlraum 88 weist einen Boden 90 auf, der eine Gelenknut 92 definiert, die als ”kipphebelähnliche” oder ”nockenähnliche” Haltefläche für eine Taumelscheibe 94 funktioniert, die weiter unten ausführlich beschrieben wird.
Die mittlere Öffnung 62 des Eingangskolbens 34 und der Hohlraum 64 des Zwischenkolbens 36 nehmen verschiedene Komponenten auf, die einen allgemein durch das Bezugszeichen 100 dargestellten Pedalsimulator definieren. Eine allgemein durch das Bezugszeichen 102 dargestellte Käfigfedereinheit ist durch einen Stift 104, einen Halter 106 und eine Simulatorfeder 108 mit einer niedrigen Federrate definiert. Ein erstes Ende 110 des Stifts 104 ist durch Presspassung, Gewindeeingriff oder auf andere Weise am Eingangskolben 34 an einem unteren Bodenabschnitt 111 der mittleren Öffnung 62 befestigt. Der Stift 104 erstreckt sich axial durch die mittlere Öffnung 62 und in den Hohlraum 84 des Zwischenkolbens 36. Ein zweites Ende 112 des Stifts 104 weist einen kreisförmigen Flansch 114 auf, der sich von dort radial nach außen erstreckt. Es wird ein Anschlag 123 bereitgestellt, der mit dem Halter 120 integral ausgebildet oder ein daran befestigtes separates Teil sein kann. Der Anschlag 123 ist mit dem Stift 104 axial ausgerichtet. Der Anschlag weist einen Schaft 125 auf. Mehrere Tellerfedern 118 (Belleville Washers, Coned Disc Springs oder Cupped Spring Washers) sind auf dem Schaft 115 angeordnet und werden durch einen Sicherungsring 127 darauf gehalten. Die Tellerfedern 118 können in einem vorgespannten Zustand auf dem Schaft 125 montiert sein oder können in einem nicht-gespannten Zustand montiert sein. Der Halter 106 der Käfigfedereinheit 102 weist eine abgestufte Durchgangsöffnung 122 auf. Die abgestufte Durchgangsöffnung 122 definiert eine Schulter 124. Das zweite Ende 112 des Stifts 104 erstreckt sich durch die Durchgangsöffnung 122. Der Flansch 114 des Stifts 104 steht mit der Schulter 124 des Halters 106 in Eingriff, um zu verhindern, dass der Stift 104 und der Halter 106 sich voneinander trennen. Ein Ende der Simulatorfeder 108 mit einer niedrigen Federrate steht mit dem zweiten Ende 52 des Eingangskolbens 34 in Eingriff, und das andere Ende der Simulatorfeder 108 mit einer niedrigen Federrate steht mit dem Halter 106 in Eingriff, um den Halter 106 vom Stift 104 weg gerichtet vorzuspannen.
Der Pedalsimulator 100 weist ferner eine um den Stift 104 herum angeordnete Simulatorfeder 130 mit einer hohen Federrate auf. Die Ausdrücke niedrige Federrate und hohe Federrate werden für Erläuterungszwecke verwendet und sollen nicht im einschränkenden Sinne verstanden werden. Es sollte klar sein, dass die verschiedenen Federn des Pedalsimulators 100 beliebige geeignete Federkoeffizienten oder Federraten haben können. In der dargestellten Ausführungsform hat die Simulatorfeder 130 mit einer hohen Federrate vorzugsweise eine höhere Federrate als die Simulatorfeder 108 mit einer niedrigen Federrate. Eine Buchse 132 ist in der mittleren Öffnung 62 des Eingangskolbens 34 gleitend angeordnet und weist eine Durchgangsöffnung 134 auf, durch die der Stift 104 sich erstreckt. Die Durchgangsöffnung 134 definiert einen sich radial innen erstreckenden Flansch 136. Ein Ende der Simulatorfeder 130 mit einer hohen Federrate steht mit dem Flansch 136 in Eingriff. Das andere Ende der Simulatorfeder 130 mit einer hohen Federrate ist in 2 in einer Nichteingriffsposition und beabstandet von einem Ende des Halters 106 dargestellt. Eine Kombifeder 140 ist um den Stift 104 herum angeordnet. Ein Ende der Kombifeder 140 steht mit dem Flansch 136 der Buchse 132 in Eingriff, und das andere Ende der Kombifeder 140 steht mit dem Bodenabschnitt 111 der mittleren Öffnung 62 des Eingangskolbens 34 in Eingriff. Das Gehäuse 24, der Eingangskolben 34 (und seine Dichtungen) und der Zwischenkolben (und seine Dichtungen) definieren allgemein eine Simulationskammer 144. Die Simulationskammer 144 steht in Fluidkommunikation mit einem Kanal 146, der mit dem Simulationsventil 74 in Fluidkommunikation steht.
Wie vorstehend diskutiert wurde, weist die Bremspedaleinheit 20 den ersten und einen zweiten Ausgangskolben 38 und 40 auf, die in der dritten bzw. in der vierten Öffnung 30 und 32 angeordnet sind, die im zweiten Abschnitt 24b des Gehäuses 24 ausgebildet sind. Der erste und der zweite Ausgangskolben 38 und 40 sind entlang parallelen Achsen gleitend angeordnet. Diese Achsen sind versetzt von, erstrecken sich aber parallel zur durch den Eingangskolben 34 und den Zwischenkolben 36 definierten Achse. Die dritte Öffnung 30 weist einen an einem Boden 152 der dritten Öffnung 30 ausgebildeten Abschnitt 150 mit vermindertem Durchmesser auf. Der Abschnitt 150 mit vermindertem Durchmesser steht über einen Speicherbehälterkanal 154 und einen Port 155 in Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 18. Ein Ausgangskanal 156 ist im zweiten Abschnitt 24b des Gehäuses 24 ausgebildet und steht benachbart zum Boden 152 mit der dritten Öffnung 30 in Fluidkommunikation. Der Ausgangskanal 156 kann über eine externe Rohr oder Schlauchleitung, die mit dem Gehäuse 24 verbunden ist, verlängert sein. Der Ausgangskanal 156 ist in 1 schematisch dargestellt. Die vierte Öffnung 32 weist einen Abschnitt 160 mit vermindertem Durchmesser auf, der an einem Boden 162 der vierten Öffnung 32 ausgebildet ist. Der Abschnitt 160 mit vermindertem Durchmesser steht über einen Speicherbehälterkanal 164 und einen Port 165 in Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 18. Ein Ausgangskanal 166 ist im zweiten Abschnitt 24b des Gehäuses 24 ausgebildet und steht benachbart zum Boden 162 in Fluidkommunikation mit der vierten Öffnung 32. Der Ausgangskanal 166 kann über eine externe Rohr- oder Schlauchleitung, die mit dem Gehäuse 24 verbunden ist, verlängert sein. Dieser Ausgangskanal 166 ist in 1 schematisch dargestellt.
Der erste Ausgangskolben 38 weist eine Lippendichtung 170 auf, die in einer auf der Außenwand des ersten Ausgangskolbens 38 ausgebildeten Nut angeordnet ist und mit der Wand der dritten Öffnung 30 in Dichteingriff steht. Der erste Ausgangskolben 38 weist eine Durchgangsöffnung 172 auf. Das Ende 174 des ersten Ausgangskolbens 38 weist außerdem eine daran befestigte Verlängerung 178 auf. Die Verlängerung 178 kann am ersten Ausgangskolben 38 durch Gewindeeingriff befestigt sein, so dass ihre Länge einstellbar ist. Stellschrauben zum Blockieren der Verlängerung 178 in Position können in lateralen Durchgängen 176 angeordnet sein. Die Verlängerung 178 kann eine Dichtung 179 zum Abdichten des Fluids innerhalb der Durchgangsöffnung 172 aufweisen. Alternativ könnte die Verlängerung 178 mit dem ersten Ausgangskolben 38 integral ausgebildet sein. Die Verlängerung 178 weist einen Kopfabschnitt 180 auf, der aus nachstehend erläuterten Gründen mit einem Ende der Taumelscheibe 94 in Eingriff steht. Ein Stift 182 ist in der Durchgangsöffnung 172 gleitend angeordnet. Ein Ende 184 des Stifts 182 ist im Abschnitt 150 mit vermindertem Durchmesser der dritten Öffnung 30 angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, dass am Ende 184 des Stifts 182 und/oder im Abschnitt 150 mit vermindertem Durchmesser Nuten oder Durchgänge zum Bereitstellen einer selektiven Fluidströmung zwischen der dritten Öffnung 30 und dem Speicherbehälterkanal 154 ausgebildet sein können. Eine Ausgleichsdichtung 186 ist am Ende 184 des Stifts 182 angeordnet und trägt zu einer selektiven Abdichtung gegen den Boden 152 bei, um eine allgemein durch das Bezugszeichen 190 dargestellte mittlere Ventileinheit bereitzustellen (vergl. 1). Das andere Ende 192 des Stifts 182 weist einen erweiterten Kopfabschnitt 194 auf, der verhindert, dass sich der Stift 182 vom ersten Ausgangskolben 38 trennt. Eine Ausgangskolbenfeder 196 ist in der dritten Öffnung 30 angeordnet und spannt den ersten Ausgangskolben in den 1 und 2 betrachtet nach links vor. Eine erste Ausgangsdruckkammer 198 ist durch die dritte Öffnung 30, den ersten Ausgangskolben 38, die Dichtung 170 und die mittlere Ventileinheit 190 definiert. Die erste Ausgangsdruckkammer 198 steht in Fluidkommunikation mit dem Kanal 156. Die erste Ausgangsdruckkammer 198 steht außerdem über die mittlere Ventileinheit 190 in selektiver Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälterkanal 154. Es kann auch eine zweite Federanordnung 199 zum Bereitstellen einer Vorspannung der Ausgleichsdichtung 186 gegen die Bodenwand 152 verwendet werden, wobei die zweite Federanordnung außerdem verwendet wird, um die Elastomerdichtung 186 anfangs in ihre Sitzposition zu bringen. Anschließend trägt der Druck in der ersten Ausgangsdruckkammer 198 dazu bei, die Dichtung 186 in Position zu halten.
Die Anordnung des zweiten Ausgangskolbens 40 ist derjenigen des ersten Ausgangskolbens 38 ähnlich. Der zweite Ausgangskolben 40 weist eine Lippendichtung 200 auf, die in einer auf der Außenwand des zweiten Ausgangskolbens 40 ausgebildeten Nut angeordnet ist und mit der Wand der vierten Öffnung 32 in Dichteingriff steht. Der zweite Ausgangskolben 40 weist eine Durchgangsöffnung 202 auf. Das Ende 204 des zweiten Ausgangskolbens 40 weist ebenfalls eine daran befestigte Verlängerung 208 auf. Die Verlängerung 208 kann durch Gewindeeingriff am zweiten Ausgangskolben 40 befestigt sein, so dass ihre Länge einstellbar ist. Stellschrauben zum Blockieren der Verlängerung 208 in Position können in lateralen Durchgängen 206 angeordnet sein. Die Verlängerung 208 kann eine Dichtung 209 zum Abdichten des Fluids innerhalb der Durchgangsöffnung 202 aufweisen. Alternativ könnte die Verlängerung 208 mit dem zweiten Ausgangskolben 40 integral ausgebildet sein. Die Verlängerung 208 weist einen Kopfabschnitt 210 auf, der aus nachstehend erläuterten Gründen mit einem zweiten Ende der Taumelscheibe 94 in Eingriff steht. Ein Stift 212 ist in der Durchgangsöffnung 202 gleitend angeordnet. Ein Ende 214 des Stifts 212 ist im Abschnitt 160 mit vermindertem Durchmesser der vierten Öffnung 32 angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, dass das Ende 214 des Stifts 212 und/oder der Abschnitt 160 mit vermindertem Durchmesser mit Nuten oder Durchgängen zum Bereitstellen einer selektiven Fluidströmung zwischen der vierten Öffnung 32 und dem Speicherbehälterkanal 164 ausgebildet sein können. Eine Ausgleichsdichtung 216 ist am Ende 214 des Stifts 212 angeordnet und trägt zu einer selektiven Abdichtung gegen den Boden 152 bei, um eine allgemein durch das Bezugszeichen 220 dargestellte mittlere Ventileinheit bereitzustellen. Das andere Ende 222 des Stifts 212 weist einen erweiterten Kopfabschnitt 224 auf, der verhindert, dass sich der Stift 212 vom zweiten Ausgangskolben 40 trennt. Eine Ausgangskolbenfeder 226 ist in der vierten Öffnung 32 angeordnet und spannt den zweiten Ausgangskolben 40 in den 1 und 2 betrachtet nach links vor. Eine zwei Ausgangsdruckkammer 228 ist durch die vierte Öffnung 32, den zweiten Ausgangskolben 40, die Dichtung 200 und die mittlere Ventileinheit 220 definiert. Die zweite Ausgangsdruckkammer 228 steht in Fluidkommunikation mit dem Kanal 166. Die zweite Ausgangsdruckkammer 228 steht außerdem über die mittlere Ventileinheit 220 in selektiver Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälterkanal 164. Es kann auch eine zweite Federanordnung 229 zum Bereitstellen einer Vorspannung der Ausgleichsdichtung 220 gegen die Bodenwand 162 verwendet werden, wobei die zweite Federanordnung außerdem verwendet wird, um die Elastomerdichtung 220 anfangs in ihre Sitzposition zu bringen. Anschließend trägt der Druck in der zweiten Ausgangsdruckkammer 228 dazu bei, die Dichtung 220 in Position zu halten.
Gemäß 1 kann das System 10 ferner einen in 1 schematisch durch das Bezugszeichen 240 dargestellten Hubsensor zum Erzeugen eines Signals aufweisen, das den Hubweg des Eingangskolbens 34 anzeigt. Das System 10 kann außerdem einen Schalter 252 zum Erzeugen eines Signals zum Aktivieren eines Bremslichts und zum Bereitstellen eines Signals aufweisen, das eine Bewegung des Eingangskolbens 34 anzeigt. Das Bremssystem 10 kann ferner Sensoren, wie beispielsweise Druckaufnehmer 257 und 259, zum Überwachen des Drucks in den Kanälen 164 und 166 aufweisen.
Wie vorstehend diskutiert wurde, kann die Hydraulikaggregateinheit 14 abgesetzt von der Hydrauliksteuereinheit 12 angeordnet sein. Wie nachstehend diskutiert wird, stellt die Hydraulikaggregateinheit 14 allgemein eine gesteuerte Fluiddruck(oder Verstärkungsdruck)quelle über einen Verstärkerkanal 260 für die Hydrauliksteuereinheit 12 bereit. Die Hydraulikaggregateinheit 14 weist eine durch einen oder mehrere Motoren 264 angetriebene Pumpeneinheit 262 auf. Die Pumpeneinheit 262 kann eine beliebige Pumpeneinheit sein, die in der Lage ist, die gewünschten Druckpegel zu liefern. Beispielsweise kann die Pumpeneinheit 262 eine durch einen einzelnen Motor angetriebene Einkolbenpumpe sein. In der in 1 schematisch dargestellten Ausführungsform der Pumpeneinheit 262 weist die Pumpeneinheit sechs Kolben auf. Die Pumpeneinheit 262 kann als ein Paar von Dreikolben-Untereinheiten 262a und 262b mit jeweils einem oder zwei damit verbundenen Motoren 264 konfiguriert sein. Die drei Kolben können um etwa 120 Grad voneinander versetzt sein. Die Pumpeneinheit 262 weist Pumpenausgangskanäle 270 und 272 auf, die mit einer allgemein durch das Bezugszeichen 280 bezeichneten Verstärkerventileinheit verbunden sind. Die Verstärkerventileinheit 280 kann als ein beliebiger Verstärkerventilmechanismus konfiguriert sein, der in der Lage ist, dem Verstärkerkanal 260 Fluid mit einem gewünschten Druckverlauf und Druckpegel zuzuführen. Die Verstärkerventileinheit 280 kann ein einzelnes Verstärkerventil oder mehrere unabhängig gesteuerte Ventile aufweisen. In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist die Verstärkerventileinheit 280 ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Verstärkerventil 282, 284, 286 bzw. 288 auf. Die Verstärkerventile 282, 284, 286 und 288 können proportional gesteuerte Solenoidventile sein. Die Verstärkerventile 282, 284, 286 und 288 stehen außerdem in Fluidkommunikation mit einem Kanal 290. Der Kanal 290 steht in Fluidkommunikation mit einem optionalen Speicherbehälter 292 (der auch als Druckspeicher bezeichnet wird). Der Kanal 290 und der Speicherbehälter 292 stehen über einen Speicherbehälterkanal 296 in Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 18. Der Speicherbehälter 292 speichert ein Fluid mit einem relativ niedrigen Druck und kann im System 10 vorgesehen sein, um dazu beizutragen, eine Fluidquellequelle für den Einlass der Pumpeneinheit 262 bereitzustellen. Unter bestimmten Umständen, z. B. bei niedrigen Temperaturen, kann es wünschenswert sein, eine Fluidquelle bereitzustellen, die in einem relativ kleinen Abstand vom Einlass der Pumpeneinheit 262 im Vergleich zu der Stelle angeordnet ist, wo Fluid vom Speicherbehälter 18 abgesaugt wird, die in einem relativ großen Abstand angeordnet sein kann. Die Hydraulikaggregateinheit 14 kann außerdem einen Filter 299 im Kanal 296 aufweisen.
Wie vorstehend erwähnt wurde, weist die Hydrauliksteuereinheit 12 ein Simulationsventil 74 auf, das im Gehäuse 24 angeordnet sein kann, wie in den 2–4 dargestellt ist. Wie in 1 schematisch dargestellt ist, kann das Simulationsventil 74 ein solenoidbetätigtes Ventil sein. Das Simulationsventil 74 weist einen ersten Port 300 und einen zweiten Port 302 auf. Der Port 300 steht in Fluidkommunikation mit dem Kanal 146, der in Fluidkommunikation mit der Simulationskammer 144 steht. Der Port 302 steht in Fluidkommunikation mit dem Kanal 72, der über die Kanäle 66 und 68 mit dem Speicherbehälter 18 in Fluidkommunikation steht. Das Simulationsventil 74 ist beweglich zwischen einer ersten Position 74a, in der der Fluiddurchfluss von der Simulationskammer 144 zum Speicherbehälter 18 blockiert ist, und einer zweiten Position 74b, in der der Fluiddurchfluss zwischen dem Speicherbehälter 18 und der Simulationskammer 144 möglich ist.
Das System 10 weist ferner ein erstes Basisbremsventil 320 und ein zweites Basisbremsventil 322 (auch als Schaltventile oder Schaltventilanordnung bezeichnet) auf. Die Basisbremsventile 320 und 322 können solenoidbetätigte Dreiwegeventile sein.
Die Basisbremsventile 320 und 322 sind allgemein auf zwei Positionen betätigbar, wie in 1 schematisch dargestellt ist. Das erste Basisbremsventil 320 weist einen Port 320a auf, der mit dem Kanal 156 in Fluidkommunikation steht, der mit der ersten Ausgangsdruckkammer 198 in Fluidkommunikation steht. Ein Port 320b steht in Fluidkommunikation mit dem Verstärkerkanal 260. Ein Port 320c steht in Fluidkommunikation mit einem Kanal 324, der mit den Radbremsen 16b und 16c selektiv in Fluidkommunikation steht. Das zweite Basisbremsventil 322 weist einen Port 322a auf, der mit dem Kanal 166 in Fluidkommunikation steht, der mit der zweiten Ausgangsdruckkammer 228 in Fluidkommunikation steht. Ein Port 322b steht in Fluidkommunikation mit dem Verstärkerkanal 260. Ein Port 322c steht in Fluidkommunikation mit einem Kanal 236, der mit den Radbremsen 16a und 16d selektiv in Fluidkommunikation steht.
Das System 10 weist ferner verschiedene Ventile (Schlupfregelventilanordnung) zum Ermöglichen gesteuerter Bremsvorgänge auf, z. B. einer ABS-, einer Traktionssteuerungs-, einer Fahrzeugstabilitätssteuerungs- und einer zuschaltbaren regenerativen Bremsfunktion. Eine erster Ventilsatz weist ein Zufuhrventil 340 und ein Ablassventil 342 auf, die mit dem Kanal 324 in Fluidkommunikation stehen, um in Zusammenwirkung von der Verstärkerventileinheit 280 empfangenes Bremsfluid der Radbremse 16c zuzuführen, und um in Zusammenwirkung unter Druck stehendes Bremsfluid von der Radbremse 16c zu einem Speicherbehälterkanal 343 abzuleiten, der mit dem Speicherbehälterkanal 72 in Fluidkommunikation steht. Eine zweiter Ventilsatz weist ein Zufuhrventil 344 und ein Ablassventil 346 auf, die mit dem Kanal 324 in Fluidkommunikation stehen, um in Zusammenwirkung von der Verstärkerventileinheit 280 empfangenes Bremsfluid der Radbremse 16b zuzuführen, und um in Zusammenwirkung unter Druck stehendes Bremsfluid von der Radbremse 16b zum Speicherbehälterkanal 343 abzuleiten. Eine dritter Ventilsatz weist ein Zufuhrventil 348 und ein Ablassventil 350 auf, die mit dem Kanal 326 in Fluidkommunikation stehen, um in Zusammenwirkung von der Verstärkerventileinheit 280 empfangenes Bremsfluid der Radbremse 16d zuzuführen, und um in Zusammenwirkung unter Druck stehendes Bremsfluid von der Radbremse 16d zum Speicherbehälterkanal 343 abzuleiten. Eine vierter Ventilsatz weist ein Zufuhrventil 352 und ein Ablassventil 354 auf, die mit dem Kanal 326 in Fluidkommunikation stehen, um in Zusammenwirkung von der Verstärkerventileinheit 280 empfangenes Bremsfluid der Radbremse 16a zuzuführen, und um in Zusammenwirkung unter Druck stehendes Bremsfluid von der Radbremse 16a zum Speicherbehälterkanal 343 abzuleiten.
