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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Bremskrafterzeuger mit einem
Krafteingangsglied, das mit einem Bremspedal koppelbar oder gekoppelt und
in einem Basisgehäuse
des Bremskrafterzeugers verlagerbar ist, einem Hauptbremszylinder,
in dem ein Primärkolben
verlagerbar geführt
ist, wobei der Primärkolben
mit dem Hauptbremszylinder eine Primärdruckkammer zur Erzeugung
eines hydraulischen Bremsdrucks begrenzt, einer mit dem Krafteingangsglied
koppelbaren Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung,
einer Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung
zum Erfassen einer Pedalbetätigung
und einer Betätigungskraft-Erzeugungseinrichtung
zum Erzeugen einer auf den Primärkolben
wirkenden Betätigungskraft.
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Bei
den heute üblichen
Bremssystemen wird der zur Beaufschlagung der Radbremse am Fahrzeug
notwendige hydraulische Bremsdruck überwiegend mittels eines Hauptbremszylinders
erzeugt. Hierzu ist die Einleitung einer Betätigungskraft auf den genannten
Hauptbremszylinder notwendig, welche in Reaktion auf eine Betätigung des
Bremspedals durch den Fahrzeugführer
erzeugt wird. Zur Verbesserung des Betätigungskomforts wird üblicherweise
die eigentliche Bremspedalkraft mittels eines Bremskraftverstärkers um
einen vorbestimmten Prozentsatz angehoben, so dass die notwendigen
Bremspedalbetätigungskräfte für eine gewünschte Fahrzeugverzögerung derart
klein gehalten werden können,
dass es jedem Fahrer ohne Anstrengung möglich ist, das Fahrzeug adäquat abzubremsen.
Ein derartiges Bremssystem mit Bremskraftverstärker ist beispielsweise aus
der
DE 44 05 092 bekannt.
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Nachteilig
wirkt sich bei diesen Bremssystemen aus, dass der Fahrer durch seine
Betätigungsaktion
am Bremspedal in jedem Fall den hydraulischen Druck an den Radbremsen
beeinflusst. Solange dies die Bremssituation unterstützt, ist
dies unproblematisch. Sobald der Fahrer aber bezogen auf die tatsächliche
Bremssituation falsch reagiert, indem er beispielsweise zu viel
oder zu wenig Bremsdruck einsteuert, kann das Bremsverhalten, insbesondere
der Bremsweg sowie die Spurtreue, des Fahrzeugs verschlechtert werden,
was im schlimmsten Fall zu einem Unfall führen kann.
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Moderne
Fahrzeugregelsysteme (ABS, ESP, TC etc.) sind heutzutage in der
Lage die optimale, notwendige Bremsleistung in den physikalische Grenzen
anhand des momentanen Fahrzustands des Fahrzeugs zu ermitteln und
somit eine Bremsung zu optimieren. Basis hierfür ist es allerdings, dass der oben
genannte direkte Einfluss des Fahrers auf den Bremsdruck verhindert
wird. Ferner wird es inzwischen auch als unkomfortabel angesehen,
dass der Fahrer am Bremspedal die Wirkung des Fahrzeugregelsystems
spürt,
wie beispielsweise bei Aktivierung des ABS ein wiederholtes Rütteln am
Bremspedal.
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Um
diesen mit Fahrzeugregelsystemen verbundenen Anforderungen Rechnung
zu tragen, wird bei modernen Bremssystemen bereits das Bremspedal
von der Bremskrafterzeugung entkoppelt, wobei dann die Bremspedalbetätigung nur
noch zur Ermittlung des Verzögerungswunsches
des Fahrers dient. Die eigentliche Bremskrafterzeugung, beispielsweise zur
Betätigung
des Hauptbremszylinders, erfolgt dann durch einen separaten Bremskrafterzeuger
und zwar nur noch basierend auf Steuerungsdaten eines elektronischen
Steuergeräts.