Nachstehend wird die Funktionsweise des Bremssystems 10 beschrieben. Die 1 und 2 zeigen das Bremssystem 10 und die Bremspedaleinheit 20 in der Ruhestellung. In diesem Zustand drückt der Fahrer das Bremspedal 42 nicht. In diesem Zustand kann außerdem das Simulationsventil 74 aktiviert sein oder nicht aktiviert sein. Während eines typischen Bremszustands wird das Bremspedal 42 durch den Fahrer des Fahrzeugs gedrückt. Das Bremspedal 42 ist mit einem Hubsensor 240 verbunden, der ein Signal erzeugt, das den Hubweg des Eingangskolbens 34 anzeigt und das Signal einem (nicht dargestellten) elektronischen Steuermodul zuführt. Das Steuermodul kann einen Mikroprozessor aufweisen. Das Steuermodul empfängt verschiedene Signale, verarbeitet Signale und steuert den Betrieb verschiedener elektrischer Komponenten des Bremssystems 10 in Antwort auf die empfangenen Signale. Das Steuermodul kann mit verschiedenen Sensoren verbunden sein, z. B. mit Drucksensoren, Hubsensoren, Schaltern, Raddrehzahlsensoren und Lenkwinkelsensoren. Das Steuermodul kann außerdem mit einem (nicht dargestellten) externen Modul zum Empfangen von Information verbunden sein, die mit einer Giergeschwindigkeit, einer Querbeschleunigung, einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs in Beziehung steht, um beispielsweise das Bremssystem 10 während eines Fahrzeugstabilitätsbetriebs zu steuern. Außerdem kann das Steuermodul mit einem Kombiinstrument verbunden sein, um mit Warnanzeigen, z. B. mit einer ABS-Warnlampe, einer Bremsflüssigkeitsstandwarnlampe und einer Traktionssteuerungs-/Fahrzeugstabilitätssteuerungsanzeigelampe, in Beziehung stehende Information zu sammeln und zuzuführen.
Während eines normalen Bremsvorgangs werden die Pumpeneinheit 262 und die Verstärkerventileinheit 280 normalerweise betrieben, um dem Verstärkerkanal 260 einen Verstärkungsdruck zum Betätigen der Radbremsen 16a–d zuzuführen. Der Verstärkerkanal 260 führt den Kanälen 324 und 326 über die aktivierten Basisbremsventile 320 und 322 unter Druck stehendes Fluid zu. Unter bestimmten Fahrtbedingungen kommuniziert das Steuermodul mit einem (nicht dargestellten) Antriebsstrangsteuermodul und anderen zusätzlichen Bremscontrollern des Fahrzeugs, um gemäß modernen Bremssteuerungsschemata (z. B. Antiblockier-Bremsung (AB), Traktionssteuerung (TC), Fahrzeugstabilitätssteuerung (VDC) und zuschaltbare regenerative Bremsfunktion) einen koordinierten Bremsvorgang bereitzustellen. Das Steuermodul betätigt die Verstärkerventile 282, 284, 286 und 288, um dem Verstärkerkanal 260 einen gewünschten Verstärkungsdruckpegel und einen gewünschten Fluiddurchfluss zuzuführen. Das Steuermodul kann die Verstärkerventile 282, 284, 286 und 288 auf verschiedene Weisen steuern, um den gewünschten Druckpegel am Verstärkerkanal 260 bereitzustellen. Die Verstärkerventile 282, 284, 286 und 288 werden selektiv betätigt, um Fluid von den Pumpenauslasskanälen 270 und 272 zu verteilen, und werden selektiv betätigt, um Fluid zum Speicherbehälterkanal 290 zu leiten und den gewünschten Fluiddurchfluss und Druckpegel im Verstärkerkanal 260 zu erhalten. Idealerweise werden die Verstärkerventile 282, 284, 286 und 288 betätigt, um einen relativ leisen und energieeffizienten Betrieb der Komponenten der Hydraulikaggregateinheit 14 zu erzielen. Obgleich vier Verstärkerventile dargestellt sind, sollte klar sein, dass die Verstärkerventile durch nur ein Paar proportional gesteuerter Ventile ersetzt werden können. Die Verwendung zweier Paare von Verstärkerventilen 282, 284, 286 und 288 kann aber erwünscht sein, weil dadurch kostengünstigere Ventile verwendet werden können. Ein Druckaufnehmer 360 kann mit dem Verstärkerkanal 260 verbunden sein, um ein Signal für das Steuermodul bereitzustellen, das den Druckpegel innerhalb des Kanals 260 anzeigt. Der Druckaufnehmer 360 kann in der Hydrauliksteuereinheit 12 oder in der Hydraulikaggregateinheit 14 angeordnet sein.
Während eines normalen Bremsvorgangs mit Bremskraftverstärkung, wie beispielsweise in 3 dargestellt ist, wird die durch Betätigen des Bremspedals 42 erzeugte Strömung von unter Druck stehendem Fluid von der Bremspedaleinheit 20 in die Pedalsimulatoreinheit 100 geleitet. Das Simulationsventil 74 wird betätigt, um Fluid von der Simulationskammer 144 durch das Simulationsventil 74 über die Kanäle 146, 72, 66 und 68 dem Speicherbehälter 18 zuzuführen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Fluidströmung von der Simulationskammer 144 zum Speicherbehälter 18 blockiert ist, nachdem die Durchgänge 63 sich an der Dichtung 60 vorbei bewegt haben. Vor der Bewegung des Eingangskolbens 34, wie in 2 dargestellt ist, steht die Simulationskammer 144 über die Kanäle 66 und 68 in Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 18.
Die Basisbremsventile 320 und 322 werden auf eine zweite Position aktiviert, um eine Fluidströmung von den Kanälen 156 und 166 durch die Ventile 320 und 322 zu verhindern. Eine Fluidströmung von den Ports 320a und 322a zu den Ports 320c bzw. 322c wird verhindert. Dadurch ist das Fluid in der ersten und in der zweiten Ausgangskammer 198 und 228 blockiert, wodurch allgemein verhindert wird, dass der erste und der zweite Ausgangskolben 38 und 40 sich weiter bewegen. D. h., während der Anfangsphase des normalen Bremsvorgangs mit Bremskraftverstärkung verursacht eine Bewegung der Eingangsstange 45 in 2 betrachtet eine Bewegung des Eingangskolbens 34 nach rechts. Die Anfangsbewegung des Eingangskolbens 34 verursacht durch die Simulatorfeder 108 mit einer niedrigen Federrate eine Bewegung des Zwischenkolbens 36. Die Bewegung des Zwischenkolbens 36 verursacht über die Taumelscheibe 94 eine Anfangsbewegung des ersten und des zweiten Ausgangskolbens 38 und 40. Die Taumelscheibe 94 ist überein relativ kleines Maß frei drehbar und trägt somit dazu bei, Drücke innerhalb der ersten und der zweiten Ausgangskammer 198 und 228 auszugleichen. Der erste und der zweite Ausgangskolben 38 und 40 bewegen sich, bis ihre mittleren Ventileinheiten 190 und 220 schließen. D. h., die mittleren Ventileinheiten 190 und 220 schließen, wenn die Dichtungen 186 und 216 gegen die Böden 152 bzw. 162 dichten.
Nachdem die mittleren Ventileinheiten 190 und 220 geschlossen sind, bewegt sich der Eingangskolben 34 durch eine durch Betätigen des Bremspedals 42 durch den Fahrer verursachte weitere Bewegung in 2 betrachtet weiterhin nach rechts. Durch eine durch den Fahrer verursachte weitere Bewegung des Bremspedals 42 wird veranlasst, dass sich der Eingangskolben 34 in 2 betrachtet nach rechts bewegt, wodurch die verschiedenen Federn der Pedalsimulatoreinheit 100 zusammengedrückt werden, wodurch eine Rückkopplungskraft für den Fahrer des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Die Funktionsweise des Pedalsimulators 100 wird unter Bezug auf den Graphen von 5 dargestellt, wobei die Kurve die Pedalkraft als eine Funktion des Pedalweges für eine Ausführungsform der Erfindung darstellt, wie sie beispielsweise in den 1–4 dargestellt ist. Die Pedalkraft entspricht der Rückkopplungskraft, die der Fahrer an seinem Fuß spürt. Es sollte klar sein, dass die numerischen Daten die Erfindung nicht einschränken sollen und nur eine mögliche Ausführungsform der Erfindung beschrieben wird. Die Kraft von etwa 20 Newton vor dem Hub entspricht einem Kniepunkt 370, der der Vorspannung der Federn und verschiedenen Dichtungen entspricht, die beispielsweise den Ausgangskolben 38 und 40 zugeordnet sind. Der Bereich A entspricht allgemein einem Hubweg bis die mittleren Ventileinheiten 190 und 220 schließen, was bei einem Hubweg von 4 oder 5 mm der Fall ist, wie durch den Kniepunkt 371 dargestellt ist. An diesem Punkt stoppt im Allgemeinen das Zusammendrücken der Ausgangsfedern 196 und 226. Gegebenenfalls könnten die verschiedenen Federn des Pedalsimulators 100 und die Ausgangsfedern derart konfiguriert sein, dass der Kniepunkt 371 zwischen den Bereichen A und B durch den Fahrer nicht erfassbar ist. Während des Bereichs B in 5 wird der Eingangskolben 34 sich weiterhin bewegen und die Simulatorfeder 108 mit einer niedrigen Federrate zusammendrücken, bis das rechte Ende der Simulatorfeder 130 mit einer hohen Federrate mit dem Halter 106 in Kontakt kommt, was dem Kniepunkt 372 entspricht. Eine weitere Bewegung veranlasst, dass die Simulatorfeder 130 und die Kombifeder 140 zusammengedrückt werden, was dem Bereich C entspricht. Die Kombifeder 140 wird weiterhin zusammengedrückt, bis die Buchse 132 mit dem Bodenabschnitt 111 der mittleren Öffnung 62 des Eingangskolbens 34 in Kontakt kommt, was dem Kniepunkt 373 entspricht. Eine weitere Bewegung, die nun dem Bereich D entspricht, wird die Simulatorfeder 130 mit einer hohen Federrate und die Simulatorfeder 108 mit einer niedrigen Federrate zusammendrücken, bis die Tellerfedern 118 mit dem Ende 112 des Stifts 104 am Kniepunkt 374 in Kontakt kommen. Eine weitere Bewegung, die nun dem Bereich E entspricht, wird ebenfalls die Tellerfedern 118 sowie die Simulatorfeder 130 mit einer hohen Federrate und die Simulatorfeder 108 mit einer niedrigen Federrate zusammendrücken. Eine weitere Bewegung wird veranlassen, dass der Schaft 125 des Anschlags 123 mit dem Ende 112 des Stifts 104 in direkten Kontakt kommt. An diesem Punkt steht der Eingangskolben 34 mit dem Zwischenkolben 36 über den Stift 104 in einem ”harten” Eingriff, so dass die Federn 108, 130 und 118 nicht weiter zusammengedrückt werden. Die Federn können derart konfiguriert sein, dass sie zu diesem Zeitpunkt vollständig oder nicht vollständig zusammengedrückt sein können. In einer anderen Ausführungsform könnten die Tellerfedern 118 durch ein Elastomerfederelement ersetzt werden, beispielsweise könnte der starre Anschlag 123 durch eine Elastomerfederelement ersetzt werden. Das Ende des Stifts 104 (das umkonfiguriert sein kann) würde dann das Elastomerfederelement zusammendrücken.
Während des Betriebs der Hydraulikaggregateinheit 14 können die Kolben der Pumpeneinheit 262 alle den Kanälen 270 und 272 Fluid zuführen. In Fällen, in denen ein niedrigerer Fluiddruck erwünscht ist, könnte die Pumpeneinheit 262 in einem Energiesparmodus betrieben werden, um den Stromverbrauch des Motors 264 zu senken. In diesem Modus führt die Pumpenuntereinheit 262a dem Kanal 260 einen Ausgangsdruck zu, die andere Pumpenuntereinheit 262b jedoch nicht. Es kann ein Absperrventil 367 vorgesehen sein, das eine Fluidströmung vom Auslass der Pumpenuntereinheit 262a über den Kanal 270 und einen Fluideintritt in den Kanal 272 verhindert. In diesem Energiesparmodus könnten das dritte und das vierte Verstärkerventil 286 und 288 betätigt werden, um zu ermöglichen, dass Fluid vom Auslass zum Einlass der Pumpenuntereinheit 262b frei zirkulieren kann, wodurch die Pumpeneinheit 262b im Vergleich zu der Last der Pumpeneinheit 262a eine relativ geringe Last erfährt. Es sollte klar sein, dass die Pumpenuntereinheiten 262a und 262b jeweils weniger als drei Kolben oder mehr als drei Kolben aufweisen können. Außerdem können die Pumpenuntereinheiten 262a und 262b durch einen einzelnen Motor oder durch zwei oder mehr Motoren angetrieben werden.
Im Fall einer Unterbrechung der elektrischen Leistungszufuhr zu Abschnitten des Bremssystems 10 stellt das Bremssystem 10 einen manuellen Durchdrückmodus oder einen manuellen Betätigungsmodus bereit, wie beispielsweise in 4 dargestellt ist. Während einer elektrischen Störung könnte der Betrieb des Motors 264 unterbrochen sein, so dass die Pumpeneinheit 262 keine unter Druck stehende Hydraulikbremsflüssigkeit erzeugt. Außerdem könnte die Verstärkerventileinheit 280 auf eine deaktivierte Position zurückschalten, wenn sie aktiviert ist. In dieser Situation führt die Hydraulikaggregateinheit 14 das gewünschte unter Druck stehende Fluid innerhalb des Verstärkerkanals 260 nicht zu. Die Basisbremsventile 320 und 322 werden auf die in 1 dargestellten Positionen verstellt, um die Fluidströmung vom Verstärkerkanal 260 zu den Kanälen 324 und 326 unterbrechen. In diesen Positionen ermöglichen die Basisbremsventile 320 und 322 eine Fluidströmung von den Kanälen 156 und 166 (über die Ports 320a und 322a) zu den Kanälen 324 und 326 (über die Ports 320c und 322c). Daher kann die Bremspedaleinheit 20 nun einen manuellen Betätigungsmodus bereitstellen, um die Fluidkanäle 324 und 326 zu aktivieren und die Radbremsen 16a–d zu betätigen. Das Simulationsventil 74 wird auf seine in 1 dargestellte Position verstellt, um zu verhindern, dass Fluid aus der Simulationskammer 144 zum Speicherbehälter 18 strömt, wodurch die Simulationskammer 144 hydraulisch blockiert wird. Während eines manuellen Betätigungsmodus, wie in 4 dargestellt ist, werden der erste und der zweite Ausgangskolben 38 und 40 nach rechts bewegt, um die Kammern 198 und 228 unter Druck zu setzen. Fluid strömt von den Kammern 198 und 228 in die Kanäle 324 und 326, um die Radbremsen 16a–d zu betätigen. Es wird darauf hingewiesen, dass das Fluid innerhalb der Simulationskammer 144 eingesperrt oder blockiert ist und eine Bewegung des Eingangskolbens 34 eine Bewegung des Zwischenkolbens 36 verursachen wird, die eine Bewegung des ersten und des zweiten Ausgangskolbens 38 und 40 über die Taumelscheibe 94 verursacht. Aufgrund von Unterschieden in effektiven Hydraulikflächen des Eingangs- und des Zwischenkolbens 34 und 36 kann der Eingangskolben 34 sich in der axialen Richtung über einen größeren Weg bewegen als der Zwischenkolben 36. Obwohl eine effektive Fläche mit einem verminderten Durchmesser des Eingangskolbens 34 im Vergleich zur effektiven Fläche mit einem größeren Durchmesser des Zwischenkolbens 34 einen größeren Hubweg erfordert, wird die durch den Fuß des Fahrers aufgewendete Kraft vermindert.
In einem anderen Beispiel eines Störungszustands des Bremssystems 10 könnte die Hydraulikaggregateinheit 14 wie vorstehend beschrieben ausfallen und ferner kann in einer der Ausgangsdruckkammern 198 und 288 beispielsweise aufgrund des Versagens einer Dichtung der Druck auf null oder auf den Speicherbehälterdruck absinken. Die Taumelscheibe 94 wird sich entsprechend auf eine Seite drehen, bis sie am Boden 90 anstößt 90. Weil die Taumelscheibe 94 und ihre entsprechende Drehgelenknut 92 derart konfiguriert sind, dass die Taumelscheibe 94 sich nicht über ein großes Maß drehen kann, wird der Fahrer jedoch kein wesentliches Absinken des Pedals spüren, wenn einer der Kreise ausfällt. In diesem manuellen Durchdrückmodus wird der Druck innerhalb der anderen, nicht ausgefallenen Ausgangsdruckkammer 198 oder 228 etwa dem doppelten Druck entsprechen.
Wie vorstehend unter Bezug auf 1 erwähnt wurde, kann das Simulationsventil 74 ein solenoidbetätigtes Ventil sein, das zwischen einer ersten Position 74a, in der die Fluidströmung von der Simulationskammer 144 zum Speicherbehälter 18 blockiert ist, und einer zweiten Position 74b beweglich ist, in der die Fluidströmung zwischen dem Speicherbehälter 18 und der Simulationskammer 144 möglich ist. In der in den 2–4 dargestellten Ausführungsform arbeitet das Simulationsventil 74 in Zusammenwirkung mit einer im Kanal 72 angeordneten optionalen Absperrventileinheit 380. Die Einheit 380 weist eine Kugel 384 und einen Sitz 385 auf, der bezüglich einer Drosselblende 386 parallel angeordnet ist. Die Einheit 380 kann durch einen Halter 388 in einem Gehäuse 24 gehalten werden. Während einer impulsartigen Bremsenbetätigung, bei der der Fahrer das Bremspedal 42 auf eine schnelle und kraftvolle Weise betätigt, begrenzt die Drosselblende 386 den Fluiddurchfluss von der Simulationskammer 144 durch den Kanal 72, wodurch die Vorschubbewegung des Eingangskolbens 34 behindert wird. Dies kann eine erwünschte Eigenschaft des Bremssystems 10 im Vergleich zu einem System sein, in dem das Fluid schnell aus der Simulationskammer 144 herausströmen kann. Die Größe der Drosselblende kann entsprechend dimensioniert sein. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Einwege-Absperrventileinheit 380 einen Umgehungsströmungspfad in der Richtung vom Speicherbehälter 18 zum Simulationsventil 74 bereitstellt, wodurch die Dämpfungsöffnung 386 umgangen wird. Die Funktion der Dämpfungsöffnung 386 und der Absperrventileinheit 380 kann anstatt durch separate Komponenten im Simulationsventil 74 integral bereitgestellt werden.
Das Simulationsventil 74 kann als einfache digitale Auf/Zu-Ventilanordnung konfiguriert sein, wie in 1 durch das Bezugszeichen 74 schematisch dargestellt ist. Alternativ kann das Simulationsventil 74 als doppelstufiges Ventil (Zweistufenventil) konfiguriert sein, wie in der in den 2–4 dargestellten Ausführungsform dargestellt ist. In dieser Ausführungsform weist das Simulationsventil 74 eine erste Dichteinheit 390 auf, die durch einen gleitend angeordneten Ventilkegel 392 definiert ist, der mit einem Sitz 393 in Eingriff steht. Der Ventilkegel 392 weist eine durch ihn hindurch ausgebildete relativ große Öffnung 394 und eine Drosselblende 395 an einem Ende auf. Eine zweite Dichteinheit 396 ist an der Drosselblende 395 angeordnet und weist eine auf einem Anker 397 montierte Kugelsitzanordnung auf. Es wird darauf hingewiesen, dass die Blende 386 größer sein kann als die Blende 395 im Simulationsventil 74.
Während eines normalen Bremsvorgangs wird das Simulationsventil 74 betätigt, so dass der Anker 397 sich in 3 betrachtet nach rechts bewegt, wodurch die erste Dichteinheit 90 und die zweite Dichteinheit 396 geöffnet werden, um die Fluidströmung vom Kanal 146 durch das Simulationsventil 74 und in den Kanal 72 auf eine allgemein ungedrosselte Weise zu ermöglichen. Durch die Verwendung des Doppelstufen-Simulationsventils 74 wird ein vermindertes Absinken des Bremspedals erzielt, das der Fahrer unter bestimmten Bedingungen erfährt. Wenn beispielsweise der Fahrer das Bremspedal 42 drücken würde, während das Fahrzeug nicht eingeschaltet ist, d. h., während dem System 10 keine elektrische Energie zugeführt wird, tritt das System 10 in einen manuellen Betätigungsmodus ein, wie in 4 dargestellt ist. In diesem Fall ist das Simulationsventil 74 deaktiviert, wodurch das Simulationsventil geschlossen und das Fluid innerhalb der Simulationskammer 144 eingeschlossen wird. Der Fahrer kann eine Vorschubbewegung des Eingangskolbens 34, des Zwischenkolbens 36 und der Ausgangskolben 38 und 40 bewirken, wie vorstehend beschrieben wurde. Es wird darauf hingewiesen, dass, teilweise aufgrund von Reaktionskräften von den Radbremsen 16a–d, der Druck innerhalb der Simulationskammer 144 umso mehr ansteigt, je weiter der Fahrer den Eingangskolben 34 durch das Bremspedal 42 vorwärts bewegt. Wenn der Fahrer anschließend die Zündung einschaltet, während er weiterhin Druck auf das Bremspedal 42 ausübt, kann das Simulationsventil 74 mit ausreichend Strom versorgt werden, um die zweite Dichteinheit 396, nicht aber die erste Dichteinheit 390 zu öffnen. Daher verbleibt der Ventilkegel 392 aufgrund des innerhalb des Simulationsventils 74 aufgebauten Drucks auf dem Sitz 393. Unter Druck stehendes Fluid von der Simulationskammer 144 wird dann durch die Drosselblende 395 des Simulationsventils 74 geleitet. Diese Drosselung behindert den Fluiddurchfluss, so dass der Eingangskolben 34 sich aufgrund der durch den Fahrer fortgesetzt ausgeübten Kraft nicht sofort oder schnell zum Zwischenkolben 36 hin bewegen wird.
6 zeigt eine zweite Ausführungsform eines allgemein durch das Bezugszeichen 400 bezeichneten Fahrzeugbremssystems. Ähnlich wie im vorstehend beschriebenen Bremssystem 10 kann das Bremssystem 400 geeignet für ein Landfahrzeug, z. B. ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern und einer Radbremse für jedes Rad, verwendet werden. Außerdem kann das Bremssystem 400 andere Bremsfunktionen aufweisen, wie beispielsweise eine Antiblockierbrems(ABS)funktion oder andere Schlupfregelungsmerkmale, und eine zuschaltbare regenerative Bremsfunktion, um das Fahrzeug effektiv abzubremsen. Das Bremssystem 400 hat hinsichtlich einiger Aspekte eine ähnliche Funktion und Struktur wie das Bremssystem 10, so dass ähnliche Bezugszeichen und/oder Bezeichnungen zum Bezeichnen ähnlicher Komponenten verwendet werden können.
Das Bremssystem 400 weist allgemein eine Hydrauliksteuereinheit auf, die der vorstehend unter Bezug auf die 1–5 beschriebenen Hydrauliksteuereinheit 12 gleichen kann. Einer der Unterschiede zwischen den Systemen 10 und 400 ist, dass das Bremssystem 400 eine andere Hydraulikaggregateinheit 414 verwendet. Die Hydraulikaggregateinheit 414 stellt für das System 400 eine Quelle für unter Druck stehendes Fluid über einen Verstärkerkanal 260 bereit.
Die Hydraulikaggregateinheit 414 weist eine durch einen Motor 422 angetriebene Pumpeneinheit 420 auf. Die Pumpeneinheit 420 kann eine beliebige Konfiguration haben, z. B. eine in 6 schematisch dargestellte Dreikolbenkonfiguration. Die Hydraulikaggregateinheit 414 weist ferner einen Mitteldruckspeicher (MPA) 424 und ein Mitteldruckspeicher-(MPA)Vorrangventil 426 auf. Der Speicherbehälterkanal 296 führt der Pumpeneinheit 420 Hydraulikbremsdruck vom Speicherbehälter 18 zu. In einer Ausführungsform ist der Motor 422 ein bürstenloser Kraftfluss-Schaltmotor (Flux Switching Motor), der sein Ausgangsdrehmoment selbst überwacht. Der MPA 424 steht über Fluidkanäle 430 und 432 in selektiver Fluidkommunikation mit dem Auslass der Pumpeneinheit 420 und dem MPA-Vorrangventil 426. Der Kanal 430 kann einen Filter 434 aufweisen.
Der MPA 424 kann ein Kolben-Druckspeicher mit einem durch eine Feder vorgespannten Innenkolben sein. Ein derartiger Mitteldruckspeicher ist in der PCT-Patentveröffentlichung Nr. WO 2009/058916 offenbart und beschrieben, sie hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Eine Kammer ist durch den Kolben und Wandabschnitte eines Gehäuses des MPA 424 definiert. Die Feder spannt den Kolben in eine Richtung vor, in der das Volumen der Kammer vermindert wird, wodurch die Kammer und der Fluidkanal 430 unter Druck gesetzt werden. Der MPA 424 ist vorzugsweise ein Druckspeicher, der dazu geeignet ist, unter Druck stehendes Fluid mit einem vorgegebenen Druck (Betriebsdruck) zu speichern. Obwohl der MPA 424 im Gegensatz zu einem in herkömmlichen Bremssystemen verwendeten ”Hoch”druckspeicher als ein ”Mittel”druckspeicher bezeichnet ist, kann der MPA 424 auch dafür konfiguriert sein, unter Druck stehendes Fluid mit beliebigen gewünschten Druckpegeln zu speichern. Der MPA 424 weist vorzugsweise eine Umgehungsfunktion auf, die Fluid über einen Kanal 436 und den Speicherbehälterkanal 296 zum Speicherbehälter 18 ableitet, wenn der Druck innerhalb des MPA 424 einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Das unter Druck stehende Fluid im MPA 424 wird zum Zuführen von unter Druck stehendem Fluid zu einem Verstärkerventil 440 für Bremsanforderungen verwendet, die während eines normalen Fahrbetriebs im Fahrzeug auftreten. Dies steht im Gegensatz zu einer Notbremsung, bei der die Fluiddruckanforderung am Verstärkerventil 440 eine relativ hohe Menge von unter Druck stehendem Bremsfluid (mit einem Druck, der den Umgehungsdruck des MPA 424 überschreitet) erfordert, wobei die Pumpeneinheit 420 die erforderlichen höheren Druckpegel bereitstellt.
Im Betrieb arbeitet die Bremspedaleinheit 12 des Systems 400 auf eine ähnliche Weise wie das System 10. Während des Betriebs in einem Bremskraftverstärkungsmodus wird dem elektrohydraulischen Verstärkerventil 440 unter Druck stehendes Bremsfluid von der Pumpeneinheit 420 und/oder vom MPA 424 des Systems 400 zugeführt. Das Verstärkerventil 440 kann ein Schieberventil mit proportionaler Druckregelung oder ein Schieberventil mit proportionaler Durchflussmengenregelung sein, das den Druck im Fluidkanal 432 zeitweilig aufrechterhalten kann, um zu ermöglichen, dass unter Druck stehendes Bremsfluid vom Auslass der Pumpeneinheit 420 und/oder zum MPA 424 herausströmt, um den MPA 424 mit unter Druck stehendem Bremsfluid unter Druck zu setzen. Das Verstärkerventil 440 ermöglicht ferner die Strömung von unter Druck stehendem Bremsfluid über den Verstärkerkanal 260, um die Radbremsen 16a–d auf eine ähnliche Weise zu betätigen, wie vorstehend unter Bezug auf das System 10 beschrieben wurde.
Das MPA-Vorrangventil 426 ist zwischen der Pumpeneinheit 420 und dem MPA 424 angeordnet. Das MPA-Prioritätsventil 426 steuert die Zufuhr von unter Druck stehendem Bremsfluid von der Pumpeneinheit 420 zum MPA 424, um den MPA 424 aufzuladen. Das MPA-Vorrangventil 426 ist ein gesteuert betätigtes Ventil, das auf den Verstärkungsdruck im Verstärkerkanal 260 und den Druck am Ausgang der Pumpeneinheit 420 Bezug nimmt. Für einen Bremsvorgang mit hoher Bremsanforderung, in dem der vom Verstärkerventil 440 angeforderte Druck beispielsweise einen Druck überschreitet, der etwas höher ist als der vorgegebene Druck, der größer ist als der Umgehungsdruck des MPA 424, wird das MPA-Vorrangventil 426 zwischen einer offenen Position, einer geschlossenen Position und Dosierpositionen betätigt, um einen ausreichenden Druck von der Pumpeneinheit 420 bereitzustellen, der höher ist als der im Kanal 260 verlangte Verstärkerdruck.
Ein normalerweise geschlossenes (N/C) MPA-Ventil 450 ist im Kanal 432 angeordnet. Das N/C-MPA-Ventil 450 kann ein digitales Zweistellungs-Absperrventil sein, das zwischen einer vollständig offenen Position und einer vollständig geschlossenen Position betätigbar ist. Das N/C-MPA-Ventil 450 kann in Abhängigkeit vom Druck und den Durchflussmengen, die auf das Ventil wirken, strombegrenzt sein. Dadurch wird der Vorteil der Einsparung von Energie zum Halten des normalerweise geschlossenen N/C-MPA-Ventils 450 in einer offenen Position erzielt, wenn hierfür kein maximaler Strom erforderlich ist.
Wenn das NC-MPA-Ventil 450 auf eine geschlossene Position eingestellt ist, verhindert es einen Leckverlust über das Verstärkerventil 440, wenn das Verstärkerventil 670 sich in einem nicht-betätigten Zustand befindet. Dies ermöglicht es, das Verstärkerventil 440 mit niedrigen Toleranzen herzustellen, wodurch die Kosten des Verstärkerventils 440 gesenkt werden. Herkömmlich werden in Verstärkerventilen verwendete Absperrventile typischerweise mit hohen Toleranzen hergestellt, um Leckverluste durch das auf den geschlossenen Zustand eingestellte Verstärkerventil zu minimieren. Durch die Verwendung des N/C-MPA-Ventils 450 kann das System ein kostengünstigeres Verstärkerventil 440 aufweisen. Beispielsweise trennt, wenn das Verstärkerventil 440 sich in einer nicht-betätigten Position befindet, das Verstärkerventil 440 das durch die Druckquelle erzeugte, unter Druck stehende Fluid vom Verstärkerkanal 260. Ein Fluidleckverlust durch das Absperrventil des Verstärkerventils 440, wenn das Verstärkerventil 440 sich in einem nicht-betätigten Zustand befindet, führt zu einem Druckverlust im MPA 424. Die Pumpeneinheit 420 würde anschließend intermittierend betätigt, um den Druck im MPA 424 aufrechtzuerhalten, wofür letzendlich durch den Motor benötigte Energie verbraucht wird. Wenn das N/C-MPA-Ventil 450 sich in einer geschlossenen Position befindet, ist das Verstärkerventil 440 vom durch den MPA 424 ausgeübten Druck getrennt, was ansonsten zu einem Leckverlust führen könnte. Infolgedessen kann das Verstärkerventil 440 mit niedrigeren Toleranzen hergestellt werden, wodurch schließlich die Kosten des Verstärkerventils 440 gesenkt und der Energieverbrauch wesentlich minimiert wird, weil der Motor 422 nicht so häufig aktiviert werden muss, um den sich entleerenden MPA 424 aufzufüllen.
Die Hydraulikaggregateinheit 414 des Systems 400 kann auch verschiedene Komponenten zum Unterstützen der Evakuierung und des Füllens des Bremssystems 400 mit Fluid aufweisen, z. B. eine Drosselblende 453 und ein Ventil 454. Das System kann ferner ein Ventil 452 zum manuellen Entleeren des MPA 424 aufweisen, wenn dem System 400 keine Energie zugeführt wird.
7 zeigt eine dritte Ausführungsform eines allgemein durch das Bezugszeichen 460 bezeichneten Fahrzeugbremssystems. Ähnlich wie in den vorstehend beschriebenen Bremssystemen 10 und 400 kann das Bremssystem 460 geeignet für ein Landfahrzeug, z. B. ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern und einer Radbremse für jedes Rad, verwendet werden. Außerdem kann das Bremssystem 460 andere Bremsfunktionen aufweisen, wie beispielsweise ein Antiblockierbrems(ABS)funktion oder andere Schlupfregelungsmerkmale, und eine zuschaltbare regenerative Bremsfunktion, um das Fahrzeug effektiv abzubremsen. Das Bremssystem 460 hat eine ähnliche Funktion und Struktur wie das Bremssystems 400 (und das Bremssystem 10), so dass ähnliche Bezugszeichen und/oder Bezeichnungen zum Bezeichnen ähnlicher Komponenten verwendet werden können.
Das Bremssystem 460 weist allgemein die gleichen Komponenten auf wie das in 6 dargestellte Bremssystem 400, die Komponenten sind jedoch anders untergebracht. Im Bremssystem 460 weist eine Hydrauliksteuereinheit 462 die Bremspedaleinheit 20, den Speicherbehälter 18 und das Simulationsventil 74 auf. Die übrigen Komponenten können in einem gemeinsamen Block 464 aufgenommen sein. Diese Anordnung kann Konfektionierungsvorteile gegenüber dem Bremssystem 400 haben, in dem der an der Montagestelle der Bremspedaleinheit 20 verfügbare Raum begrenzt ist. Ein anderer Vorteil ist, dass das Bremssystem 460 möglicherweise nur eine elektronische Steuereinheit erfordert.
8 zeigt eine andere Ausführungsform eines allgemein durch das Bezugszeichen 500 bezeichneten Fahrzeugbremssystems. Ähnlich wie die vorstehend beschriebenen Bremssysteme kann das Bremssystem 500 für ein Landfahrzeug, z. B. ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern und einer Radbremse für jedes Rad, verwendet werden. Außerdem kann das Bremssystem andere Bremsfunktionen aufweisen, um das Fahrzeug effektiv abzubremsen.
Das Bremssystem 500 weist eine in 8 allgemein durch das Bezugszeichen 502 bezeichnete Hauptzylindereinheit auf, die in 9 auch vergrößert dargestellt ist. Das Bremssystem 500 weist ferner ein in 8 allgemein durch das Bezugszeichen 504 bezeichnetes Bremsmodul auf. Die Komponenten des Bremsmoduls 504 können in einem oder mehreren Hydrauliksteuerblöcken aufgenommen sein oder können abgesetzt von der Hauptzylindereinheit 502 angeordnet sein. Kanäle oder Hydraulikleitungen können die Hauptzylindereinheit und das Bremsmodul 504 hydraulisch koppeln.
Die Hauptzylindereinheit 504 wirkt mit dem Bremsmodul 504 zusammen, um Radbremsen 506a, 506b, 506c und 506d zu betätigen. Die Radbremsen 506a, 506b, 506c und 506d können einer beliebigen Kombination der Vorder- und Hinterräder des Fahrzeugs zugeordnet sein, in dem das Bremssystem 500 installiert ist. Beispielsweise können die Radbremsen 506a und 506b den Vorderrädern und die Radbremsen 506c und 506d den Hinterrädern zugeordnet sein. Alternativ können für ein diagonal geteiltes Bremssystem die Radbremsen 506a und 506c den Vorderrädern zugeordnet sein und können die Radbremsen 506b und 506d den Hinterrädern zugeordnet sein. Jede der Radbremsen 506a, 506b, 506c und 506d kann eine durch Zuführen eines unter Druck stehenden Bremsfluids betätigte herkömmliche Bremse sein. Die Radbremse kann beispielsweise ein Bremssattel sein, der im Fahrzeug derart montiert ist, dass er mit einem Reibungselement (z. B. einer Bremsscheibe) in Eingriff steht, das sich mit dem Fahrzeugrad dreht, um das zugeordnete Fahrzeugrad abzubremsen.
Wie in 9 schematisch dargestellt ist, weist die Hauptzylindereinheit 502 einen mit einem Speicherbehälter 512 in Fluidkommunikation stehenden Hauptzylinder 510 auf. Der Speicherbehälter 512 hält allgemein ein Hydraulikfluid bei Atmosphärendruck. Der Hauptzylinder 510 weist ein Gehäuse 514 mit verschiedenen darin ausgebildeten Öffnungen zum gleitenden Aufnehmen verschiedener zylinderförmiger Kolben auf. Das Hauptzylindergehäuse 514 kann als eine einzelne Einheit oder als zwei oder mehr getrennt ausgebildete und miteinander gekoppelte Abschnitte ausgebildet sein. Der Hauptzylinder 510 weist allgemein eine erste Öffnung 518, eine zweite Öffnung 520, eine dritte Öffnung 522 und eine vierte Öffnung 524 auf. Die erste und die zweite Öffnung 518 und 520 sind axial miteinander ausgerichtet. Die dritte und die vierte Öffnung 522 und 524 kommunizieren mit der zweiten Öffnung 520 mit einem größeren Durchmesser. Die dritte Öffnung 522 ist in 12 betrachtet über der vierten Öffnung 522 angeordnet. Wie nachstehend beschrieben wird, ist ein primärer Kolben 526 in der ersten und in der zweiten Öffnung 518 und 520 gleitend angeordnet. Ein erster Ausgangskolben 530 ist in der dritten Öffnung 522 gleitend angeordnet. Ein zweiter Ausgangskolben 532 ist in der vierten Öffnung 524 gleitend angeordnet.
Ein Bremspedal 536 ist über eine Eingangsstange 538 und einen Halter 540 mit einem ersten Ende des primären Kolbens 526 des Hauptzylinders 510 gekoppelt. Der Halter 540 ist in einer im primären Kolben 526 ausgebildeten Öffnung 542 angeordnet und durch eine Feder 544 vorgespannt. Das System 500 kann ferner einen Hubsensor 713 zum Erzeugen eines Signals aufweisen, das den Hubweg der Eingangsstange 538 und/oder den Hubweg des primären Kolbens 526 anzeigt. Beispielsweise kann ein Magnet auf dem primären Kolben 526 montiert sein, dessen Position durch den Hubsensor 713 erfassbar ist. Der Hubsensor kann alternativ mit der Eingangsstange 538 verbunden sein, wie vorstehend beschrieben wurde. Das System 500 kann außerdem einen Schalter 537 zum Erzeugen eines Signals zum Aktivieren eines Bremslichts und zum Bereitstellen eines die Bewegung des Eingangskolbens 34 anzeigenden Signals aufweisen.
Der primäre Kolben 526 weist einen in der ersten Öffnung 518 gleitend angeordneten ersten Abschnitt 546 und einen in der zweiten Öffnung 520 gleitend angeordneten zweiten Abschnitt 548 auf. Die Außenwand des ersten Abschnitts 546 steht mit Dichtungen 550 und 552 in Dichteingriff, die in im Gehäuse an der ersten Öffnung 518 ausgebildeten Nuten montiert sind. Ein Kanal 554 steht zwischen den Dichtungen 550 und 552 in Fluidkommunikation mit der ersten Öffnung 518. Das andere Ende des Kanals 554 ist mit dem Speicherbehälter 512 verbunden.
In den 8 und 9 betrachtet weist das linke Ende des ersten Ausgangskolbens 530 einen erweiterten Kopf 556 auf, der in einem im zweiten Abschnitt 548 des primären Kolbens 526 ausgebildeten Schlitz 558 gehalten wird. Der primäre Kolben 526 weist eine in der Nähe des Schlitzes 558 ausgebildete Schulter 560 auf. Der erweiterte Kopf 556 wird im Schlitz 558 gehalten, und durch die Schulter 560 wird verhindert, dass der erweiterte Kopf sich bezüglich des primären Kolbens 526 nach rechts bewegt, wenn die Kolben 526 und 530 wie in 9 dargestellt positioniert sind. Ähnlicherweise weist das linke Ende des zweiten Ausgangskolbens 532 einen erweiterten Kopf 562 auf, der in einem im zweiten Abschnitt 548 des primären Kolbens 526 ausgebildeten Schlitz 564 gehalten wird. Der primäre Kolben 526 weist eine in der Nähe des Schlitzes 564 ausgebildete Schulter 566 auf. Der erweiterte Kopf 562 wird im Schlitz 564 gehalten, und durch die Schulter 560 wird verhindert, dass der erweiterte Kopf sich bezüglich des primären Kolbens 526 nach rechts bewegt, wenn die Kolben 526 und 532 wie in 9 dargestellt positioniert sind. Eine Feder 568 spannt den ersten Ausgangskolben vom primären Kolben 526 weg gerichtet vor. Eine Feder 570 spannt den zweiten Ausgangskolben vom primären Ausgangskolben 526 weg gerichtet vor.
Der erste Ausgangskolben 530 weist Dichtungen 572 und 574 für einen Dichteingriff mit den Wänden der dritten Öffnung 522 auf. Der zweite Ausgangskolben 532 weist Dichtungen 576 und 578 für einen Dichteingriff mit den Wänden der vierten Öffnung 524 auf. Allgemein gesagt ist die primäre Kammer 580 durch die zweite Öffnung 520 zwischen der Dichtung 552 des primären Kolbens und den Dichtungen 572 und 576 des ersten und des zweiten Ausgangskolbens 530 und 532 definiert. Die primäre Kammer 580 ist jedoch auch durch die Öffnungen 518, 522, 524, den primären Kolben 526, den ersten und den zweiten Ausgangkolben 530 und 532 definiert. Die primäre Kammer 580 steht über einen Kanal 582 in Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 512. Eine normalerweise geschlossene Service-Entlüftungsschraube 584 kann zum selektiven Öffnen des Kanals 582, z. B. zum Entlüften des Bremssystems 500 während eines Kundendienstes, verwendet werden. Die primäre Kammer 580 steht außerdem über einen Kanal 588 in Fluidkommunikation mit einer Pedalsimulatoreinheit 610, wie nachstehend diskutiert wird.
Eine erste Ausgangskammer 590 ist in 9 betrachtet allgemein durch die dritte Öffnung 522, die Dichtung 574 und das rechte Ende des ersten Ausgangskolbens 530 definiert. Die erste Ausgangskammer 590 steht über einen Kanal 592 in Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 512. Eine auf dem Ende des ersten Ausgangskolbens 530 montierte Sitzventileinheit 594 mit Ausgleichsport unterbricht selektiv die Fluidkommunikation zwischen der ersten Ausgangskammer 590 und dem Kanal 592, wenn der erste Ausgangskolben 530 sich in 9 betrachtet über einen ausreichenden Weg nach rechts bewegt. Eine Rückstellfeder 596 spannt den ersten Ausgangskolben 530 zum primären Kolben 526 hin nach links vor. Die erste Ausgangskammer 590 steht in Fluidkommunikation mit einem Kanal 599, der mit dem Bremsmodul 504 in Fluidkommunikation steht.
Ähnlicherweise ist eine zweite Ausgangskammer 600 in 9 betrachtet allgemein durch die vierte Öffnung 524, die Dichtung 578 und das rechte Ende des zweiten Ausgangskolbens 532 definiert. Die zweite Ausgangskammer 600 steht über einen Kanal 602 in Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 512. Eine auf dem Ende des zweiten Ausgangskolbens 532 montierte Sitzventileinheit 604 mit Ausgleichsport unterbricht selektiv die Fluidkommunikation zwischen der zweiten Ausgangskammer 600 und dem Kanal 602, wenn der zweite Ausgangskolben 532 sich in 12 betrachtet über einen ausreichenden Weg nach rechts bewegt. Eine Rückstellfeder 606 spannt den zweiten Ausgangskolben 532 zum primären Kolben 526 hin nach links vor. Die zweite Ausgangskammer 590 steht in Fluidkommunikation mit einem Kanal 608, der mit dem Bremsmodul 504 in Fluidkommunikation steht. Der Speicherbehälter 512 steht über einen Speicherbehälterkanal 609 in Fluidkommunikation mit dem Bremsmodul 504.
Die Pedalsimulatoreinheit 610 kann im Gehäuse 514 montiert sein, wie in 9 dargestellt ist, oder abgesetzt angeordnet sein. Die Pedalsimulatoreinheit 610 weist einen in einer Öffnung 614 des Gehäuses 514 gleitend angeordneten Kolben 612 auf. Eine zwischen dem Kolben 612 und der Wand der Öffnung 614 in Eingriff stehende Dichtung 616 teilt allgemein die Öffnung 616 in eine Druckkammer 618 und eine Reservoirkammer 620. Die Pedalsimulatoreinheit 610 weist ferner eine auf einem Schaft 624 des Kolbens 612 gleitend angeordnete Manschette 622 auf. Eine Manschettenfeder 626 spannt die Manschette 622 vom Hauptabschnitt des Kolbens 612 weg vor. Eine Rückstellfeder 628 spannt die Manschette 622 und den Kolben 612 durch die Manschettenfeder 626 in 9 betrachtet nach links gerichtet vor. Die Rückstellfeder 628 hat vorzugsweise eine höhere Federkontante als die Manschettenfeder 626.
Die Druckkammer 618 des Pedalsimulators 610 steht über den Kanal 588 in Fluidkommunikation mit der primären Kammer 580. Die Reservoirkammer 620 des Pedalsimulators 610 steht über einen Kanal 630 in selektiver Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 512. Wie in 9 dargestellt ist, steht der Kanal 630 zwischen den Dichtungen 572 und 574 des ersten Ausgangskolbens 530 in Fluidkommunikation mit der dritten Öffnung 522. Der Kanal 630 steht außerdem zwischen den Dichtungen 576 und 578 des zweiten Ausgangskolbens 532 in Fluidkommunikation mit der vierten Öffnung 524. Ein Kanal 632 steht zwischen den Dichtungen 572 und 574 des ersten Ausgangskolbens 530 in Fluidkommunikation mit der dritten Öffnung 522. Der Kanal 632 steht außerdem zwischen den Dichtungen 576 und 578 des zweiten Ausgangskolbens 532 in Fluidkommunikation mit der vierten Öffnung 524. Der Kanal 632 steht über den Kanal 554 in Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 512. Im Kanal 632 kann eine Blende 636 mit reduzierter Fläche zum Begrenzen des Fluiddurchflusses durch den Kanal 632 angeordnet sein. Ein Absperrventil 638 kann parallel zum Kanal um die Blende herum angeordnet sein, um einen relativ großen Fluiddurchfluss in Richtung vom Speicherbehälter 512 zum Kanal 632 zu ermöglichen.