Hierdurch kann vorab überprüft werden,
ob beispielsweise die gewünschte Fahrzeugverzögerung nicht
die, durch die Fahrzeugregelsysteme (ABS, ESP, TC etc.) ermittelten,
momentan gültigen
physikalischen Grenzen hinsichtlich Bremsweg und Spurtreue überschreiten
würde. Gleichzeitig
kann natürlich
auch eine vom Fahrer zu gering eingesteuerte Verzögerung zur
Minimierung des Anhalteweges in Notsituationen vom Steuergerät durch
Einsteuerung eines höheren
Bremsdrucks ausgeglichen werden. Ein derartiges System ist beispielsweise
in dem gattungsbildenden Stand der Technik gemäß der
EP 1 070 006 beschrieben. Es hat sich
jedoch gezeigt, dass derartige Bremssysteme verhältnismäßig kostenintensiv in der Herstellung sind
und einen erheblichen gerätetechnischen
Aufwand erfordern, um auch dann einen zuverlässigen Bremsbetrieb gewährleisten
zu können,
wenn die Mittel zu Bremskrafterzeugung einmal ausfallen sollten.
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Es
ist demgegenüber
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bremskrafterzeuger
der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, welcher bei verhältnismäßig einfachem
und kostengünstigem Aufbau
eine hohe Zuverlässigkeit
aufweist und auch bei Ausfall einzelner Komponenten eine zuverlässige Bremswirkung
garantiert.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Bremskrafterzeuger mit den eingangs bezeichneten
Merkmalen gelöst,
bei welchem weiter vorgesehen ist, dass die Betätigungskraft-Erzeugungseinrichtung
ein Steuerventil, eine Kammeranordnung und einen elektromagnetischen
Aktuator aufweist, wobei die Kammeranordnung mit einer Unterdruck kammer
und einer von der Unterdruckkammer durch eine bewegliche Wand getrennten
und über
das Steuerventil miteinander fluidisch verbindbaren Arbeitskammer
ausgebildet ist und wobei das Steuerventil nach Maßgabe der
erfassten Pedalbetätigung
durch den elektromagnetischen Aktuator zum Erzielen einer die Betätigungskraft
bestimmenden Druckdifferenz zwischen der Arbeitskammer und der Unterdruckkammer
ansteuerbar ist.
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Mit
dem Bremskrafterzeuger gemäß der vorliegenden
Erfindung wird demnach in einer Normalbetriebssituation die über das
Krafteingangsglied von einem Fahrer des Fahrzeugs vorgegebene Intensität der Bremspedalbetätigung erfasst
und ohne Ausnutzung der von dem Fahrer auf das Bremspedal ausgeübten Pedalbetätigungskraft
allein mittels der Betätigungskraft-Erzeugungseinrichtung
eine Betätigungskraft
auf den Primärkolben
ausgeübt. Ähnlich wie
bei dem eingangs erwähnten
Stand der Technik gemäß der
EP 1 070 006 wird erfindungsgemäß die auf
den Primärkolben
ausgeübte
Betätigungskraft
im Normalbetriebsfall mechanisch entkoppelt von der auf das Krafteingangsglied
ausgeübten
Pedalbetätigungskraft
erzeugt. Allerdings ist die hierfür im Rahmen der Erfindung eingesetzte
Betätigungskraft-Erzeugungseinrichtung
nicht als separates hydraulisches System ausgebildet, was zu einem
erheblichen technischen Mehraufwand und neben den damit verbundenen Mehrkosten
auch zu einer erhöhten
Fehleranfälligkeit führen würde. Vielmehr
ist der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger
mittels einer Kammeranordnung realisiert, wie sie auch in herkömmlichen
pneumatischen Bremskraftverstärkern
zur mechanischen Unterstützung
der Pedalbetätigungskraft
zum Einsatz kommt. Die Anmelderin hat erkannt, dass sich das technisch
ausgereifte und kostengünstig
verfügbare Prinzip
eines pneumatischen Bremskraftverstärkers auch zu einer von der
Pedalbetätigung
vollständig entkoppelten
Betätigungskrafterzeugung
nutzen lässt.
Hierzu wird nach Maßgabe
der Intensität
der Bremspedalbetätigung
die Kammeranordnung über das
Steuerventil angesteuert, um dadurch zur Erzeugung einer auf den
Primärkolben
wirkenden Betätigungskraft
nach Maßgabe
des mit der Pedalbetätigung
zum Ausdruck gebrachten Fahrerwunsches eine Druckdifferenz zwischen
der Unterdruckkammer und der Arbeitskammer einzustellen. Diese Druckdifferenz
führt in
der Folge zu einer Verlagerung der beweglichen Wand und daraus resultierend
zu einer Verlagerung des Primärkolbens.