Gemäß 8 kann das Bremsmodul 504 abgesetzt von der Hauptzylindereinheit 502 angeordnet sein. Viele der Komponenten des Bremsmoduls 504 haben eine ähnliche Funktion wie die Komponenten der vorstehend beschriebenen Systeme. Das Bremsmodul 504 weist eine allgemein durch das Bezugszeichen 650 bezeichnete Druckquelle auf. Die Druckquelle 650 stellt eine Quelle für unter Druck stehendem Hydraulikfluid für das System 500 bereit. Die Druckquelle 650 weist allgemein eine durch einen Motor 654 angetriebene Pumpe 652, einen Mitteldruckspeicher (MPA) 656 und ein Mitteldruckspeicher(MPA)steuerventil 658 auf. Die Pumpe 653, der Motor 654, der MPA 656 und das MPA-Steuerventil 658 können alle auf eine ähnliche Weise funktionieren und die gleiche Struktur haben wie die vorstehend beschriebenen entsprechenden Komponenten. Der Speicherbehälterkanal 609 führt der Pumpe 652 Hydraulikbremsfluid vom Speicherbehälter 512 zu. Die Pumpe 652 kann eine durch ein Exzenter angetriebene Dreikolbenpumpe sein, deren Kolben um 120 Grad voneinander versetzt sind. In einer Ausführungsform ist der Motor ein bürstenloser Kraftfluss-Schaltmotor (Flux Switching Motor), der sein Ausgangsdrehmoment selbst überwacht. Der MPA 656 steht über Fluidkanäle 659 und 660 in selektiver Fluidkommunikation mit dem Auslass der Pumpe 652 und dem MPA-Steuerventil 658. Der Kanal 660 kann einen Filter 663 aufweisen.
Der MPA 656 kann eine beliebige geeignete Struktur haben, die dazu geeignet ist, ein Fluid mit einem vorgegebenen Druck zu speichern. Der MPA 656 kann ein Kolben-Druckspeicher mit einem durch eine Feder vorgespannten Innenkolben sein. Eine Kammer ist durch den Kolben und Wandabschnitte eines Gehäuses des MPA 656 definiert. Die Feder spannt den Kolben in eine Richtung vor, in der das Volumen der Kammer vermindert wird, wodurch die Kammer und der Fluidkanal 659 unter Druck gesetzt werden. Obwohl der MPA 656 im Gegensatz zu einem in herkömmlichen Bremssystemen verwendeten ”Hoch”druckspeicher als ein ”Mittel”druckspeicher bezeichnet ist, kann der MPA 656 dafür konfiguriert sein, ein unter Druck stehendes Fluid mit einem beliebigen gewünschten Druckpegel zu speichern. Der MPA 656 weist vorzugsweise eine Umgehungsfunktion auf, die Fluid über einen Kanal 662 und den Speicherbehälterkanal 606 zum Speicherbehälter 512 ableitet, wenn der Druck innerhalb des MPA 656 einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Das unter Druck stehende Fluid im MPA 656 wird zum Zuführen von unter Druck stehendem Fluid zu einem Verstärkerventil 670 für Bremsanforderungen verwendet, die während eines normalen Fahrbetriebs im Fahrzeug auftreten. Dies steht im Gegensatz zu einer Notbremsung, bei der die Fluiddruckanforderung am Verstärkerventil 670 eine relativ große Menge von unter Druck stehendem Bremsfluid (mit einem Druck, der den Umgehungsdruck des MPA 656 überschreitet) erfordert, wobei die Fluidpumpe 652 die erforderlichen höheren Druckpegel bereitstellt.
Im Betrieb wird dem elektrohydraulischen Verstärkerventil 670 unter Druck stehendes Bremsfluid von der Pumpe 652 und/oder vom MPA 656 zugeführt. Das Verstärkerventil 670 kann ein Schieberventil mit Durchflussmengenregelung sein, das den Druck im Fluidkanal 660 zeitweilig aufrechterhalten kann, um zu ermöglichen, dass unter Druck stehendes Bremsfluid vom Auslass der Pumpe 652 herausströmt, um den MPA 656 mit unter Druck stehendem Bremsfluid unter Druck zu setzen. Das Verstärkerventil 670 ermöglicht ferner die Strömung von unter Druck stehendem Bremsfluid über einen Verstärkerkanal 672, um die Radbremsen 506a–d zu betätigen.
Das MPA-Steuerventil 658 ist zwischen der Pumpe 652 und dem MPA 656 angeordnet. Das MPA-Steuerventil 658 steuert die Zufuhr von unter Druck stehendem Bremsfluid von der Pumpe 652 zum MPA 656. Das MPA-Steuerventil 658 ist ein gesteuert betätigtes Ventil, das auf den Verstärkungsdruck im Verstärkerkanal 672 und den Druck am Ausgang der Pumpe 652 Bezug nimmt. Während eines normalen Bremsvorgangs, bei dem der Fluiddruck von der Pumpe 652 und vom MPA 656 kleiner ist als ein vorgegebener Druck, wird das MPA-Steuerventil 658 auf eine offene Position eingestellt sein, in der eine Fluidkommunikation zwischen der Pumpe 652 und dem MPA 656 möglich ist. Für einen Bremsvorgang mit hoher Bremsanforderung, in dem der vom Verstärkerventil 670 angeforderte Druck beispielsweise einen Druck überschreitet, der etwas höher ist als der vorgegebene Druck, der größer ist als der Umgehungsdruck des MPA 656, wird das MPA-Steuerventil 658 zwischen einer offenen Position, einer geschlossenen Position und Dosierungspositionen betätigt, um einen ausreichenden Druck von der Pumpe 652 bereitzustellen, der höher ist als der im Kanal 672 angeforderte Verstärkerdruck.
Ein normalerweise geschlossenes (N/C) MPA-Ventil 680 ist zwischen einem Port 670a des Verstärkerventils und einem Kanal 660 von der Druckquelle 650 angeordnet. Das N/C-MPA-Ventil 680 kann ein digitales Zweistellungs-Absperrventil sein, das zwischen einer vollständig offenen Position und einer vollständig geschlossenen Position betätigbar ist. Das N/C-MPA-Ventil 680 kann in Abhängigkeit vom Druck und von den Durchflussmengen, die auf das Ventil wirken, strombegrenzt sein. Dadurch wird der Vorteil der Einsparung von Energie zum Halten des normalerweise geschlossenen N/C-MPA-Ventils 680 in einer offenen Position erzielt, wenn hierfür kein maximaler Strom erforderlich ist.
Wenn das NC-MPA-Ventil 680 auf eine geschlossene Position eingestellt ist, verhindert es einen Leckverlust über das Verstärkerventil 670, wenn das Verstärkerventil 670 sich in einem nicht-betätigten Zustand befindet. Dies ermöglicht es, das Verstärkerventil 670 mit niedrigen Toleranzen herzustellen, wodurch die Kosten des Verstärkerventils 670 gesenkt werden. Herkömmlich werden in Verstärkerventilen verwendete Absperrventile typischerweise mit hohen Toleranzen hergestellt, um Leckverluste durch das auf den geschlossenen Zustand eingestellte Verstärkerventil zu minimieren. Durch die Verwendung des N/C-MPA-Ventils 670 kann das System 500 ein kostengünstigeres Verstärkerventil 670 aufweisen. Beispielsweise trennt, wenn das Verstärkerventil 670 sich in einer nicht-betätigten Position befindet, das Verstärkerventil 670 das durch die Druckquelle erzeugte, unter Druck stehende Fluid vom Verstärkerkanal 672. Ein Fluidleckverlust durch das Absperrventil des Verstärkerventils 670, wenn das Verstärkerventil 670 sich in einem nicht-betätigten Zustand befindet, führt zu einem Druckverlust im MPA 656. Die Pumpe 180 würde anschließend intermittierend betätigt, um den Druck im MPA 656 aufrechtzuerhalten, wofür letzendlich durch den Motor benötigte Energie verbraucht wird. Wenn das N/C-MPA-Ventil 680 sich in einer geschlossenen Position befindet, ist das Verstärkerventil 670 vom durch den MPA 656 und die Pumpe 652 ausgeübten Druck getrennt, was ansonsten zu einem Leckverlust führen könnte. Infolgedessen kann das Verstärkerventil 670 mit niedrigeren Toleranzen hergestellt werden, wodurch schließlich die Kosten des Verstärkerventils 670 gesenkt und der Energieverbrauch wesentlich minimiert wird, weil der Motor 654 nicht so häufig aktiviert werden muss, um den sich entleerenden MPA 656 aufzufüllen.
Das System 500 weist ferner ein erstes Basisbremsventil 690 und ein zweites Basisbremsventil 692 auf. Die Basisbremsventile 690 und 692 können solenoidbetätigte Dreiwegeventile sein. Das erste Basisbremsventil 690 weist einen Port 690a auf, der mit dem Kanal 599 in Fluidkommunikation steht, der mit der ersten Ausgangskammer 590 in Fluidkommunikation steht. Ein Port 690b steht in Fluidkommunikation mit dem Verstärkerkanal 672. Ein Port 690c steht in Fluidkommunikation mit einem Kanal 700, der mit den Radbremsen 506a und 506b selektiv in Fluidkommunikation steht. Das zweite Basisbremsventil 692 weist einen Port 692a auf, der mit dem Kanal 608 in Fluidkommunikation steht, der mit der zweiten Ausgangskammer 600 in Fluidkommunikation steht. Ein Port 692b steht in Fluidkommunikation mit dem Verstärkerkanal 672. Ein Port 690c steht in Fluidkommunikation mit einem Kanal 702, der mit den Radbremsen 506c und 506d selektiv in Fluidkommunikation steht.
Das System 500 weist ferner verschiedene Ventile zum Ermöglichen gesteuerter Bremsvorgänge auf, z. B. einer ABS-, einer Traktionssteuerungs-, einer Fahrzeugstabilitätssteuerungs- und einer zuschaltbaren regenerativen Bremsfunktion. Eine erster Ventilsatz weist ein Zufuhrventil 710 und ein Ablassventil 712 auf, die mit dem Kanal 700 in Fluidkommunikation stehen, um in Zusammenwirkung vom Verstärkerventil 670 empfangenes Bremsfluid der ersten Radbremse 506a zuzuführen, und um in Zusammenwirkung unter Druck stehendes Bremsfluid von der ersten Radbremse 506a zu einem Speicherbehälterkanal 711 abzuleiten, der mit dem Speicherbehälterkanal 609 in Fluidkommunikation steht. Ein zweiter Ventilsatz weist ein Zufuhrventil 714 und ein Ablassventil 716 auf, die mit dem Kanal 700 in Fluidkommunikation stehen, um in Zusammenwirkung vom Verstärkerventil 670 empfangenes Bremsfluid der zweiten Radbremse 506b zuzuführen, und um in Zusammenwirkung unter Druck stehendes Bremsfluid von der zweiten Radbremse 506b zum Speicherbehälterkanal 711 abzuleiten. Ein dritter Ventilsatz weist ein Zufuhrventil 718 und ein Ablassventil 720 auf, die mit dem Kanal 702 in Fluidkommunikation stehen, um in Zusammenwirkung vom Verstärkerventil 670 empfangenes Bremsfluid der dritten Radbremse 506c zuzuführen, und um in Zusammenwirkung unter Druck stehendes Bremsfluid von der dritten Radbremse 506c zum Speicherbehälterkanal 711 abzuleiten. Ein vierter Ventilsatz weist ein Zufuhrventil 722 und ein Ablassventil 724 auf, die mit dem Kanal 702 in Fluidkommunikation stehen, um in Zusammenwirkung vom Verstärkerventil 670 empfangenes Bremsfluid der vierten Radbremse 506d zuzuführen, und um in Zusammenwirkung unter Druck stehendes Bremsfluid von der vierten Radbremse 506d zum Speicherbehälterkanal 711 abzuleiten.
Nachstehend wird die Funktionsweise des Bremssystems 500 beschrieben. 10 zeigt das Bremssystem 500 während eines normalen Bremsvorgangs mit Bremskraftverstärkung (einer typischen Bremsbedingung). Während eines Verstärkungsvorgangs wird das Bremspedal 536 durch den Fahrer des Fahrzeugs gedrückt. Das Bremspedal 536 ist mit einem Hubsensor 713 zum Erzeugen eines Signals, das einen Hubweg des primären Kolbens 526 anzeigt, und zum Zuführen des Signals zu einem (nicht dargestellten) Steuermodul gekoppelt. Das Steuermodul empfängt verschiedene Signale, verarbeitet Signale und steuert den Betrieb verschiedener Komponenten des Bremssystems 500 in Antwort auf die empfangenen Signale. Während eines normalen Bremsvorgangs werden die Druckquelle 650 und das Verstärkerventil 670 betätigt, um innerhalb des Kanals 672 einen Verstärkungsdruck zum Betätigen der Radbremsen 506a–d bereitzustellen. Der Kanal 672 führt den Kanälen 700 und 702 über die aktivierten Basisbremsventile 690 und 692 unter Druck stehendes Fluid zu. Unter bestimmten Fahrtbedingungen kommuniziert das Steuermodul mit einem (nicht dargestellten) Antriebsstrangsteuermodul und anderen zusätzlichen Bremscontrollern des Fahrzeugs, um gemäß modernen Bremssteuerungsschemata (z. B. Antiblockier-Bremsung (AB), Traktionssteuerung (TC), Fahrzeugstabilitätssteuerung (VDC) und zuschaltbare regenerative Bremsfunktion) einen koordinierten Bremsvorgang bereitzustellen.
Während eines normalen Bremsvorgangs mit Bremskraftverstärkung wird die durch Drücken des Bremspedals erzeugte Strömung von unter Druck stehendem Fluid vom Hauptzylinder 510 in den Pedalsimulator 610 geleitet. Die Basisbremsventile 690 und 692 werden auf ihre in 10 dargestellte Positionen aktiviert, um die Fluidströmung von den Kanälen 599 und 608 über die Ventile 690 und 692 zu verhindern. D. h., eine Bewegung der Eingangsstange 538 verursacht eine Bewegung des primären Kolbens 526 in den 9 und 10 betrachtet nach rechts. In der primären Kammer 580 wird Druck aufgebaut, und Fluid strömt über den Kanal 588 in die Druckkammer 618 der Pedalsimulatoreinheit 610. Die Druckkammer 618 expandiert durch eine weitere Bewegung des Bremspedals und des primären Kolbens 526. Eine Anfangsbewegung des primären Kolbens 526 verursacht eine Bewegung des ersten und des zweiten Ausgangskolbens 530 und 532 nach rechts durch die über die Federn 568 und 570 übertragene Kraft. Der erste und der zweite Ausgangskolben 530 und 532 werden sich über eine relativ kleine Strecke bewegen, bis die Ausgleichseinheiten 594 und 604 die Fluidkommunikation zwischen den Druckkammern 590 und 600 zum Speicherbehälter 512 unterbrechen. Eine weitere Bewegung des primären Kolbens 526 wird aufgrund der hydraulischen Blockierung in den Kanälen 599 und 608 durch Schließen der Basisbremsventile 690 und 692 keine Bewegung des ersten und des zweiten Ausgangskolbens 530 und 532 verursachen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Fluidströmung von der primären Kammer 580 zum Speicherbehälter 512 unterbrochen wird, sobald ein Port 553 sich an der Dichtung 552 vorbei bewegt hat. Daher kann die Dichtung 552 als ein Absperrventil funktionieren. Vor der Bewegung des primären Kolbens 526 steht die primäre Kammer 580 über einen Kanal 555 und den Port 553 in Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 512.
Eine anfängliche Bewegung des Kolbens 612 des Pedalsimulators 610 in 10 betrachtet nach rechts drückt die Feder 626 zusammen, bis die Manschette 622 erneut am Kolben 612 anliegt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Feder 628, die eine höhere Federrate hat als die Feder 626, ebenfalls geringfügig zusammengedrückt werden kann. Eine weitere Bewegung des Kolbens 612 drückt die Feder 628 zusammen. Daher entspricht die Pedalkraft in der Anfangsphase allgemein der Federrate der Serienschaltung aus der Feder 626 und der Feder 628. Wenn die Manschette 622 erneut am Kolben 612 anliegt, entspricht die Pedalkraft allgemein der Federrate der Feder 628. Es wird darauf hingewiesen, dass die Pedalkraft auch von anderen Federn im Hauptzylinder 510 abhängen kann.
11 zeigt das Bremssystem 500 für den Fall, dass ein elektrischer Energieverlust auftritt. Im Fall einer elektrischen Störung im Bremssystem ermöglicht das Bremssystem 500 eine manuelle Betätigung oder ein manuelles Durchdrücken der Bremse. Während einer elektrischen Störung kann der Betrieb des Motor 654 unterbrochen sein, so dass die Pumpe 652 kein unter Druck stehendes Hydraulikbremsfluid erzeugt. Außerdem könnte das Verstärkerventil 670 auf einen deaktivierten Zustand zurückkehren, wenn es aktiviert ist. In dieser Situation führt die Hochdruckquelle 650 kein unter Druck stehendes Fluid zu, so dass das Verstärkerventil 670 kein unter Druck stehendes Fluid im Kanal 672 bereitstellt. Die Basisbremsventile 690 und 692 werden auf die in 11 dargestellten Positionen bewegt, wodurch die Fluidströmung vom Kanal 672 zu den Kanälen 700 und 702 unterbrochen wird. In diesen Positionen ermöglichen die Basisbremsventile 690 und 692 eine Fluidströmung von den Kanälen 599 und 608 zu den Kanälen 700 bzw. 702. Daher kann der Hauptzylinder 510 nun ein manuelles Durchdrücken zum Aktivieren der Fluidkanäle 700 und 702 zum Betätigen der Radbremsen 506a–d ermöglichen.
Während des manuellen Durchdrückens werden sich der erste und der zweite Ausgangskolben 530 und 532 nach rechts bewegen, um die Kammern 590 und 600 unter Druck zu setzen. Nach einem ausreichenden Hubweg werden die Dichtungen 572 und 576 sich an den Öffnungen zu den Kanälen 630 vorbei bewegen, wodurch eine Fluidströmung von der Speicherkammer 620 des Pedalsimulators in den Speicherbehälter 512 verhindert wird. Daher können die Dichtungen 572 und 576 als Absperrventile funktionieren. Das Fluid in der primären Kammer 580 ist nun blockiert, und eine Bewegung des primären Kolbens 526 wird eine Bewegung des ersten und des zweiten Ausgangskolbens 530 und 532 verursachen.
Gemäß einem anderen Beispiel eines Störungszustands des Bremssystems 500 kann die Hochdruckquelle 650 ausfallen, wie unter Bezug auf 11 erläutert wurde, und kann außerdem der Druck in einer der Druckkammern 590 oder 600 z. B. aufgrund eines Versagens der Dichtung 574 oder 578 auf null oder auf den Speicherbehälterdruck absinken. Bei dieser manuellen Durchdrücksituation wird der Druck in der anderen, nicht ausgefallenen Druckkammer 590 oder 600 etwa dem doppelten Druck entsprechen, wenn der Hauptzylinder derart konstruiert wäre, dass jede der Dichtflächen der Ausgangskolben 630 und 632 (allgemein an den Dichtungen 572 und 576) der Hälfte der Dichtfläche des primären Kolbens 526 (allgemein an der Dichtung 552) gleicht. In diesem Störungszustand wird der ausgefallene Ausgangskolben 530 oder 532 den primären Kolben 526 aufgrund der Zusammenwirkung zwischen den Schultern 560 und 566 und der erweiterten Köpfe 556 und 562 anziehen.
12 zeigt eine detaillierte Querschnittansicht des im System 500 verwendbaren Hauptzylinders 510. Die in 12 dargestellte Hauptzylindereinheit hat eine ähnliche Struktur und Funktion wie der in 8 dargestellte Hauptzylinder 510, so dass für Komponente mit ähnlichen Funktionen ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, obwohl ihre Strukturen verschieden sein können. Wie vorstehend erwähnt wurde, weist der primäre Kolben 526 einen Schlitz 558 und einen Schlitz 564 (z. B. einen oberen und einen unteren Schlitz) zum Aufnehmen erweiterter Köpfe 556 und 562 des ersten und des zweiten Ausgangskolbens 530 und 532 auf. Schultern 560 und 566 halten die erweiterten Köpfe 556 und 562. Für Montagezwecke können die erweiterten Köpfe 556 und 562 in jeweilige laterale Schlitze 558 und 564 eingesetzt werden. Dann kann die Kombination aus dem primären Kolben 526 und dem ersten und dem zweiten Ausgangskolben 520 und 532 in das Innere des Gehäuses 514 eingesetzt werden. Der primäre Kolben 526 weist ein am weitesten rechts angeordnetes Ende 515 auf, das an den Federn 568 und 570 anliegt.
In der in 12 dargestellten Ausführungsform kann der Halter 540 durch sich in der Umfangsrichtung erstreckende integrale Finger 541, die auf dem Halter 540 ausgebildet sind und gegen die im primären Kolben 526 ausgebildete Schulter 543 einrasten, in der Öffnung 542 des primären Kolbens 526 gehalten werden. Die Feder 544 kann als Stapel von Tellerfedern ausgebildet sein. Die Feder 544 hat vorzugsweise eine höhere Federrate als die Federn 568 und 570, die vorzugsweise eine höhere Federrate haben als die Federn 596 und 606.
13 zeigt eine graphische Darstellung einer möglichen Pedalkraft und eines Simulationsdrucks als Funktion des Pedalweges für verschiedene hierin diskutierte Bremssysteme, z. B. das Bremssystem 500. Es wird darauf hingewiesen, dass bei einem Pedalweg von etwa 4,2 mm eine Steigungsänderung auftritt. Diese Steigungsänderung entspricht allgemein der Betätigung der Ausgleichseinheiten 594 und 604. Eine Steigungsänderung bei etwa 6,3 mm entspricht allgemein dem Schließen des primären Ports 533 durch die Dichtung 552 des primären Kolbens 526. Eine andere Steigungsänderung tritt allgemein bei 24 mm auf und entspricht allgemein dem Kontakt der Manschette 622 mit dem Kolben 612 der Pedalsimulatoreinheit 610. Eine weitere Steigungsänderung tritt allgemein bei etwa 61 mm Pedalweg auf und entspricht dem Kontakt des primären Kolbens 526 mit dem ersten und dem zweiten Ausgangskolben 530 und 532. Die letzte Steigungsänderung bei etwa 65 mm stimmt allgemein mit dem Durchschlagen der Tellerfedern 544 überein. Ein Vorteil dieser Konstruktion des Hauptzylinders 510 ist, dass das elektronische Steuermodul dafür konfiguriert sein kann, alle oder die meisten der vorstehenden Steigungsänderungen zu erfassen, so dass spezifische Probleme innerhalb des Hauptzylinders 510 des Bremssystems 500 bestimmt werden können, wenn beispielsweise eine oder mehrere Steigungsänderungen nicht erfasst werden. Daher sind verschiedene Störungsmodi oder -betriebe erfassbar, auch wenn der Fahrer durch eine Rückkopplung über das Bremspedal nicht in der Lage ist, irgendein Problem zu erfassen.