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Um
die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers überwachen
zu können und
um einen Parameter zur Rückkopplung
des Ansprechverhaltens des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers im
Rahmen einer Regelschleife bereitstellen zu können, sieht eine Weiterbildung
der Erfindung vor, dass die gegenwärtige Lage der beweglichen
Wand mittels eines Positionssensors erfasst wird. Dabei kann der
Positionssensor induktiv oder mechanisch ausgebildet sein. Eine
einfache, kostengünstige
und dennoch zuverlässige
Ausgestaltung ergibt sich beispielsweise dann, wenn der Positionssensor
mit einem Taststift ausgebildet ist, der unter Vorspannung an der
beweglichen Wand anliegt und deren Position bei einer Verlagerung
erfassen kann.
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Hinsichtlich
der Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung
kann vorgesehen sein, dass diese einen Sensor zur Erfassung einer
aktuellen Auslenkung des Bremspedals, insbesondere einen an einer Drehachse
des Bremspedals angeordneten Drehwinkelsensor aufweist. Es ist aber
gleichermaßen möglich, die
Pedalbetätigung
mittels eines andersartig ausgebildeten Sensors zu erfassen, beispielsweise
anhand der translatorischen Bewegung des Krafteingangsglieds oder
anhand einer innerhalb des Krafteingangsglieds auftretenden Druckbelastung.
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Wie
bereits aus herkömmlichen
pneumatischen Bremskraftverstärkern
bekannt, kann bei dem erfindungsgemäßen Bremskrafterzeuger vorgesehen
sein, dass die Unterdruckkammer zur Erzeugung eines Unterdrucks
mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors oder mit einer Vakuumpumpe
fluidisch verbunden ist.
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Wie
vorstehend bereits ausgeführt,
wird im Unterschied zu herkömmlichen
Bremskraftverstärkern
die Pedalbetätigungskraft
bei der erfindungsgemäßen Lösung im
Normalbremsfall, das heißt
bei voller Funktionsfähigkeit
des Bremssystems, nicht an den Primärkolben weitergeleitet. Vielmehr
ist es erforderlich, mittels des elektromagnetischen Aktuators eine
Betätigungskraft
zu erzeugen. So kann der Aktuator in Form eines Linearantriebs oder
eines rotatorischen Antriebs ausgeführt sein, dessen Rotationsbewegung über eine
Getriebeanordnung, beispielsweise einen Kugelgewindetrieb, in eine
translatorische Bewegung umgewandelt wird. Eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass der elektromagnetische Aktuator eine
an dem Steuerventilgehäuse
festgelegte Spule und einen vermittels der Spule relativ zu dieser
verlagerbaren magnetischen Anker aufweist. Mit dieser Ausführungsvariante
lässt sich
ein kostengünstiger,
zuverlässig
und reibungsarm arbeitender und exakt positionierbarer Bremskrafterzeuger
erzielen.
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Eine
zentrale Komponente des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers stellt
das Steuerventil dar. Dieses kann erfindungsgemäß derart ausgebildet sein,
dass es ein relativ zu dem Basisgehäuse verlagerbares Steuerventilgehäuse und
ein relativ zu dem Steuerventilgehäuse verlagerbares Steuerventilelement
aufweist, wobei an dem Steuerventilgehäuse ein in dichtende Anlage
mit dem Steuerventilelement bringbarer Gehäusedichtsitz vorgesehen ist, wobei
weiter mit dem elektromagnetischen Aktuator, insbesondere mit dessen
Anker, eine Steuerventilhülse
gekoppelt ist, an der ein in dichtende Anlage mit dem Steuerventilelement
bringbarer Hülsendichtsitz
vorgesehen ist. Im Betrieb kann bei einer derartigen Anordnung vorgesehen
sein, dass bei dichtem Anliegen von Steuerventilelement und Hülsendichtsitz
und gleichzeitig voneinander getrenntem Steuerventilelement und
Gehäusedichtsitz
die Arbeitskammer mit der Unterdruckkammer fluidisch verbunden ist
und dass bei dichtem Anliegen von Steuerventilelement und Gehäusedichtsitz
und bei gleichzeitig voneinander getrenntem Steuerventilelement
und Hülsendichtsitz
zum Aufbau eines Differenzdrucks zwischen der Arbeitskammer und
der Unterdruckkammer die Arbeitskammer von der Unterdruckkammer
getrennt und mit der Umgebungsatmosphäre fluidisch verbunden ist.