14 zeigt eine Querschnittansicht einer Ausführungsform eines MPA 800 (Mitteldruckspeicher), der in einem beliebigen der vorstehend beschriebenen Bremssysteme verwendbar ist. Der MPA 800 ist in einem Gehäuse 802 montiert, z. B. in einem Gehäuse einer Hydrauliksteuereinheit oder eines Hydraulikaggregats, wie vorstehend beschrieben wurde. Eine schalenförmige Abdeckung 804 umgibt die Komponenten des MPA 800. Die schalenförmige Abdeckung 804 kann durch eine Sicherungsringeinheit 806 auf dem Gehäuse 802 gehalten werden. Eine ringförmige Dichtung 808 dichtet die Abdeckung 804 auf dem Gehäuse 802. Das Gehäuse 802 weist einen Entlüftungskanal 810 auf, der durch eine Entlüftungskappe 812 abgedeckt ist. Die Entlüftungskappe 812 kann als Einwege-Absperrventil funktionieren, das die Freigabe von Luft, Fluid oder anderen Gasen vom Inneren der Abdeckung 804 ermöglicht. Das Gehäuse 802 weist ferner eine Öffnung 814 auf, die ein Ende eines Kolbens 816 aufnimmt. Das Ende des Kolbens 816 steht mit den Wänden der Öffnung 814 über Dichtungen 818 und 819 in Dichteingriff. Der Kolben 816 ist allgemein während eines Betriebs des MPA 800 relativ zum Gehäuse 802 fixiert.
Für Erläuterungszwecke wird beschrieben, dass der MPA 800 als der MPA 424 im System 400 von 6 verwendet wird, es sollte jedoch klar sein, dass der MPA 800 in einem beliebigen geeigneten Bremssystem, wie sie beispielsweise hierin beschrieben sind, verwendet werden kann. Daher weist das Gehäuse 802 einen Kanal auf, der dem mit dem Speicherbehälter 18 in Fluidkommunikation stehenden Kanal 436 entspricht. Das Gehäuse 802 weist einen anderen Kanal auf, der dem mit dem Vorrangventil 426 in Fluidkommunikation stehenden Kanal 430 entspricht. Der Kolben 816 weist einen darin ausgebildeten mittleren Durchgang 820 auf, der mit dem Kanal 436 in Fluidkommunikation steht. Der mittlere Durchgang 820 definiert eine Blende 822 und einen Sitz 824. Ein lateraler Durchgang 826 steht in Fluidkommunikation mit dem mittleren Durchgang 820 und erstreckt sich zu einer Außenzylinderfläche des Kolbens 816 zwischen einem Paar Lippendichtungen 830 und 832, die in im Kolben 820 ausgebildeten Nuten montiert sind. Der Kolben 816 weist ferner einen Durchgang 834 auf, der über einen ringförmigen Filter 832 mit dem Kanal 830 in Fluidkommunikation steht. Das andere Ende des Kolbens 816 weist eine mittlere Öffnung 836 auf. Der Sitz 824 ist zwischen der mittleren Öffnung 836 und dem mittleren Durchgang 820 angeordnet.
Der MPA weist ferner einen Käfig 840, eine Buchse 842 und eine Feder 844 auf. Die Buchse 842 hat eine umgekehrte Schalenform mit einer inneren Öffnung 846, die den Kolben 816 aufnimmt. Die Buchse 842 steht in Gewindeeingriff mit den Lippendichtungen 830 und 832 und ist auf dem Kolben 816 gleitend angeordnet. Die Buchse 842 weist einen Flansch 848 auf. Ein Ende der Feder steht mit dem oberen Abschnitt der Abdeckung 804 in Eingriff, und das andere Ende der Feder 844 steht mit dem Flansch 848 in Eingriff, um die Buchse 842 in 14 betrachtet nach unten vorzuspannen. Die Buchse 842 weist eine abgestufte Durchgangsöffnung 850 auf, die einen oberen Abschnitt des Käfigs 840 aufnimmt. Der untere Abschnitt des Käfigs 840 ist in der mittleren Öffnung 836 des Kolbens 816 angeordnet. Eine ringförmige Dichtung 852 ist auf dem oberen Abschnitt des Käfigs 840 angeordnet und steht mit den Wänden der Öffnung 850 der Buchse 842 in Eingriff. Der Käfig 840 weist eine abgestufte Durchgangsöffnung 860 auf, die eine Schulter 862 definiert. Ein Stift 870 ist in der Öffnung 860 angeordnet. Ein Ende des Stifts 870 weist ein Ventilelement 872 in der Form eines kugelförmigen Endes auf, das mit dem Sitz 824 des Kolbens 816 in Eingriff steht. Das andere Ende des Stifts 870 weist einen sich nach außen erstreckenden Flansch 874 auf. Der Stift 870 kann durch eine Einpresskugel 876 in der Öffnung 860 gehalten werden.
Im Betrieb expandiert die zwischen dem Kolben 816 und der Buchse 842 definierte Druckkammer 880, wenn die Buchse 842 durch Zufuhr von Fluid über den Kanal 420 und den Durchgang 834 nach oben bewegt wird. Der Käfig 840 bewegt sich mit der Buchse 842. Der Käfig 840 ist über den Reibungseingriff der Dichtung 852 mit der Buchse 842 verbunden. Durch eine Bewegung der Buchse 842 wird die Feder 844 zusammengedrückt, wodurch ein Druck in der Kammer 880 erzeugt wird. Der MPA 800 hält vorzugsweise einen Druck innerhalb eines gewünschten Bereichs von beispielsweise 30–80 Bar aufrecht. Alternativ kann der MPA 800 einen anderen Betriebsdruckbereich haben. Der MPA 800 weist zwei Umgehungsfunktionen auf, die die Kammer 880 zum Speicherbehälter entleert, wenn ein oder mehrere vorgegebene Druckpegel innerhalb der Kammer 880 erreicht werden. Die erste oder Hauptumgehungsfunktion (Ventil) tritt auf, wenn die Buchse 842 in einem ausreichenden Maß nach oben bewegt wird, wie in 14 dargestellt ist, so dass die Schulter 862 des Käfigs 840 an den Flansch 874 des Stifts 870 anstößt, wodurch der Stift 870 angehoben wird. Das Anheben des Stifts 870 veranlasst, dass das Ventilelement 872 vom Sitz 824 angehoben wird, wodurch eine Fluidströmung von der Kammer 880 zum mittleren Durchgang 820 und zum Kanal 436 ermöglicht wird, der mit dem Speicherbehälter in Fluidkommunikation steht. Die Umgehungsfunktion hält die Kammer 880 bei einem vorgegebenen Druckpegel.
Der MPA 800 hat eine Zusatzumgehungsfunktion zum Verhindern eines Druckaufbaus im MPA 800, falls die erste Umgehungsfunktion versagt. Wenn beispielsweise der Stift 870 brechen und das Ventilelement 872 gegen den Ventilsitz 824 halten würde, kann sich im MPA 800 ein unerwünschter Druck aufbauen. In dieser Situation bewegt sich die Buchse 842 weiter nach oben, bis das Ende des Käfigs 840 an der Decke der Abdeckung 804 anstößt. Durch eine weitere Bewegung wird veranlasst, dass der Käfig 840 an der Dichtung 852 von der Buchse 842 versetzt wird, wodurch ein Strömungspfad von der Kammer 880 zum Innenraum der Abdeckung 804 entsteht, in dem die Feder 844 aufgenommen ist. Dieses Fluid kann dann über die Entlüftung 810 abgeleitet werden. Die Zusatzumgehungsfunktion trägt dazu bei, zu verhindern, dass sich ein Druck aufbaut, wodurch veranlasst wird, dass die Abdeckung 804 vom Gehäuse 802 versetzt wird.
15 zeigt eine Querschnittansicht einer Ausführungsform eines Basisbremsventils 900, das in einem beliebigen der vorstehend beschriebenen Bremssysteme verwendbar ist. Für Erläuterungszwecke wird beschrieben, dass das Basisbremsventil 900 als das Basisbremsventil 900 im System 10 von 1 verwendet wird, es sollte jedoch klar sein, dass das Basisbremsventil 900 in einem beliebigen geeigneten Bremssystem verwendet werden kann, wie sie beispielsweise hierin beschrieben sind. Das Basisbremsventil 900 ist ein solenoidbetätigtes Dreiwegeventil. Das Ventil 900 ist in einer Öffnung 901 eines Gehäuses 902, z. B. des Blocks der Hydrauliksteuereinheit 12, montiert und steht in Fluidkommunikation mit den Kanälen 260, 324 und 156. Das Ventil 900 weist einen im Gehäuse 902 gehaltenen Körper 904 auf. Der Körper 904 weist eine einen ersten Ventilsitz 908 definierende abgestufte mittlere Öffnung 906 auf. Der Körper 904 weist ein Paar Durchgänge 910 und 912 auf, die sich durch die mittlere Öffnung 906 erstrecken und mit den Kanälen 260 bzw. 324 in Fluidkommunikation stehen. Das Ventil 900 weist einen Anker 920 auf, der sich in 15 betrachtet nach unten bewegt, wenn das Ventil 900 aktiviert wird. Die Bewegung des Ankers 920 veranlasst, dass ein Stift 922 eine Kugel 922 vom ersten Ventilsitz 908 anhebt. Eine Feder 924 spannt die Kugel 922 gegen den Sitz 908 vor. Eine weitere Bewegung des Stifts 922 wird die Kugel 922 gegen einen zweiten Ventilsitz 926 eines Halters 928 drücken. Der Halter 928 weist eine mit dem Kanal 156 in Fluidkommunikation stehende Durchgangsöffnung auf. Wenn die Kugel 922 auf dem ersten Ventilsitz 908 sitzt, verhindert das Ventil 900 die Fluidströmung am Kanal 260, ermöglicht aber eine Fluidströmung zwischen den Kanälen 156 und 324. Wenn die Kugel 922 auf dem zweiten Ventilsitz 926 sitzt, verhindert das Ventil 900 die Fluidströmung am Kanal 156, ermöglicht aber die Fluidströmung zwischen den Kanälen 260 und 324.
Das Ventil 900 kann eine Filter- und Dichtelementkombination 930 aufweisen. Der Halter 928 kann eine Drosselblende 932 zum Drosseln des Fluiddurchflusses aufweisen.
16 zeigt eine Querschnittansicht einer Ausführungsform eines Simulationsventils 1050, das in einem beliebigen der vorstehend beschriebenen Bremssysteme verwendbar ist. Das Simulationsventil 1050 ist in einer im Gehäuse 1002 ausgebildeten Öffnung 1005 aufgenommen. Das Simulationsventil 1050 weist eine Buchse 1200 auf, die ein erstes Ende 1202 und ein zweites Ende 1204 aufweist und eine Achse B definiert. Ein Anker 1206 hat ein erstes Ende 1208 und ein zweites Ende 1210 und ist in der Buchse 1200 gleitend aufgenommen. Das Simulationsventil 1050 weist ferner eine um die Buchse 1200 herum angeordnete Spulenanordnung (nicht dargestellt) auf.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Buchse 1200 als ein Einzelteil aus einem durch einen Tiefziehprozess erhaltenen ferromagnetischem Material ausgebildet. Ein Beispiel eines geeigneten ferromagnetischen Materials ist kohlenstoffarmer Stahl. Es ist jedoch klar, dass nicht unbedingt kohlenstoffarmer Stahl erforderlich ist, sondern dass die Buchse 1200 aus einem beliebigen anderen gewünschten ferromagnetischen Material ausgebildet sein kann.
Die Buchse 1200 weist einen ersten Körperabschnitt 1212 mit einem ersten Durchmesser, einen zweiten Körperabschnitt 1214 mit einem zweiten Durchmesser und einen dritten Körperabschnitt 1216 mit einem dritten Durchmesser auf. Das zweite Ende 1204 der Buchse 1200 weist eine sich radial innen erstreckende erste Schulter 1218 auf, die sich zwischen dem zweiten Körperabschnitt 1214 und dem dritten Körperabschnitt 1216 erstreckt und einen Ventilsitz 1218 definiert. Ein Magnetkern 1220 ist am ersten Ende der Buchse 1200 befestigt, wodurch das erste Ende 1202 der Buchse 1200 verschlossen wird. Der Kern 1220 kann durch eine beliebige Einrichtung, z. B. durch eine einzelne Laserschweißung, am ersten Ende 1202 der Buchse 1200 befestigt werden. Alternativ kann der Kern 1220 durch ein beliebiges anderes gewünschtes Verfahren am ersten Ende 1202 der Buchse 1200 befestigt werden. In der Buchse 1200 sind mehrere Fluiddurchgänge 1205 ausgebildet.
Der Anker 1206 ist in der Buchse 1200 gleitend aufgenommen. In der dargestellten exemplarischen Ausführungsform weist das erste Ende 1208 des Ankers 1206 einen Federhohlraum 1222 auf. Die erste Feder 1224 ist im Hohlraum 1222 angeordnet und bringt den Anker 1206 und den Kern 1220 in Eingriff, um den Anker 1206 und den Ventilkegel 1226 (nachstehend ausführlich beschrieben) zum Ventilsitz 1218 hin zu zwingen, wenn das Simulationsventil 1050 sich in der geschlossenen Position befindet. Wenn der Spuleneinheit Strom zugeführt wird, sind der Anker 1206 und der Ventilkegel 1226 an einer Endposition des Hubweges vom Ventilsitz 1218 entfernt angeordnet, so dass das Simulationsventil 1050 auf eine offene Position (nicht dargestellt) eingestellt ist.
Eine Vertiefung 1228 ist in einer Endfläche des zweiten Endes 1210 des Ankers 1206 ausgebildet. Ein kugelförmiges Ventilteil oder eine Kugel 1230 ist in die Vertiefung 1228 eingepresst. In der dargestellten Ausführungsform ist die Kugel 1230 aus Stahl ausgebildet. Alternativ kann die Kugel 1230 aus einem beliebigen anderen nicht verformbaren Metall oder Nichtmetall ausgebildet sein. In der dargestellten Ausführungsform ist der Anker 1206 in einem Kaltformungsprozess aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet. Ein Beispiel eines geeigneten ferromagnetischen Materials ist kohlenstoffarmer Stahl. Es ist jedoch klar, dass nicht unbedingt kohlenstoffarmer Stahl erforderlich ist, sondern dass der Anker 1206 aus einem beliebigen anderen gewünschten ferromagnetischen Material ausgebildet sein kann.
Der Ventilkegel 1226 ist zwischen dem Anker 1206 und dem Ventilsitz 1218 angeordnet und hat einen allgemein zylinderförmigen Körper 1232 mit einem ersten Ende 1234, einem zweiten Ende 1236 und einer sich durch den Körper erstreckenden Öffnung 1238. Das erste Ende 1234 definiert einen Sitzabschnitt 1240. Eine sich radial außen erstreckende Umfangsschulter 1242 ist in einer Außenfläche des Ventilkegels 1226 zwischen dem ersten Ende 1234 und dem zweiten Ende 1236 definiert. Eine zweite Feder 1244 erstreckt sich zwischen dem zweiten Ende 1210 des Ankers 1206 und der Schulter 1242. Ein sich radial außen erstreckender Umfangsflansch 1245 ist ebenfalls in einer Außenfläche des Ventilkegels 1226 ausgebildet.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Ventilkegel 1226 als ein Einzelteil aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet. Ein Beispiel eines geeigneten Kunststoffmaterials ist Nylon. Es ist jedoch klar, dass nicht unbedingt Nylon erforderlich ist, sondern dass der Ventilkegel 1226 aus einem beliebigen anderen gewünschten Material hergestellt sein kann.
Ein im Wesentlichen schalenförmiger Käfig 1246 hat ein erstes Ende 1248 und ein zweites Ende 1250. Das zweite Ende 1250 des Käfigs 1246 weist eine sich radial innen erstreckende Schulter 1252 auf, die eine Käfigöffnung 1254 definiert. Im Käfig 1246 sind mehrere Fluiddurchgänge 1255 ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform ist der Käfig 1246 als ein Einzelteil durch einen Tiefziehprozess aus einem ferromagnetischen Material hergestellt. Ein Beispiel eines geeigneten ferromagnetischen Materials ist kohlenstoffarmer Stahl. Es ist jedoch klar, dass nicht unbedingt kohlenstoffarmer Stahl erforderlich ist, sondern dass der Käfig 1246 aus einem beliebigen anderen gewünschten ferromagnetischen Material ausgebildet sein kann.
Der Flansch 1245 des Ventilkegels 1226 ist im Käfig 1246 gleitend aufgenommen. Das zweite Ende 1236 des Ventilkegels 1226 erstreckt sich durch die Öffnung 1254 des Käfigs 1246 und steht außerdem in Dichteingriff mit dem Ventilsitz 1218.
Eine elektrische Spule (nicht dargestellt) ist um die Buchse 1200, den Anker 1206 und den Magnetkern 1220 herum angeordnet und induziert selektiv einen magnetischen Fluss im Anker 1206. Weil das Simulationsventil 1050 ein normalerweise geschlossenes Ventil ist, zwingt die erste Feder 1224 den Anker 1206 und den Ventilkegel 1226 in Kontakt mit dem Ventilsitz 1218, wenn der Spuleneinheit des Simulationsventils 1050 kein Strom zugeführt wird, wodurch die Fluidströmung durch das Simulationsventil 1050 blockiert wird. Wenn der Spuleneinheit Strom zugeführt wird, werden der Anker 1206 und der Ventilkegel vom Ventilsitz 1218 weg gezwungen, wodurch eine Fluidströmung durch das Simulationsventil 1050 ermöglicht wird.
Ein sich am Umfang erstreckender innerer Bandfilter 1256 weist ein erstes Ende 1258 und ein zweites Ende 1260 auf und kann um den zweiten Körperabschnitt 1214 der Buchse 1200 herum angeordnet sein. In der dargestellten Ausführungsform weist das zweite Ende 1260 eine Öffnung 1261 auf, durch die sich der dritte Körperabschnitt 1216 erstreckt. Das zweite Ende 1260 des Filters 1256 steht außerdem mit der ersten Schulter 1218 in Eingriff. Es ist jedoch klar, dass ein derartiger Bandfilter 1256 nicht erforderlich ist. Eine Lippendichtung 1262 ist um den dritten Körperabschnitt 1216 des Ventilkegels 1226 zwischen dem Filter 1256 und dem zweiten Ende 1236 des Ventilkegels 1226 angeordnet.
Die Kugel 1230 wirkt als ein Ventildichtungselement und steht mit dem Sitzabschnitt 1240 des Ventilkegels 1226 in Eingriff, wenn das Ventil 1050 sich in der geschlossenen Position befindet (wenn z. B. der Spuleneinheit kein Strom zugeführt wird).
Wenn ein Druckunterschied zwischen der Einlassseite (vergl. Pfeil 1264) und der Auslassseite (vergl. Pfeil 1266) des Gehäuses 1002 relativ klein ist, und wenn die auf den Ventilkegel 1226 wirkende Schließkraft kleiner ist als die durch die zweite Feder 1244 ausgeübte Kraft, wird der Ventilsitz 1218 ohne eine Bewegung des Ventilkegels 1226 relativ zum Anker 1206 geöffnet.
Wenn der Druckunterschied zwischen der Einlassseite und der Auslassseite 1266 des Gehäuses 1002 relativ groß ist, kann die auf den Ventilkegel 1226 wirkende hydraulische Schließkraft größer sein als die durch die zweite Feder 1244 ausgeübte Kraft.
Die Magnetkraft, die zu Beginn der Hubbewegung des Ankers 1206 (in 16 nach oben) klein ist, wird während der Bewegung des Ankers 1206 zum Kern 1220 hin die Vorspannkraft der ersten Feder 1224 und der zweiten Feder 1244 sowie die auf den Anker 1206 wirkende hydraulische Schließkraft überwinden, um den Ventilkegel 1226 (durch Bewegen der Kugel 1230 des Ankers 1206 vom Sitzabschnitt 1240 des Ventilkegels 1226 weg) zu öffnen.
Durch Öffnen des Sitzabschnitts 1240 des Ventilkegels 1226 im Verlauf der Bewegung des Ankers 1206 kann Fluid durch die Öffnung 1238 des Ventilkegels 1226 zur Auslassseite 1266 strömen. Als Ergebnis der Öffnung des Sitzabschnitts 1240 wird der Druckunterschied vermindert und wird die auf den Ventilkegel 1226 wirkende Schließkraft vermindert.
17 zeigt einen Teil einer anderen Ausführungsform einer allgemein durch das Bezugszeichen 1320 bezeichneten Bremspedaleinheit (BPU). Die Bremspedaleinheit 1320 hat eine ähnliche Struktur und Funktion wie die in den 2–4 dargestellte Bremspedaleinheit 20. Unterschiede zwischen den Bremspedaleinheiten 20 und 1320 werden nachstehend beschrieben. Die Bremspedaleinheit 1320 kann mit einem Speicherbehälter, z. B. mit dem Speicherbehälter 18, verbunden sein. Obwohl der Abschnitt der Bremspedaleinheit 1320, der mit dem Speicherbehälter 18 verbunden ist, in 17 nicht dargestellt ist, sollte klar sein, dass die Struktur und Funktion dieses Abschnitts (in 17 des rechten Endes) ähnlich ausgebildet sein kann wie bei der in den 2–4 dargestellten Bremspedaleinheit 20.
Die Bremspedaleinheit 1320 weist ein Gehäuse 1324 mit verschiedenen darin ausgebildeten Öffnungen zum gleitenden Aufnehmen verschiedener zylinderförmiger Kolben und anderer Komponenten auf. In der in 17 dargestellten Ausführungsform wird das Gehäuse 1324 aus einem ersten Abschnitt 1324a und einem zweiten Abschnitt 1324b gebildet. Der erste und der zweite Abschnitt 1324a und 1324b können auf eine geeignete Weise, z. B. durch Befestigungsbolzen, miteinander verbunden sein. Das Gehäuse 1324 weist allgemein eine erste Öffnung 1326, eine zweite Öffnung 1328, eine dritte Öffnung 1330 und eine vierte Öffnung 1332 auf. Die erste und die zweite Öffnung 1326 und 1328 sind im ersten Abschnitt 1324a des Gehäuses 1324 ausgebildet und axial miteinander ausgerichtet. Die zweite Öffnung 1328 hat einen größeren Durchmesser als die erste Öffnung 1326. Die dritte und die vierte Öffnung 1330 und 1332 sind im zweiten Abschnitt 1324b ausgebildet und kommunizieren mit der zweiten Öffnung 1328 mit größerem Durchmesser. Die dritte Öffnung 1330 ist bezüglich der vierten Öffnung 1332 seitlich (oder in 17 betrachtet oben) angeordnet.