Bei einer derartigen Auslegung des Steuerventils geht man zunächst von
der herkömmlichen
Ausgestaltung eines im Rahmen von pneumatischen Bremskraftverstärkern eingesetzten Steuerventils
aus und passt dessen Funktionsweise an die erfindungsgemäße Lösung an.
Insbesondere wird die Steuerventilhülse und damit der Hülsendichtsitz
nicht etwa über
das Krafteingangsglied, sondern über
den elektromagnetischen Aktuator von dem Steuerventilelement abgehoben
und somit die Voraussetzung für
den Aufbau einer Druckdifferenz zwischen der Unterdruckkammer und
der Arbeitskammer geschaffen. In der Folge bildet sich in der Arbeitskammer
ein Überdruck
gegenüber
der Unterdruckkammer aus, was zu einer Verlagerung der beweglichen
Wand in der Kammeranordnung und mit dieser zu einer Verlagerung
des Steuerventilgehäuses
führt.
Schließlich
kommt auch der Hülsendichtsitz
wieder in Anlage mit dem Steuerventilelement, so dass sich ein Gleichgewichtszustand
einstellt, in welchem die aktuelle Betätigungskraft aufrechterhalten wird.
Bei einer weiteren Verlagerung des elektromagnetischen Aktuators,
insbesondere des Ankers kommt es zu einer entsprechenden Anpassung
der Druckdifferenz und damit nach einer Verlagerung des Steuerventilgehäuses zu
einer entsprechenden Anpassung der auf den Primärkolben wirkenden Betätigungskraft.
Reduziert der Fahrer die Pedalbetätigung bis er schließlich das
Bremspedal vollständig
freigibt, so reagiert der elektromagnetische Aktuator entsprechend,
indem der Anker in die Ausgangslage zurückbewegt wird, was schließlich dazu
führt,
dass sich der Gehäusedichtsitz
von dem Steuerventilelement abhebt. Dadurch kann ein erneuter Druckausgleich
zwischen der Arbeitskammer und der Unterdruckkammer erfolgen, bis
schließlich
annähernd
Druckgleichheit herrscht. Dabei bewegt sich das Steuerventilgehäuse ebenfalls
in seine Ausgangsstellung zurück, so
dass die Betätigungskraft
schließlich
wieder auf Null reduziert wird.
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Um
sicherzustellen, dass im Normalbetriebsfall, das heißt bei voller
Funktionsfähigkeit
aller Komponenten des Systems keine mechanische Kopplung zwischen
dem Krafteingangsglied oder einer mit diesem verbundenen Komponente
stattfindet und um dennoch für
den Fall, dass eine der Komponenten ausfällt, einen Notbetriebsmodus
gewährleisten
können,
in dem der Fahrer des Fahrzeugs dieses noch hinreichend abbremsen
kann, sind bei einer Ausführungsform
der Erfindung die folgenden Vorkehrungen getroffen. Insbesondere
sieht diese Ausführungsform vor,
dass zwischen dem Krafteingangsglied und einer das Steuerventil
betätigenden
Komponente, insbesondere dem Anker, ein Sicherheitsspiel vorgesehen ist,
das bei ausbleibender Verlagerung des Ankers durch die Spule trotz
Betätigung
des Bremspedals überwunden
wird, so dass die das Steuerventil betätigende Komponente, insbesondere
der Anker, mit dem Krafteingangsglied kraftübertragend koppelbar ist, wobei
eine durch eine Bremspedalbetätigung
induzierte weitere Verlagerung des Krafteingangsglieds unmittelbar
auf die das Steuerventil betätigende
Komponente, insbesondere den Anker, und in der Folge auf das Steuerventilgehäuse übertragen
wird. Das Sicherheitsspiel ist derart bemessen, dass es im Normalbetriebsfall,
das heißt
dann, wenn der elektromagnetische Aktuator in Antwort auf eine erfasste Pedalbetätigung in
vorgesehener Weise reagiert, nie überwunden wird und somit das
Krafteingangsglied oder eine mit diesem verbundene Komponente auch nicht
in mechanischen Kontakt mit dem Anker oder einer Komponente des
Steuerventilgehäuses
gelangt.