Die Bremspedaleinheit 1320 weist ferner einen Eingangskolben 1334, einen Zwischenkolben 1336, einen ersten Ausgangskolben 1338 und einen zweiten Ausgangskolben 1340 auf. Der Eingangskolben 1334 ist in der ersten Öffnung 1326 gleitend angeordnet. Der Zwischenkolben 1336 ist in der zweiten Öffnung 1328 gleitend angeordnet. Der erste Ausgangskolben 1338 ist in der dritten Öffnung 1330 gleitend angeordnet. Der zweite Ausgangskolben 1340 ist in der vierten Öffnung 1332 gleitend angeordnet. Obwohl sie in 17 nicht ganzheitlich dargestellt sind, können der erste und der zweite Ausgangskolben 1338 und 1340 die gleiche Struktur haben wie die Ausgangkolben 38 und 40 der Bremspedaleinheit 20 und auf ähnliche Weise funktionieren.
Ein (nicht dargestelltes) Bremspedal ist über eine Eingangsstange 1345 und ein Verbindungsstück 1346 mit einem ersten Ende 1344 des Eingangskolbens 1334 verbunden. Das Verbindungsstück 1346 steht mit dem ersten Ende 1344 des Eingangskolbens 1334 in Gewindeeingriff und kann einen Sockel 1348 zum Aufnehmen eines kugelförmigen Endes 1350 der Eingangsstange 1344 aufweisen. Der Eingangskolben 1334 weist ein erweitertes zweites Ende 1352 auf, das eine Schulter 1354 definiert. In der in 17 dargestellten Ruhestellung ist die Schulter 1354 des Eingangskolbens etwas beabstandet von einer zwischen der ersten und der zweiten Öffnung 1326 und 1328 des Gehäuses 1324 ausgebildeten Schulter 1356 angeordnet. Eine Außenfläche 1357 des Eingangskolbens 1334 steht mit Lippendichtungen 1358 und 1360 in Eingriff, die in im Gehäuse 1324 ausgebildeten Nuten montiert sind. Einer der Unterschiede zwischen den Bremspedaleinheiten 20 und 1320 ist, dass der Eingangskolben 1334 der Bremspedaleinheit 1320 eine erste und eine zweite kegelstumpfförmige Fläche 1361 und 1363 aufweist. Wie in 18 am besten zu sehen ist, erstreckt sich die erste kegelstumpfförmige Fläche 1361 entlang einer Länge X des Eingangskolbens 1334. Die zweite kegelstumpfförmige Fläche 1363 erstreckt sich entlang einer Länge Y des Eingangskolbens 1334. Aus nachstehend diskutierten Gründen erstrecken sich die erste und die zweite kegelstumpfförmige Fläche 1361 und 1363 bezüglich einer entlang der Länge des Eingangskolbens 1334 definierten Mittelachse Z schräg oder geneigt. Während eines Betriebs der Bremspedaleinheit 1320 bewegt sich der Eingangskolben 1334 entlang der Achse Z. Eine Bewegung des Eingangskolbens 1334 verursacht eine Gleitbewegung der ersten und der zweiten kegelstumpfförmigen Fläche 1361 und 1363 entlang einer Elastomerdichtung 1365. Die Dichtung 1365 ist in einer in einer Wand der ersten Öffnung 1326 ausgebildeten Nut 1367 aufgenommen. Aus weiter unten diskutierten Gründen erweitert sich die Dichtung 1365 aufgrund der geneigt angeordneten ersten und zweiten kegelstumpfförmigen Fläche 1361 und 1363 nach außen, wenn der Eingangskolben 1334 sich in den 17 und 18 betrachtet nach rechts bewegt.
Wie in den 17 und 18 dargestellt ist, weist der Eingangskolben 1334 eine schräge Schulter 1369 auf, die am rechten Ende der zweiten kegelstumpfförmigen Fläche 1363 angeordnet und mit der Außenzylinderfläche 1357 verbunden ist. Wenn die Bremspedaleinheit 1320 sich in einer ”Ruhe”stellung befindet (d. h., wenn das Pedal durch den Fahrer des Fahrzeugs nicht gedrückt ist), liegt die Schulter 1369 an der Dichtung 1365 an und verhindert eine weitere Bewegung des Eingangskolbens 1334 nach links. Anders als die Bremspedaleinheit 20 ist die Bremspedaleinheit 1320 derart konfiguriert, dass durch den Eingriff zwischen dem Sitz 1365 und der schrägen Schulter 1369 ein Zwischenraum zwischen der Schulter 1354 des Eingangskolbens 1334 und der Schulter 1356 des Gehäuses 1324 bereitgestellt wird. Daher wird, wenn der Fahrer das Bremspedal freigibt, der Eingangskolben 1334 durch den Eingriff zwischen der Elastomerdichtung 1365 und der schrägen Schulter 1369 im Vergleich zu einem Metall-Metall-Kontakt der Bremspedaleinheit 20 gedämpft in seine Ruhestellung gebracht. Daher funktioniert die Elastomerdichtung 1365 als verformbarer Dämpfer oder Anschlag zum Dämpfen der Hubbewegung des Eingangskolbens 1334 in seine Ruhestellung. Die Dichtung 1365 kann dazu beitragen, einen heftigen Sprung oder eine heftige Zunahme der zum Starten der Bewegung des Bremspedals durch den Fahrer aufgewendeten Kraft zu verhindern. Natürlich wird die Schulter 1354 weiterhin einen Anschlag für die Bewegung des Eingangskolbens 1334 nach links bereitstellen, wie beispielsweise bei einem Versagen der Dichtung 1365. Obwohl die Dichtung 1365 in der Form eines O-Rings mit einer allgemein kreisförmigen Querschnittsform dargestellt ist, sollte klar sein, dass die Dichtung 1365 eine beliebige geeignete Form haben kann. Beispielsweise könnte die Dichtung 1365 eine Quadring-Dichtung sein. Es sollte auch klar sein, dass die Schulter 1369 nicht schräg ausgebildet sein muss, wie in den 17 und 18 dargestellt ist, sondern eine beliebige geeignete Form haben könnte, die die gewünschten Eingriffs- und Dämpfungseigenschaften in Zusammenwirkung mit einer geeignet geformten Dichtung 1365 ermöglicht.
Der Eingangskolben 1334 weist eine durch das zweite Ende 1352 hindurch ausgebildete mittlere Öffnung 1362 auf. Ein oder mehrere laterale Durchgänge 1364 sind durch den Eingangskolben 1334 hindurch ausgebildet. Die lateralen Durchgänge 1364 erstrecken sich von der mittleren Öffnung 1362 zur Außenfläche 1357 des Eingangskolbens 1334. Wie in 18 dargestellt ist, können sich die lateralen Durchgänge 1364 durch die erste kegelstumpfförmige Fläche 1361 erstrecken. In einer Ausführungsform weist der Eingangskolben 1334 vier laterale Durchgänge 1364 auf, die um 90 Grad um den Umfang des Eingangskolbens 1334 beabstandet sind.
Die Bremspedaleinheit 1320 befindet sich in den 17 und 18 in der Ruhestellung. In der Ruhestellung befinden sich die Durchgänge 1364 des Eingangskolbens 1334 zwischen den Lippendichtungen 1358 und 1360. In dieser Position stehen die Durchgänge 1364 in Fluidkommunikation mit einer durch den ersten Abschnitt 1324a des Gehäuses 1324 ausgebildeten Kanal 1366. Der Kanal 1366 steht auf ähnliche Weise wie die Bremspedaleinheit 20 in Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter. In der Ruhestellung stehen die Durchgänge 1364 auch in Fluidkommunikation mit einem im Gehäuse 1324 ausgebildeten Kanal 1372, der zu einem Absperrventil oder Simulationsventil 1374 führt. Das Simulationsventil 1374 kann elektrisch betätigt sein. Das Simulationsventil 1374 kann auf eine ähnliche Weise betätigt werden wie das vorstehend beschriebene Simulationsventil 74.
Der Zwischenkolben 1336 ist in der zweiten Öffnung 1328 des Gehäuses 1324 gleitend angeordnet. Die Außenwand des Zwischenkolbens 1336 steht mit einer Lippendichtung 1380 in Eingriff, die in einer im Gehäuse 1324 ausgebildeten Nut montiert ist. Der Zwischenkolben 1336 weist ein erstes Ende 1382 mit einem darin ausgebildeten Hohlraum 1384 auf. Ein zweites Ende 1386 des Zwischenkolbens 1336 weist einen darin ausgebildeten Hohlraum 1388 auf. Der Hohlraum 1388 weist einen Boden 1390 auf, der eine Gelenknut 1392 definiert, die als ”kipphebelähnliche” oder ”nockenähnliche” Haltefläche für eine Taumelscheibe 1394 funktioniert.
Die mittlere Öffnung 1362 des Eingangskolbens 1334 und der Hohlraum 1364 des Zwischenkolbens 1336 nehmen verschiedene Komponenten auf, die einen allgemein durch das Bezugszeichen 1400 dargestellten Pedalsimulator definieren. Der Pedalsimulator 1400 kann eine ähnliche Struktur und Funktion haben wie der Pedalsimulator 100 der Bremspedaleinheit 20. Der Pedalsimulator weist eine allgemein durch das Bezugszeichen 1402 bezeichnete Käfigfedereinheit auf und ist durch einen Stift 1404, einen Halter 1406 und eine Simulatorfeder 1408 mit einer niedrigen Federrate definiert. Es wird ein Anschlag 1423 bereitgestellt, der mit dem Halter 1420 integral ausgebildet oder ein daran befestigtes separates Teil sein kann. Der Anschlag 1423 ist mit dem Stift 1404 axial ausgerichtet. Der Anschlag 1423 weist mehrere Tellerfedern 1418 auf (Belleville Washers, Coned Disc Springs oder Cupped Spring Washers), die sich in einem vorgespannten Zustand befinden oder in einem nicht gespannten Zustand montiert sein können.
Der Pedalsimulator 1400 weist ferner eine um den Stift 1404 herum angeordnete Simulatorfeder 1430 mit einer hohen Federrate auf. Die Ausdrücke niedrige Federrate und hohe Federrate werden für Beschreibungszwecke verwendet und sollen nicht im einschränkenden Sinne verstanden werden. Es sollte klar sein, dass die verschiedenen Federn des Pedalsimulators 1400 beliebige geeignete Federkoeffizienten oder Federraten haben können. In der dargestellten Ausführungsform hat die Simulatorfeder 1430 mit einer hohen Federrate vorzugsweise eine höhere Federrate als die Simulatorfeder 1408 mit einer niedrigen Federrate. Ein Trennelement oder eine Buchse 1432 ist in der mittleren Öffnung 1362 des Eingangskolbens 1334 gleitend angeordnet und weist eine Durchgangsöffnung auf, durch die der Stift 1404 sich erstreckt. Ein Ende der Simulatorfeder 1430 mit einer hohen Federrate steht mit der Buchse 1432 in Eingriff. Das andere Ende der Simulatorfeder 1430 mit einer hohen Federrate ist in 17 in einer Nichteingriffsposition und beabstandet von einem Ende des Halters 1406 dargestellt. Eine Kombifeder 1440 ist um den Stift 1404 herum angeordnet. Ein Ende der Kombifeder 1440 steht mit der Buchse 1432 in Eingriff, und das andere Ende der Kombifeder 1440 steht mit einem Bodenabschnitt der mittleren Öffnung 1362 des Eingangskolbens 1334 in Eingriff. Das Gehäuse 1324, der Eingangskolben 1334 (und seine Dichtungen) und der Zwischenkolben 1336 (und seine Dichtungen) definieren allgemein eine Simulationskammer 1444. Die Simulationskammer 1444 steht in Fluidkommunikation mit einem Kanal 1446, der mit dem Simulationsventil 1374 in Fluidkommunikation steht. Im Kanal 1446 ist eine feste Blende 1447 mit vermindertem Durchmesser ausgebildet. In der in 17 dargestellten Ausführungsform ist die feste Blende 1447 in einem Verschluss 1449 ausgebildet, der im Gehäuse 1324 eingeschraubt oder auf andere Weise daran befestigt ist. Die feste Blende 1447 oder mehrere feste Blenden können durch eine beliebige geeignete Weise im Kanal 1446 ausgebildet sein. Die feste Blende 1447 kann vertikal über der Simulationskammer 1444 angeordnet sein, um eine einfache Ableitung von Fluid zur Simulationskammer 1444 zu ermöglichen. Ein Zusatzkanal 1451 ist zwischen dem Kanal 1446 und der Simulationskammer 1444 angeordnet und steht damit in Fluidkommunikation. Der Zwischenkanal 1451 mündet an der Blende 1453 in die erste Öffnung 1326. In der dargestellten Ausführungsform hat die Blende 1453 eine größere Querschnittsfläche als die feste Blende 1447. Es sollte jedoch klar sein, dass die Blenden 1447 und 1453 eine beliebige Querschnittsfläche haben können. Wie nachstehend diskutiert wird, ist der Durchfluss durch die Blende 1453 aufgrund der ersten und der zweiten kegelstumpfförmigen Fläche 1361 und 1363 in der Nähe der Öffnung der Blende 1453 an der Wand der ersten Öffnung 1326 auch von der Position des Eingangskolbens 1334 abhängig.
Nachstehend wird die Funktionsweise der Bremspedaleinheit 1320 beschrieben. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann die Bremspedaleinheit 1320 auf eine ähnliche Wiese betrieben werden wie die in den 2–4 dargestellte Bremspedaleinheit 20 und wird als in Verbindung mit dem Bremssystem 10 von 1 verwendete Bremspedaleinheit beschrieben. Nachstehend werden Unterschiede zwischen den Funktionsweisen der Bremspedaleinheiten 1320 und 20 beschrieben. In der folgenden Beschreibung der Funktionsweise der Bremspedaleinheit 1320 werden ähnliche Funktionen und Betriebsweisen nicht unbedingt wiederholt beschrieben. Die 17 und 18 zeigen die Bremspedaleinheit 1320 in ihrer Ruhestellung. In diesem Zustand drückt der Fahrer das Bremspedal 42 nicht. Außerdem kann in diesem Zustand das Simulationsventil 74 aktiviert sein oder nicht aktiviert sein. Während eines typischen Bremsvorgangs wird das Bremspedal 42 durch den Fahrer des Fahrzeugs gedrückt. Das Bremspedal 42 ist mit dem Hubsensor 240 verbunden, um ein Signal zu erzeugen, das den Hubweg des Eingangskolbens 1334 anzeigt, und das Signal einem (nicht dargestellten) elektronischen Steuermodul zuzuführen. Während eines normalen Bremsvorgangs mit Bremskraftverstärkung wird die durch Drücken des Bremspedals 42 erzeugte Strömung von unter Druck stehendem Fluid von der Bremspedaleinheit 1320 in die Pedalsimulatoreinheit 1400 geleitet. Das Simulationsventil 1374 wird betätigt, um Fluid durch das Simulationsventil 1374 von der Simulationskammer 1444 zum Speicherbehälter zu leiten. Es wird darauf hingewiesen, dass die Fluidströmung von der Simulationskammer 1444 zum Speicherbehälter 18 unterbrochen ist, wenn die Durchgänge 1364 sich an der Dichtung 1360 vorbei bewegt haben. Vor der Bewegung des Eingangskolbens 1334, wie in 17 dargestellt ist, steht die Simulationskammer 1444 in Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 18. Eine Bewegung der Eingangsstange 1345 durch das Pedal 42 verursacht eine Bewegung des Eingangskolbens 1334 in den 17 und 18 betrachtet nach rechts. Eine Anfangsbewegung des Eingangskolbens 1334 verursacht durch die Simulatorfeder 1408 mit einer niedrigen Federrate eine Bewegung des Zwischenkolbens 1336 und wird die dem ersten und dem zweiten Ausgangskolben 1338 und 1340 zugeordneten mittleren Ventileinheiten schließen, wodurch eine weitere Bewegung der Kolben 1338 und 1340 verhindert wird. Wenn der Eingangskolben 1334 sich in den 17 und 18 betrachtet weiter nach rechts bewegt, werden verschiedene Federn der Pedalsimulatoreinheit 1400 zusammengedrückt, wodurch eine Rückkopplungskraft für den Fahrer des Fahrzeugs bereitgestellt wird.
Während der Bewegung des Eingangskolbens 1334 nach rechts bezüglich eines allgemein stationären Zwischenkolbens 1336, z. B. während eines normalen Bremsvorgangs, bei dem die Simulationskammer 1444 nicht hydraulisch blockiert ist, wird die Dichtung 1365 radial nach außen in die Nut 1367 bewegt. Während dieser Bewegung des Eingangskolbens 1334 nach rechts wirken radial nach außen gerichtete Kräfte auf die Dichtung 1365, so dass diese sich erweitert oder dehnt, aber immer noch in der Nut 1367 eingeschlossen ist. Diese Verformung oder Dehnung führt zu einer Erhöhung der Reibungskräfte während der Bewegung des Eingangskolbens 1334, die durch Druck-Reaktionskräfte der Dichtung 1365 gegen die kegelstumpfförmigen Flächen 1361 und 1363 verursacht wird. Aufgrund der Kegelstumpfform der Flächen 1361 und 1363 des Eingangskolbens 1334 nehmen die Reibungskräfte zu, wenn der Eingangskolben 1334 sich in den 17 und 18 nach rechts bewegt. Daher nimmt, wenn der Eingangskolben 1334 sich in den 17 und 18 nach rechts bewegt, der Reibungsgrad zu, je weiter der Eingangskolben vorwärtsbewegt wird. Das Querschnittsprofil oder die Steigungen der kegelstumpfförmigen Flächen 1361 und 1363 können derart konfiguriert oder ausgeformt sein, dass eine gewünschte zunehmende Hysterese bereitgestellt wird, so dass die Reibung mit zunehmendem Hubweg des Eingangskolbens 1334 zunimmt. Beispielsweise kann der Winkel oder die Steigung der kegelstumpfförmigen Flächen 1361 und 1363 derart konfiguriert sein, dass das ”Pedalgefühl” eines herkömmlichen Unterdruckverstärkungssystems nachgeahmt wird. Obwohl die Ausführungsform des Eingangskolbens 1334 zwei kegelstumpfförmige Flächen mit verschiedenen Steigungswinkeln aufweist, kann das Profil des Eingangskolbens 1334 in einer beliebigen geeigneten Form ausgebildet sein, durch die eine gewünschte Rückkopplungskraft bereitgestellt wird. Beispielsweise müssen die kegelstumpfförmigen Flächen 1361 und 1363 (in einem Querschnittprofil) nicht geradlinig sein, wie in den 17 und 18 dargestellt ist, sondern können eine gekrümmte Form haben. Eine gekrümmte Kegelstumpfform kann jedoch schwieriger und teurer herstellbar sein, so dass eine kegelstumpfförmige Fläche mit einer einzelnen oder mit mehreren geradlinigen Steigungen ausreichend sein kann, um ein gewünschtes Kraftprofil zu erhalten. In der dargestellten Ausführungsform wird dies durch zwei geradlinige Steigungen erzielt, wobei die erste kegelstumpfförmige Fläche 1361 bezüglich der Außenzylinderfläche 1357 geringfügig schräg oder geneigt ist und die zweite kegelstumpfförmige Fläche 1363 einen größeren Neigungswinkel hat als die erste kegelstumpfförmige Fläche 1361.
Gegebenenfalls kann die Bremspedaleinheit 1320 dafür konfiguriert sein, eine Anfangsbewegung des Eingangskolbens 1334 bereitzustellen, so dass die Dichtung 1365 noch nicht mit der zweiten kegelstumpfförmigen Fläche 1363 in Eingriff steht. Die Konfiguration und Größe der Dichtung 1365, der Nut 1367, der zweiten kegelstumpfförmigen Fläche 1363 und der schrägen Schulter 1369 können derart sein, dass beispielsweise vor dem Eingriff zwischen der Dichtung 1365 und der zweiten kegelstumpfförmigen Fläche 1363 ein Hubweg von 2 mm möglich ist. Die Konfiguration kann beispielsweise derart sein, dass die Reaktionskräfte oder das Pedalgefühl eines herkömmlichen vakuumunterstützten Bremssystems nachgeahmt werden.
Die Bremspedaleinheit 1320 stellt außerdem während eines normalen Bremsvorgangs mit Bremskraftverstärkung eine Dämpfungswirkung bereit. Beispielsweise begrenzt bei einer impulsförmigen Bremsenbetätigung, bei der der Fahrer das Bremspedal 42 auf eine schnelle und kraftvolle Weise drückt, die feste Blende 1447 den Fluiddurchfluss zwischen der Simulationskammer 1444 und dem Speicherbehälter über den Kanal 1446, wodurch die Vorwärtsbewegung des Eingangskolbens 1334 behindert wird. Außerdem stellt die Blende 1453 eine zusätzliche oder sekundäre Dämpfung bereit, wenn Fluid zwischen der Simulationskammer 1444 und dem Speicherbehälter strömt. Diese zusätzliche oder sekundäre Dämpfung stellt jedoch eine progressive Dämpfung dahingehend bereit, dass der Dämpfungsgrad mit zunehmendem Pedalweg zunimmt, weil ein Port oder eine Durchlassöffnung 1455 der Blende 1453 zur ersten Öffnung 1326 durch die Neigungsseiten der kegelstumpfförmigen Flächen 1361 und 1363 abgedrosselt wird. Wenn der Eingangskolben 1334 sich in den 17 und 18 betrachtet weiter nach rechts bewegt, nähern sich die kegelstumpfförmigen Flächen 1361 und 1363 der Duchlassöffnung 1455 der Blende 1453, wodurch der Fluiddurchfluss durch die Durchlassöffnung weiter begrenzt wird. Die Größen und Abmessungen der Blende 1453 und der kegelstumpfförmigen Flächen 1361 und 1363 können derart angepasst oder konfiguriert sein, dass ein gewünschtes progressives Dämpfungsprofil erhalten wird.
Ein anderer Unterschied zwischen den Bremspedaleinheiten 20 und 1320 ist, dass die Bremspedaleinheit 1320 anders als die in den 2–4 dargestellte Bremspedaleinheit 20 keine Absperrventileinheit 320 aufweist. Die Absperrventileinheit 320 stellt eine Umgehung vom Speicherbehälter zum Simulationsventil 74 bereit. Die Absperrventileinheit 320 kann eliminiert werden, weil der Abstand zwischen der zweiten kegelstumpfförmigen Fläche 1363 und der Blende 1453 in der Anfangsphase der Bewegung des Eingangskolbens 1334 relativ groß ist.
Obwohl für die durch das Bezugszeichen 1365 bezeichnete O-Ring-Struktur der Ausdruck ”Dichtung” verwendet wird, sollte klar sein, dass die Dichtung 1365 für Strukturen innerhalb der Bremspedaleinheit 1320 nicht unbedingt Dichtungseigenschaften bereitstellen muss. Beispielsweise könnte die Dichtung 1365 als eine andere Elastomer- oder federähnliche Einrichtung konfiguriert sein, die in einem anderen Abschnitt der Bremspedaleinheit 1320 angeordnet ist, während sie trotzdem während des Hubwegs des Eingangskolbens 1334 progressive Kraft- und/oder Dämpfungseigenschaften bereitstellt.
19 zeigt eine andere Ausführungsform eines allgemein durch das Bezugszeichen 1500 bezeichneten Fahrzeugbremssystems. Ähnlich wie im vorstehend beschriebenen Bremssystem kann das Bremssystem 1500 geeignet für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern und einer Radbremse für jedes Rad, verwendet werden. Außerdem kann das Bremssystem 1500 andere Bremsfunktionen aufweisen, wie beispielsweise eine Antiblockierbrems(ABS)funktion oder andere Schlupfregelungsmerkmale, und eine zuschaltbare regenerative Bremsfunktion, um das Fahrzeug effektiv abzubremsen. Das Bremssystem 1500 hat hinsichtlich einiger Aspekten eine ähnliche Funktion und Struktur wie die vorstehend beschriebenen Bremssysteme, z. B. das in 7 dargestellte Bremssystem 460.
Das Bremssystem 1500 weist allgemein eine Hydrauliksteuereinheit 1512 und eine Block- oder Hydraulikaggregateinheit 1514 auf. Die Hydrauliksteuereinheit 1512 weist eine Bremspedaleinheit 1520 auf, die eine ähnliche Struktur und Funktion hat wie die vorstehend beschriebene Bremspedaleinheit 20 (oder eine beliebige andere der hierin beschriebenen Bremspedaleinheiten). Die Hydrauliksteuereinheit 1512 weist ein Simulationsventil 1574 auf, das eine ähnliche Struktur und Funktion haben kann wie das vorstehend beschriebene Simulationsventil 74.
Einer der Unterschiede zwischen den Systemen 460 und 1500 ist, dass das Bremssystem 1500 eine andere Pumpeneinheit 1530 aufweist. Ähnlich wie die vorstehend beschriebene Pumpeneinheit 262 kann die Pumpeneinheit 1530 mehrere, z. B. sechs, Kolben aufweisen, wie in 19 dargestellt ist. Die Pumpeneinheit 1530 kann in ein Paar Dreikolben-Untereinheiten 1530a und 1530b konfiguriert sein, mit denen ein oder zwei Motoren 1432 verbunden sind. Die Untereinheiten 1530a und 1530b können beispielsweise vollständig getrennt voneinander konfiguriert sein, wobei ein separater Motor drei Kolben antreibt, oder können derart konfiguriert sein, dass ein einzelner Motor alle sechs Kolben antreibt. Die Kolben können die gleiche Größe haben, oder die Kolben einer Untereinheit können anders dimensioniert sein als diejenigen der anderen Untereinheit, so dass verschiedene Fluidabgaben bereitgestellt werden. In der in 19 dargestellten Ausführungsform können die Kolben der Untereinheit 1530a einen kleineren Durchmesser haben als die Kolben der Untereinheit 1530b.
Der Bremskreis 1500 weist Pumpenauslasskanäle 1570 und 1572 auf. Der Kanal 1570 steht in Fluidkommunikation mit dem Pumpenauslass der Untereinheit 1530a und mit einem Paar Basisbremsventilen 1536 und 1538. Die Basisbremsventile 1536 und 1538 werden betätigt, um den Fluiddruck in den Kanälen 1540 und 1542 zu den Radbremsen 1516a–1516d auf eine ähnliche Weise zu steuern wie im Bremssystem 10 von 1. Beispielsweise können die Basisbremsventile 1536 und 1538 in ihre in 19 dargestellten Positionen betätigt werden, um beispielsweise während eines manuellen Durchdrückvorgangs eine Fluidströmung von der Bremspedaleinheit 1520 zu ermöglichen. Während eines normalen Bremsvorgangs mit Bremskraftverstärkung können die Basisbremsventile 1536 und 1538 betätigt werden, um eine Fluidströmung vom Kanal 1570 zu ermöglichen. Der Kanal 1572 steht über Kanäle 1544 und 1546 in Fluidkommunikation mit den Radbremsen 1516a und 1516b. Ein Absperrventil 1550 verhindert eine Fluidströmung in Richtung vom Kanal 1542 zum Kanal 1572. Ein Absperrventil 1552 verhindert eine Fluidströmung in Richtung vom Kanal 1540 zum Kanal 1572.
Der Bremskreis 1500 weist ein erstes Verstärkerventil 1560 auf, das mit dem Kanal 1570 und mit einem Speicherbehälterkanal 1561 in Fluidkommunikation steht. Der Speicherbehälterkanal 1561 steht in Fluidkommunikation mit den Pumpeneinlässen und mit dem mit der Bremspedaleinheit 1520 verbundenen Speicherbehälter 1518. Das erste Verstärkerventil 1560 kann ein proportional geregeltes Solenoidventil sein. Das erste Verstärkerventil 1560 kann betätigt werden, um den Druck im Kanal 1570 vom Auslass der Pumpenuntereinheit 1530a z. B. durch Bewegen zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position zum selektiven Ableiten von Fluid zum Speicherbehälterkanal 1561 zu steuern.
Der Bremskreis 1500 weist ein zweites Verstärkerventil 1562 auf, das mit dem Kanal 1572 und dem Speicherbehälterkanal 1561 in Fluidkommunikation steht. Das Verstärkerventil 1560 kann ein proportional geregeltes Solenoidventil sein. Das zweite Verstärkerventil 1562 kann betätigt werden, um den Druck im Kanal 1572 vom Auslass der Pumpenuntereinheit 1530b z. B. durch Bewegen zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position zum selektiven Ableiten von Fluid zum Speicherbehälterkanal 1561 zu steuern.
Während des Betriebs des Bremssystems beispielsweise bei einem normalen Bremsvorgang mit Bremskraftverstärkung kann die Pumpeneinheit 1530 auf verschiedene Weisen betrieben werden. Beispielsweise kann die Pumpeneinheit 1530 auf eine ähnliche Weise wie die Pumpeneinheit 262 von 1 in einem Energiesparmodus betrieben werden, so dass das zweite Verstärkerventil 1562 auf seine offene Position bewegt wird, in der eine Fluidströmung vom Auslass der Pumpenuntereinheit 1530b in einem relativen Niedriglastmodus zwischen den Kanälen 1572 und 1561 zirkuliert. Alternativ können beide Pumpeneinheiten 1530a und 1530b für einen leisen Betrieb der Pumpeneinheit 1530 bei niedrigen Drücken gleichzeitig betrieben werden, wobei die Verstärkerventile 1560 und 1562 auf ihre geschlossenen Positionen eingestellt sind. Ähnlich wie das Bremssystem 10 von 1 werden Zufuhr- und Ablassventile gesteuert, um die gewünschten Druckpegel an den Radbremsen 1516a–d bereitzustellen.
Das Bremssystem 1500 kann, wie in 19 dargestellt ist, verschiedene Drucksensoren zum Überwachen der Druckpegel in verschiedenen Kanälen aufweisen. Das Bremssystem 1500 kann auch dafür konfiguriert sein, eine Diagnose auszuführen, um zu bestimmen, ob verschiedene Komponenten des Bremssystems 1500 geeignet funktionieren. Beispielsweise könnte eine Diagnose ausgeführt werden, wenn die Absperrventile 1550 und 1552 geeignet funktionieren, so dass jegliche Fluidlecks durch diese hindurch erfasst werden.
20 zeigt eine andere Ausführungsform eines allgemein durch das Bezugszeichen 1600 bezeichneten Fahrzeugbremssystems. Ähnlich wie die vorstehend beschriebenen Bremssysteme kann das Bremssystem 1600 geeignet für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern und einer Radbremse für jedes Rad, verwendet werden. Außerdem kann das Bremssystem 1600 andere Bremsfunktionen aufweisen, wie beispielsweise eine Antiblockierbrems(ABS)funktion oder andere Schlupfregelungsmerkmale, und eine zuschaltbare regenerative Bremsfunktion, um das Fahrzeug effektiv abzubremsen. Das Bremssystem 1600 hat hinsichtlich einiger Aspekte eine ähnliche Funktion und Struktur wie die vorstehend beschriebenen Bremssysteme, z. B. das in 19 dargestellte Bremssystem 1500.
Das Bremssystem 1600 weist allgemein eine Hydrauliksteuereinheit 1612 und eine Block- oder Hydraulikaggregateinheit 1614 auf. Die Hydraulikaggregateinheit 1614 hat eine ähnliche Struktur und Funktion wie die vorstehend unter Bezug auf 19 beschriebene Hydraulikaggregateinheit 1514. Einer der Unterschiede zwischen den Bremssystemen 1500 und 1600 ist, dass das Bremssystem 1600 eine andersartige Bremspedaleinheit 1620 aufweist. 21 zeigt eine detailliertere Darstellung der Bremspedaleinheit 1620. Die Hydrauliksteuereinheit 1612 weist ein Simulationsventil 1674 auf, das eine ähnliche Struktur und Funktion haben kann wie das vorstehend beschriebene Simulationsventil 74.
Die Bremspedaleinheit 1620 weist einen allgemein durch das Bezugszeichen 1621 bezeichneten Pedalsimulator auf, der eine ähnliche Struktur und Funktion hat wie der Pedalsimulator 100 der in den 1 und 2 dargestellten Bremspedaleinheit 20 und der in den 19 und 20 dargestellten Bremspedaleinheit 1320. Der Pedalsimulator 1621 weist eine Simulationskammer 1644 auf, die über ein Simulationsventil 1674 mit einem Speicherbehälter 1618 in selektiver Fluidkommunikation steht. Der Pedalsimulator 1620 und das Simulationsventil 1674 werden auf eine ähnliche Weise betrieben wie die Pedalsimulatoren 100, 1400 und die Simulationsventile 74, 1374, die vorstehend unter Bezug auf die Bremssysteme 20, 1320 beschrieben wurden. Einer der Hauptunterschiede zwischen den Bremspedaleinheiten 1320 und 1620 ist, dass die Bremspedaleinheit 1620 an Stelle des Paars radial beabstandeter paralleler Kolben 1338 und 1340 der Bremspedaleinheit 1320 ein Paar axial ausgerichtete verschachtelte Ausgangskolben 1638 und 1640 aufweist.
Ähnlich wie die Bremspedaleinheit 1320 weist die Bremspedaleinheit 1620 ein Gehäuse 1624, eine Eingangsstange 1645, ein Verbindungsstück 1646, einen Eingangskolben 1634, eine Käfigfedereinheit 1702 (Stift 1704, Halter 1706, Simulatorfeder 1708 mit einer niedrigen Federrate) und eine Simulatorfeder 1730 mit einer hohen Federrate auf. Das linke Ende des ersten Ausgangskolbens 1638 wirkt mit der Pedalsimulatoreinheit 1621 auf eine ähnliche Weise zusammen wie in der Bremspedaleinheit 1320.
Obwohl der erste und der zweite Ausgangskolben 1638 und 1640 im Gehäuse 1624 anders konfiguriert sind als die Ausgangskolben der in den 17 und 18 dargestellten Bremspedaleinheit 1320, werden der erste und der zweite Ausgangskolben 1638 und 1640 betrieben, um den Kanälen 1756 bzw. 1766 beispielsweise während eines manuellen Durchdrückmodus oder eines manuell betätigten Bremsvorgangs unter Druck stehendes Fluid zuzuführen. Die Kanäle 1756 und 1766 stehen in Fluidkommunikation mit den Basisbremsventilen der Hydraulikaggregateinheit 1614. D. h., eine Bewegung des ersten Ausgangskolbens 1638 (in 20 betrachtet) nach rechts setzt die erste Ausgangsdruckkammer 1798 unter Druck, die mit dem Kanal 1756 in Fluidkommunikation steht. Eine Bewegung des zweiten Ausgangskolbens 1640 (in 20 betrachtet) nach rechts, setzt die zweite Druckkammer 1828 unter Druck.
Eine Rückstellfeder 1639 spannt den ersten Ausgangskolben 1638 in den 20 und 21 betrachtet nach links vor. Eine Trennfeder 1641 spannt den ersten und den zweiten Ausgangskolben 1638 und 1640 voneinander weg gerichtet vor. Die Trennfeder 1641 ist vorzugsweise eine leichtere Feder als die Rückstellfeder 1639, so dass die Rückstellfeder 1639 eine größere Federkraft hat als die Trennfeder 1641.
Der erste und der zweite Ausgangskolben 1638 und 1640 können mechanisch miteinander verbunden sein, so dass zwischen den Kolben 1638 und 1640 ein begrenztes Spiel oder eine begrenzte Bewegung auftritt. Dieser Verbindungstyp ermöglicht, dass der erste und der zweite Ausgangskolben 1638 und 1640 sich um relativ kleine Maße relativ zueinander bewegen, um Druck- und/oder Volumenunterschiede in ihren jeweiligen Ausgangskreisen zu kompensieren. Unter bestimmten Störungsmodi ist es jedoch wünschenswert, wenn der zweite Ausgangskolben 1640 mit dem ersten Ausgangskolben 1638 verbunden ist. Wenn beispielsweise das Bremssystem 1600 in einem manuellen Durchdrückmodus betrieben wird und außerdem ein Fluiddruckverlust im Ausgangskreis bezüglich des zweiten Ausgangskolbens 1640 auftritt, z. B. im Kanal 1766, wird der zweite Ausgangskolben 1640 aufgrund des Drucks in der ersten Ausgangsdruckkammer 1798 nach rechts gezwungen oder vorgespannt. Wenn der erste und der zweite Ausgangskolben nicht miteinander verbunden wären, würde der zweite Ausgangskolben 1640 sich in 20 betrachtet frei zu seiner äußersten rechten Position bewegen, und der Fahrer müsste das Pedal über einen gewissen Weg betätigen, um diesen Hubverlust zu kompensieren. Weil der erste und der zweite Ausgangskolben 1638 und 1640 miteinander verbunden sind, wird diese Bewegung des zweiten Ausgangskolbens 1640 jedoch verhindert, so dass bei einer derartigen Störung kein Hubverlust auftritt.
In der in 21 dargestellten Ausführungsform weist der zweite Ausgangskolben 1640 einen Schlitz 1643 auf, der einen am ersten Ausgangskolben 1638 fixierten Stift 1647 aufnimmt. Weil die Breite oder der Durchmesser des Stifts 1647 kleiner ist als die axiale Länge des Schlitzes 1643, können der erste und der zweite Ausgangskolben 1638 und 1640 sich über einen Abstand relativ zueinander bewegen, der der Restlänge des Schlitzes 1643 entspricht. Alternativ können die Kolben 1638 und 1640 derart konfiguriert sein, dass das rechte Ende des ersten Ausgangskolbens 1638 an einer im zweiten Ausgangskolben 1640 ausgebildeten Schulter 1651 anstoßen wird, bevor der Stift 1647 am rechten Ende des Schlitzes 1643 anschlägt. Auf diese Weise werden Kräfte anstatt über den Stift 1647 über die Schulter 1651 übertragen, wenn der erste Ausgangskolben 1638 gegen den zweiten Ausgangskolben 1640 drückt, z. B. während einer Störung im zweiten Ausgangskreis.
Während eines Ruhemodus, in dem der Eingangskolben 1634, der erste Ausgangskolben 1638 und der zweite Ausgangskolben 1640 sich in 21 betrachtet in der äußersten linken Position befinden, stehen ihre Druckkammern 1644, 1798 und 1828 in Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 1618. Eine ausreichende Bewegung der Kolben nach rechts unterbricht schließlich die Kommunikation mit dem Speicherbehälter 1618. Insbesondere weist der Eingangskolben 1634 sich radial erstreckende Ausgleichsports 1664 auf, die, nachdem sie sich über eine Dichtung 1660 hinaus bewegt haben, die Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 1618 über einen Kanal 1665 unterbrechen. Der erste Ausgangskolben 1638 weist sich radial erstreckende Ausgleichsports 1670 auf, die, nachdem sie sich über eine Dichtung 1671 hinaus bewegt haben, die Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 1618 über den Kanal 1665 unterbrechen. Der zweite Ausgangskolben 1640 weist sich radial erstreckende Ausgleichsports 1672 auf, die, nachdem sie sich über eine Dichtung 1673 hinaus bewegt haben, die Fluidkommunikation mit dem Speicherbehälter 1618 über einen Kanal 1667 unterbrechen. Die Bremspedaleinheit 1620 kann derart dimensioniert und konfiguriert sein, dass die Ausgleichsports die Kommunikation nicht gleichzeitig unterbrechen. Beispielsweise verursacht in der Ausführungsform der Bremspedaleinheit 1620 eine Anfangsbewegung des Eingangskolbens 1634 von der Eingangsstange 1645 eine Bewegung des ersten und des zweiten Ausgangskolbens 1638 und 1640. Die Kolben werden sich vorwärts bewegen, bis die Ausgleichsports 1664 und 1672 des Eingangskolbens 1634 und des zweiten Ausgangskolbens 1640 geschlossen werden, nachdem sie sich an den jeweiligen Dichtungen 1660 und 1673 vorbei bewegt haben. Zu diesem Zeitpunkt haben sich die Ausgleichsports 1670 des ersten Ausgangskolbens 1640 noch nicht über die Dichtung 1671 hinaus bewegt. Eine weitere Bewegung des Eingangskolbens 1634 veranlasst, dass der erste Ausgangskolben 1638 sich zum zweiten Ausgangskolben 1640 hin bewegt. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Fluidströmung aus der Druckkammer 1628 des zweiten Ausgangskolbens 1640 heraus aufgrund der geschlossenen Positionen der Basisbremsventile des Hyraulikaggregats 1614 verhindert wird, wie vorstehend unter Bezug auf die Funktionsweise des Bremssystems 10 von 1 beschrieben wurde. Die Bremspedaleinheit 1620 kann derart konfiguriert sein, dass der erste Ausgangskolben 1638 sich nur über eine kleine Strecke bewegt, bevor sich die Ausgleichsports 1670 an der Dichtung 1671 vorbei bewegen, so dass der Stift 1647 im Schlitz 1643 zentriert oder zumindest von den Enden des Schlitzes 1643 beabstandet angeordnet ist. Daher ermöglicht die Stift-Schlitz-Verbindung eine geringfügige Bewegung zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangskolben 1638 und 1640 in jeder axialen Richtung. Bei einem normalen Bremsvorgang mit Bremskraftverstärkung veranlasst eine weitere Bewegung des Eingangskolbens 1634, dass die Federn des Pedalsimulators 1621 zusammengedrückt werden, so dass der erste und der zweite Ausgangskolben sich nicht weiter bewegen. Während eines manuellen Durchdrück-Bremsvorgangs können der erste und der zweite Ausgangskolben 1638 und 1640 sich nach rechts bewegen und ihre jeweiligen Druckkammern 1798 und 1828 unter Druck setzen. Der erste und der zweite Ausgangskolben 1638 und 1640 können sich relativ zueinander frei bewegen und somit dazu beitragen, Drücke in den Ausgangskammern 1798 und 1828 auszugleichen. Dadurch wird eine ähnliche Funktion erhalten wie durch die Wobbelplatte 94 der Bremspedaleinheit 20 von 1.
Alternativ könnte die Bremspedaleinheit 1620 derart konfiguriert sein, dass im Ruhemodus der Stift 1647 im Schlitz 1643 zentriert ist und die Ausgleichsports des ersten und des zweiten Ausgangskolbens 1638 und 1640 gleichzeitig geschlossen sind. Durch diese Konfiguration wird der ”verlorene” Hubweg oder die ”verlorene” Bewegung des ersten Ausgangskolbens 1638 beim Übergang zum manuellen Durchdrückmodus vermindert.
22 zeigt eine andere Ausführungsform eines allgemein durch das Bezugszeichen 1800 bezeichneten Fahrzeugbremssystems. Ähnlich wie die vorstehend beschriebenen Bremssysteme kann das Bremssystem 1800 geeignet für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern und einer Radbremse für jedes Rad, verwendet werden. Außerdem kann das Bremssystem 1800 andere Bremsfunktionen aufweisen, wie beispielsweise eine Antiblockierbrems(ABS)funktion, andere Schlupfsteuerungsmerkmale, und eine zuschaltbare regenerative Bremsfunktion, um das Fahrzeug effektiv abzubremsen. Das Bremssystem 1800 hat hinsichtlich einiger Aspekte eine ähnliche Funktion und Struktur wie die vorstehend beschriebenen Bremssysteme. Insbesondere weist das Bremssystem 1800 ein Hydraulikaggregat oder einen Block 1802 auf, das/der ähnliche Komponenten aufweist, die auf eine ähnliche Weise funktionieren wie die Komponenten des Blocks 464 des vorstehend unter Bezug auf 7 beschriebenen Bremssystems 460. Das Bremssystem 1800 weist jedoch eine Bremspedaleinheit 1820 auf, die eine ähnliche Struktur und Funktion hat wie die in den 20 und 21 dargestellte Bremspedaleinheit 1620.
23 zeigt eine andere Ausführungsform einer allgemein durch das Bezugszeichen 1920 bezeichneten Bremspedaleinheit. Die Bremspedaleinheit 1920 hat eine ähnliche Struktur und Funktion wie die vorstehend unter Bezug auf 21 beschriebene Bremspedaleinheit 1620. Einer der Unterschiede ist, dass die Bremspedaleinheit 1920 eine allgemein durch das Bezugszeichen 1930 bezeichnete und in einem Gehäuse 1924 der Bremspedaleinheit 1920 angeordnete Hubsensoreinheit zum Erfassen der Position eines Eingangskolbens 1934 aufweist. Die Hubsensoreinheit 1930 weist eine längliche Öffnung 1931 auf, die im Gehäuse 1924 parallel zur axialen Bewegung des Eingangskolbens 1934 (und anderer Kolben) der Bremspedaleinheit 1920 ausgebildet ist. Eine unmagnetische Stange 1933 ist in der Öffnung 1931 gleitend angeordnet. Die Stange 1933 wird durch ein an einem Verbindungsstück 1946 (oder direkt am Eingangskolben 1934) befestigtes Flanschelement 1935 nach rechts bewegt, wenn der Eingangskolben 1934 bewegt wird. Eine Rückstellfeder 1937 spannt die Stange 1933 gegen das Flanschelement 1935 vor. Ein Magnet 1941 ist am Ende der Stange 1933 befestigt. Eine durch das Bezugszeichen 1943 schematisch dargestellte Sensoreinheit ist am Gehäuse 1924 montiert und weist Sensorelemente auf, die basierend auf der Position des Magneten 1941 relativ zur Sensoreinheit 1943 ein Signal erzeugen können. Dadurch kann eine Bewegung des Eingangskolbens 1934 erfasst werden. Eine derartige Sensoranordnung kann vorteilhafter und/oder genauer sein als ein Positionssensor, der an einem mit einer Eingangsstange 1945 verbundenen Bremspedalverbindungselement befestigt ist.
24 zeigt eine andere Ausführungsform eines allgemein durch das Bezugszeichen 2000 bezeichneten Fahrzeugbremssystems. Ähnlich wie die vorstehend beschriebenen Bremssysteme kann das Bremssystem 2000 geeignet für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern und einer Radbremse für jedes Rad, verwendet werden. Außerdem kann das Bremssystem 2000 andere Bremsfunktionen bereitstellen, wie beispielsweise eine Antiblockierbrems(ABS)funktion, andere Schlupfsteuerungsmerkmale, und eine zuschaltbare regenerative Bremsfunktion, um das Fahrzeug effektiv abzubremsen. Das Bremssystem 2000 hat eine ähnliche Funktion und Struktur wie das in 20 dargestellte Bremssystem 1600. Einer der Unterschiede ist, dass das Bremssystem 2000 für ein vertikal geteiltes System konfiguriert ist, so dass die den Vorderrädern zugeordneten Radbremsen mit einem Kreis in Fluidkommunikation stehen und die den Hinterrädern zugeordneten Radbremsen mit einem anderen Kreis in Fluidkommunikation stehen. Beispielsweise kann, wie in 24 dargestellt ist, die Radbremse 2061a dem linken Vorderrad zugeordnet sein, und die Radbremse 2016b kann dem rechten Vorderrad zugeordnet sein. Die Radbremse 2016c kann dem linken Hinterrad zugeordnet sein, und die Radbremse 2016d kann dem rechten Hinterrad zugeordnet sein. Für diese Konfiguration kann die Bremspedaleinheit 2020 derart konfiguriert sein, dass der Durchmesser des zweiten Ausgangskolbens 2040 (der dem hinteren Kreis zugeordnet ist) kleiner ausgebildet ist (wie in 24 schematisch dargestellt ist), um das Volumen im vorderen Kreis zu vergrößern. Diese Änderung wird durch die Ausführungsform der Bremspedaleinheit 2020 im Vergleich zur Bremspedaleinheit 20 leicht erhalten, in der parallel nebeneinander angeordnete Ausgangskolben verwendet werden.
25 zeigt eine andere Ausführungsform eines allgemein durch das Bezugszeichen 2100 bezeichneten Fahrzeugbremssystems. Ähnlich wie die vorstehend beschriebenen Bremssysteme kann das Bremssystem 2100 geeignet für ein Landfahrzeug, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern und einer Radbremse für jedes Rad, verwendet werden. Außerdem kann das Bremssystem 2100 andere Bremsfunktionen aufweisen, wie beispielsweise eine Antiblockierbrems(ABS)funktion, andere Schlupfsteuerungsmerkmale, und eine zuschaltbare regenerative Bremsfunktion, um das Fahrzeug effektiv abzubremsen. Das Bremssystem 2100 hat hinsichtlich einiger Aspekte eine ähnliche Funktion und Struktur wie die vorstehend beschriebenen Bremssysteme, wie beispielsweise das in 22 dargestellte Bremssystem 1800.
Das Bremssystem 2100 weist allgemein eine Hydrauliksteuereinheit 2112 und eine Block- oder Hydraulikaggregateinheit 2114 auf. Die Hydrauliksteuereinheit 2112 weist eine Bremspedaleinheit 2120 auf, die eine ähnliche Struktur und Funktion hat wie die vorstehend beschriebene Bremspedaleinheit 20 (oder eine beliebige andere der hierin beschriebenen Bremspedaleinheiten). Die Hydrauliksteuereinheit 2112 weist ein Simulationsventil 2174 auf, das eine ähnliche Struktur und Funktion haben kann wie das vorstehend beschriebene Simulationsventil 74. Die Hydraulikaggregateinheit 2114 kann eine ähnliche Struktur und Funktion haben wie die Hydraulikaggregateinheit 1802 von 22.
Einer der Unterschiede zwischen der Bremspedaleinheit 2120 und den anderen hierin beschriebenen Bremspedaleinheiten ist, dass die Bremspedaleinheit 2120 einen ersten und einen zweiten Ausgangskolben 2138 und 2140 mit einer anderen mechanischen Verbindung dazwischen aufweist. Ähnlich wie der erste und der zweite Ausgangskolben 1638 und 1640 von 20 sind der erste und der zweite Ausgangskolben 2138 und 2140 derart mechanisch miteinander verbunden, dass zwischen den Kolben 2138 und 2140 ein begrenztes Spiel oder eine begrenzte Bewegung auftritt. Diese Art der Verbindung ermöglicht es, dass der erste und der zweite Ausgangskolben 2138 und 2140 sich über relativ kleine Maße relativ zueinander bewegen, um Druck- und/oder Volumenunterschiede in ihren jeweiligen Ausgangskreisen zu vermindern. Die Bremspedaleinheit 2120 weist ein Verriegelungselement 2200 mit einem ersten Ende 2202 und einem zweiten Ende 2204 auf. Das erste Ende 2202 ist in einer im ersten Ausgangskolben 2138 ausgebildeten Vertiefung 2206 eingeschlossen. Das zweite Ende 2204 ist in einer im zweiten Ausgangskolben ausgebildeten Vertiefung 2208 eingeschlossen. Eine erste Feder 2210 ist in der Vertiefung 2206 des ersten Ausgangskolbens 2138 aufgenommen und spannt das Verriegelungselement 2200 zum ersten Ausgangskolben 2138 hin und vom zweiten Ausgangskolben 2140 weg gerichtet vor. Eine zweite Feder 2212 ist in der Vertiefung 2208 des zweiten Ausgangskolbens 2140 aufgenommen und spannt das Verriegelungselement 2200 zum ersten Ausgangskolben 2138 hin und vom zweiten Ausgangskolben 2140 weg gerichtet vor. Die Federn 2210 und 2212 und das Verriegelungselement 2200 halten den ersten und den zweiten Ausgangskolben in einem Abstand voneinander beabstandet, während ihre Bewegung zueinander hin und voneinander weg begrenzt wird.
26 zeigt eine andere Ausführungsform einer allgemein durch das Bezugszeichen 2320 bezeichneten Bremspedaleinheit. Die Bremspedaleinheit 2320 hat eine ähnliche Struktur und Funktion wie die Bremspedaleinheiten 1620 und 1920 in den 21 bzw. 23. Die Bremspedaleinheit 2320 weist einen allgemein durch das Bezugszeichen 2321 bezeichneten Pedalsimulator auf. Der Pedalsimulator 2321 weist eine Simulationskammer 2344 auf, die über ein (nicht dargestelltes) Simulationsventil mit einem (nicht dargestellten) Speicherbehälter in selektivem Fluidkontakt steht. Der Pedalsimulator 2320 weist ein Paar axial ausgerichtete, verschachtelte Ausgangskolben 2338 und 2340 auf. Die Bremspedaleinheit 2320 weist ein Gehäuse 2324, eine Eingangsstange 2345, ein Verbindungsstück 2346, einen Eingangskolben 2334, eine Käfigfedereinheit 2402 mit einem Stift 2404, einen Halter 2406, eine Simulatorfeder 2408 mit einer niedrigen Federrate und eine Simulatorfeder 2430 mit einer hohen Federrate auf. Um eine andere Federratencharakteristik zu erzeugen, kann der Pedalsimulator 2321 eine zusätzliche Feder 2431 aufweisen, die eine andere Federrate haben kann als die Federn 2430 und 2408. Die Federn 2430, 2431 und 2408 können vorgespannt sein, wenn die Bremspedaleinheit 2300 sich in einem Ruhemodus befindet, in dem im Pedalsimulator 2321 oder in der ersten und in der zweiten Druckkammer 2398 und 2428 kein Druck erzeugt wird. Die Federn 2430 und 2431 wirken über ein erstes dazwischen angeordnetes Trennelement oder eine Buchse 2433 gegeneinander. Die Buchse 2433 ist auf dem Stift 2404 gleitend montiert. Die Federn 2430 und 2408 wirken über ein Trennelement 2435 gegeneinander.
Ähnlich wie in der Bremspedaleinheit 1320 von 17 kann der Eingangskolben 2334 der Bremspedaleinheit 2300 eine oder mehrere kegelstumpfförmige Flächen 2500 aufweisen, die mit einem O-Ring 2502 in Reibungseingriff stehen, um einen höheren oder progressiven Reibungskontaktgrad bereitzustellen, je weiter der Eingangskolben 2334 sich innerhalb der Bremspedaleinheit 2300 vorwärts bewegt. Dieser progressive Reibungskontaktgrad kann auf eine beliebige geeignete Weise erzielt werden. 26 zeigt eine andere Ausführungsform eines allgemein durch das Bezugszeichen 2550 bezeichneten Reibungserzeugungsmechanismus. Obwohl die Bremspedaleinheit 2300 sowohl mit dem Reibungserzeugungsmechanismus 2550 als auch mit der Anordnung aus der kegelstumpfförmigen Fläche 2500 und dem O-Ring 2502 dargestellt ist, kann es vorteilhaft sein, nur eine dieser Anordnungen zu verwenden.
Der Reibungserzeugungsmechanismus 2550 weist ein Elastomerelement oder schalenförmiges Element 2560 auf, das in der im ersten Ausgangskolben 2338 ausgebildeten Vertiefung 2562 montiert ist. Das schalenförmige Element 2560 weist eine Öffnung 2564 mit einer Innenwand 2566 auf. Optional weist die Innenwand 2566 mehrere sich radial innen erstreckende Rippen 2568 auf. Die Rippen 2568 können derart ausgebildet sein, dass sie bezüglich der axialen Richtung der Bewegung der Ausgangskolben 2338 und 2340 derart geneigt sind, dass der Innendurchmesser oder der Abstand zwischen den mehreren Rippen 2568 mit einer in 26 betrachteten Bewegung nach rechts abnimmt. Die Innenwand 2566 oder die Rippen 2568 definieren Eingriffsflächen, die mit einem Gleitelement oder einer Scheibe 2570 in Kontakt kommen, das/die in der Öffnung 2564 des schalenförmigen Elements 2560 gleitend angeordnet ist. Die Scheibe 2570 ist auf dem Ende des Stifts 2404 montiert und bewegt sich mit diesem. Die Scheibe 2570 hat eine eine Eingriffsfläche definierende Außenzylinderfläche 2572. Während des Betriebs des Pedalsimulators 2550 bewegt sich die Scheibe 2570 in die Öffnung 2564 des schalenförmigen Elements 2560. Aufgrund der schrägen Eingriffsflächen der Rippen 2568 nimmt der Reibungsgrad, vorzugsweise auf eine progressive Weise, zu, wenn der Eingangskolben 2334 sich zum ersten Ausgangskolben 2338 hin bewegt. Die Verformung der Rippen 2568, wenn die Scheibe 2579 in der Öffnung 2564 gleitet, führt zu erhöhten Reibungskräften. Wie vorstehend unter Bezug auf die Bremspedaleinheit 1320 von 17 diskutiert wurde, können das Querschnittsprofil oder die Neigungen der Rippen 2568 derart konfiguriert oder geformt sein, dass eine gewünschte progressive Hysterese erhalten wird, so dass mit zunehmendem Hubweg des Eingangskolbens 2334 eine erhöhte Reibung erhalten wird.
Ein anderer Unterschied zwischen der Bremspedaleinheit 2300 und den anderen hierin beschriebenen Bremspedaleinheiten ist die Art der mechanischen Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Ausgangskolben 2338 und 2340. Der erste und der zweite Ausgangskolben 2338 und 2340 sind derart mechanisch miteinander verbunden, dass zwischen den Kolben 2338 und 2340 ein begrenztes Spiel oder eine begrenzte Bewegung auftritt. Eine derartige Verbindung ermöglicht, dass der erste und der zweite Ausgangskolben 2338 und 2340 sich über relativ kleine Maße relativ zueinander bewegen, um Druck und/oder Volumenunterschiede in ihren jeweiligen Ausgangskreisen zu kompensieren. Wie vorstehend bezüglich der Bremspedaleinheit 1620 von 21 beschrieben wurde, kann es bei bestimmten Störungsmodi vorteilhaft sein, wenn der zweite Ausgangskolben 2340 mit dem ersten Ausgangskolben 2338 verbunden ist.
Wie in 26 dargestellt ist, weist der erste Ausgangskolben 2338 eine Verlängerung 2580 auf, die teilweise in einer im zweiten Ausgangskolben 2340 ausgebildeten Vertiefung 2582 aufgenommen ist. Der zweite Ausgangskolben 2340 weist einen mit der Vertiefung 2582 kommunizierenden, sich axial erstreckenden Schlitz 2584 auf. Ein Stift 2586 ist auf der Verlängerung 2580 in einer vorzugsweise festen Anordnung montiert und erstreckt sich durch den Schlitz 2584. Die Bremspedaleinheit 2300 ist in 26 in ihrem Ruhemodus dargestellt, wenn im Pedalsimulator 232, in der ersten Ausgangskammer 2398 und in der zweiten Ausgangskammer 2428 kein Druck erzeugt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass der Stift 2586 im Schlitz 2584 zentrisch angeordnet ist, d. h., der Stift 2586 liegt an keinem der Enden des Schlitzes 2584 an. Die Bremspedaleinheit 2300 weist ferner eine Feder 2588 auf, die auf das rechte Ende des ersten Ausgangskolbens 2338 und gegen eine Federhalterbuchse oder -scheibe 2590 wirkt. Die Scheibe 2590 ist auf der Verlängerung 2580 gleitend montiert. Die Scheibe 2590 weist ein Ende 2592 auf, das am Stift 2586 anliegt. Im Ruhemodus drückt die Feder 2588 die Scheibe gegen das Ende des zweiten Ausgangskolbens 2340. Die Scheibe 2590 ist derart dimensioniert, dass das Ende 2592 der Scheibe 2590 den Stift 2586 innerhalb des zentralen oder Mittelabschnitts des Schlitzes 2584 positioniert. Die Federkraft der Feder 2588 ist vorzugsweise größer als die Federkraft der Rückstellfeder 2596, die den zweiten Ausgangskolben 2340 zum ersten Ausgangskolben 2338 hin vorspannt.
Das Prinzip und die Betriebsweise der vorliegenden Erfindung sind unter Bezug auf ihre bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden. Es sollte jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung innerhalb ihres Schutzumfangs auf andere Weise als auf die spezifisch erläuterte und dargestellte Weise implementierbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/058916 [0071]

Claims

Bremssystem mit: einem Bremspedal; einem Pedalsimulator; einer Bremspedaleinheit mit einem mit dem Bremspedal verbundenen Eingangskolben zum Betätigen des Pedalsimulators während eines Normalbremsmodus, wobei die Bremspedaleinheit ferner einen ersten und einen zweiten Ausgangskolben aufweist, die während eines manuellen Durchdrückmodus durch den Eingangskolben betätigt werden, so dass der erste Ausgangskolben an einem ersten Ausgang der Bremspedaleinheit einen Bremsenbetätigungsdruck und der zweite Ausgangskolben an einem zweiten Ausgang der Bremspedaleinheit einen Bremsenbetätigungsdruck erzeugt; einer Hydraulikdruckquelle zum Zuführen eines Fluids mit einem gesteuerten Verstärkungsdruck; und einer Hydrauliksteuereinheit, die dazu geeignet ist, mit der Bremspedaleinheit und der Hydraulikdruckquelle hydraulisch verbunden zu werden, wobei die Hydrauliksteuereinheit eine Schlupfsteuerungsventilanordnung und eine Schalt-Basisbremsventilanordnung zum Schalten des Bremssystems zwischen dem Normalbremsmodus, in dem einer ersten und einer zweiten Fahrzeugbremse ein Verstärkungsdruck von der Hydraulikdruckquelle zugeführt wird, und dem manuellen Durchdrückmodus aufweist, in dem der ersten und der zweiten Fahrzeugbremse der Bremsenbetätigungsdruck vom ersten und vom zweiten Ausgangskolben zugeführt wird.
Bremssystem nach Anspruch 1, bei dem der erste und der zweite Ausgangskolben relativ zueinander axial ausgerichtet sind.
Bremssystem nach Anspruch 2, bei dem der erste und der zweite Ausgangskolben in einer verschachtelten Anordnung konfiguriert sind, so dass ein Abschnitt eines Ausgangskolbens in einer Vertiefung des anderen Ausgangskolbens angeordnet ist.
Bremssystem nach Anspruch 2, bei dem der Eingangskolben und der erste und der zweite Ausgangskolben relativ zueinander axial ausgerichtet sind.
Bremssystem nach Anspruch 2, bei dem der erste und der zweite Ausgangskolben mechanisch miteinander verbunden sind.
Bremssystem nach Anspruch 5, bei dem der erste und der zweite Ausgangskolben mechanisch miteinander verbunden sind, um die Bewegung des ersten Ausgangskolbens bezüglich des zweiten Ausgangskolbens zu begrenzen.
Bremssystem nach Anspruch 6, bei dem die Bremspedaleinheit eine erste Feder aufweist, die den zweiten Ausgangskolben vom ersten Ausgangkolben axial weg gerichtet vorspannt.
Bremssystem nach Anspruch 7, bei dem die Bremspedaleinheit ferner eine zweite Feder aufweist, die den zweiten Ausgangskolben zum ersten Ausgangskolben hin axial vorspannt.
Bremssystem nach Anspruch 6, bei dem eine erste Ausgangskammer durch eine in einem Gehäuse der Bremspedaleinheit ausgebildete Öffnung, den ersten Ausgangskolben und den zweiten Ausgangskolben definiert ist, wobei eine zweite Ausgangskammer durch die Öffnung des Gehäuses und den zweiten Ausgangkolben definiert ist, und wobei der erste und der zweite Ausgangskolben mechanisch miteinander verbunden sind, so dass eine Erhöhung des Drucks in der ersten Ausgangskammer bezüglich des Drucks in der zweiten Ausgangskammer verhindert, dass der zweite Ausgangskolben sich weiter vom ersten Ausgangkolben weg bewegt.
Bremssystem nach Anspruch 9, bei dem der erste und der zweite Ausgangskolben durch einen in einem unter dem ersten und dem zweiten Ausgangskolben ausgebildeten Schlitz und einen am anderen unter dem ersten und dem zweiten Ausgangskolben montierten Stift derart mechanisch miteinander verbunden sind, dass der Stift im Schlitz aufgenommen ist, und wobei der Schlitz eine axiale Länge hat, die größer ist als eine Breite des Stifts, um eine begrenzte Bewegung des ersten Ausgangskolbens bezüglich des zweiten Ausgangskolbens zu erhalten.
Bremssystem nach Anspruch 10, bei dem der Stift im Schlitz zentrisch angeordnet ist, wenn die Bremspedaleinheit sich in einem Ruhemodus befindet, so dass im Pedalsimulator, in der ersten Ausgangskammer und in der zweiten Ausgangskammer kein Druck erzeugt wird.
Bremssystem nach Anspruch 11, bei dem die Bremspedaleinheit eine Feder aufweist, die den zweiten Ausgangskolben axial vom ersten Ausgangskolben weg gerichtet vorspannt, und wobei die Bremspedaleinheit ferner eine Scheibe aufweist, die auf einem unter dem ersten und dem zweiten Ausgangskolben gleitend angeordnet ist, wobei die Feder gegen die Scheibe wirkt, und wobei die Scheibe am Stift anliegt, wodurch der Stift innerhalb des Schlitzes zentrisch angeordnet wird.
Bremssystem nach Anspruch 1, bei dem eine erste Ausgangskammer durch eine in einem Gehäuse der Bremspedaleinheit ausgebildete Öffnung, eine Außenzylinderfläche des ersten Ausgangskolbens und den zweiten Ausgangskolben definiert ist, so dass die erste Ausgangskammer eine ringförmige Struktur hat, die einen Abschnitt des zweiten Ausgangskolbens umgibt, und wobei eine zweite Ausgangskammer mit einer allgemein zylindrischen Form durch die Öffnung des Gehäuses und ein Ende des zweiten Ausgangskolbens definiert ist.
Bremssystem nach Anspruch 1, ferner mit einem Gleitelement, das mit dem Eingangskolben verbunden ist und während einer axialen Bewegung des Eingangskolbens mit einer Eingriffsfläche eines Elastomerelements in Gleiteingriff steht, wobei der Gleiteingriff zwischen dem Gleitelement und der Eingriffsfläche eine progressive Zunahme des Reibungsgrades dazwischen bereitstellt, wenn der Eingangskolben sich in der Bremspedaleinheit vorwärts bewegt.
Bremssystem nach Anspruch 14, bei dem das Elastomerelement am ersten Ausgangskolben befestigt ist.
Bremssystem nach Anspruch 15, bei dem das Elastomerelement in einer im ersten Ausgangskolben ausgebildeten Vertiefung montiert ist.
Bremssystem nach Anspruch 15, bei dem das Elastomerelement eine Öffnung mit einer die Eingriffsfläche definierenden Innenwand aufweist, und wobei das Gleitelement mit der Innenwand der Öffnung in Gleiteingriff steht.
Bremssystem nach Anspruch 17, bei dem die Innenwand mehrere sich radial innen erstreckende Rippen aufweist.
Bremssystem nach Anspruch 18, bei dem die mehreren Rippen die Eingriffsfläche definieren und Flächen aufweisen, die bezüglich der axialen Bewegungsrichtung des Eingangskolbens geneigt sind.
Bremssystem nach Anspruch 19, bei dem das Gleitelement eine zylinderförmige Außenfläche aufweist, die mit den mehreren Rippen in Eingriff steht.
Bremssystem nach Anspruch 1, bei dem der Pedalsimulator abgesetzt von der Bremspedaleinheit angeordnet ist.
Bremssystem nach Anspruch 1, bei dem der Pedalsimulator innerhalb der Bremspedaleinheit aufgenommen ist.
Bremssystem nach Anspruch 22, bei dem der Pedalsimulator eine zwischen dem Eingangskolben und dem ersten Ausgangskolben angeordnete Käfigfedereinheit aufweist, und wobei die Käfigfedereinheit eine erste, eine zweite und eine dritte Simulatorfeder aufweist, die jeweils verschiedene Federraten aufweisen.
Bremssystem nach Anspruch 23, bei dem die erste, die zweite und die dritte Simulatorfeder jeweils vorgespannt sind, wenn die Bremspedaleinheit sich in einem Ruhemodus befindet, so dass im Pedalsimulator, in der ersten Ausgangskammer und in der zweiten Ausgangskammer kein Druck erzeugt wird.
Bremssystem nach Anspruch 24, bei dem die erste Simulatorfeder über ein erstes Trennelement gegen die zweite Simulatorfeder wirkt, und wobei die zweite Simulatorfeder über ein zweites Trennelement gegen die dritte Simulatorfeder wirkt.