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In
einer Betriebssituation, in der die elektrische Ansteuerung des
elektromagnetischen Aktuators nicht korrekt arbeitet, beispielsweise
weil die Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung
ausgefallen ist, verharrt der elektromagnetische Aktuator, insbesondere
der Anker, trotz einer Betätigung
des Bremspedals durch den Fahrer in seiner Ausgangsstellung. In
der Folge nähert
sich das Krafteingangsglied oder die mit diesem verbundene Komponente
dem Anker mehr und mehr an, ohne dass es zu einer Bremswirkung kommt.
Bei weiterem Niedertreten des Bremspedals wird schließlich das
Sicherheitsspiel aufgebraucht. Das Krafteingangsglied oder die mit
diesem gekoppelte Komponente kommt in mechanischen und kraftübertragenden
Kontakt mit dem elektromagnetischen Aktuator, insbesondere mit dem
Anker, und verlagert diesen. Dadurch wird auch die Ventilhülse verlagert,
so dass sich der Hülsendichtsitz
von dem Steuerventilelement abhebt. Dies führt jedoch – wie vorstehend bereits ausgeführt – zu einem
Aufbau einer Druckdifferenz zwischen der Unterdruckkammer und der
Arbeitskammer, was in der Erzeugung einer Betätigungskraft resultiert. Der
erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger
arbeitet demnach bei nicht ordnungsgemäß funktionierendem elektromagnetischem
Aktuator nach Überwindung des
Sicherheitsspiels wie ein herkömmlicher
Bremskraftverstärker.
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Selbst
in einer Betriebssituation, in der auch die Unterdruckquelle, beispielsweise
eine gesondert ausgebildete Vakuumpumpe, ausfällt, kann mit dem erfindungsgemäßen Bremskrafterzeuger
noch eine hinreichend große
Bremskraft zum Abbremsen des Fahrzeugs erzeugt werden. In diesem
Fall bleibt die Kammeranordnung wirkungslos. Allerdings ist die
erfindungsgemäße Anordnung
derart ausgebildet, dass das Krafteingangsglied nach Überwindung
eines weiteren Sicherheitsspiels schließlich mechanisch mit dem Primärzylinder
in Kontakt tritt, so dass sich die auf das Krafteingangsglied ausgeübte Pedalbetätigungskraft
nach Überwindung
der Sicherheitsspiele unmittelbar auf den Primärkolben übertragen lässt, um somit eine Bremsung
einzuleiten. Sodann kann die von dem Fahrer auf das Krafteingangsglied ausgeübte Betätigungskraft
direkt auf den Primärzylinder übertragen
werden.
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Wie
vorstehend bereits dargelegt, besteht ein grundlegender Gedanke
der Erfindung darin, im Normalbetriebsfall bei voller Funktionsfähigkeit
sämtlicher
Komponenten des Bremssystems, bei jeder Bremsung eine auf den Primärkolben
wirkende Betätigungskraft
entkoppelt von einer Pedalbetätigungskraft
zu erzeugen. Um bei kompakter Ausbildung des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeuger
auch verhältnismäßig hohe
Betätigungskräfte erzeugen
zu können,
sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Kammeranordnung
als Tandem-Kammeranordnung mit einer ersten Kammeranordnung und
einer von dieser getrennten zweiten Kammeranordnung ausgebildet
ist, wobei die erste Kammeranordnung eine erste Unterdruckkammer
und eine von dieser durch eine erste bewegliche Wand getrennte erste
Arbeitskammer aufweist. Die zweite Kammeranordnung weist dabei eine
zweite Unterdruckkammer und eine von dieser durch eine zweite bewegliche Wand
getrennte zweite Arbeitskammer auf. Ferner sind die erste und zweite
Kammeranordnung über das
Steuerventil mit Druck beaufschlagbar. In diesem Zusammenhang kann
erfindungsgemäß auch vorgesehen
sein, dass die erste bewegliche Wand und die zweite bewegliche Wand
zum Zwecke einer gemeinsamen Bewegung miteinander, vorzugsweise
starr, gekoppelt sind.
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Es
wurde im Rahmen der bisherigen Erfindungsgebeschreibung mehrfach
erwähnt,
dass das Krafteingangsglied nicht unmittelbar mechanisch mit der
Betätigungskraft-Erzeugungseinrichtung
gekoppelt ist. Um dennoch dem Fahrer den gewohnten Eindruck zu vermitteln,
dass die Bremsanlage einer Betätigung
des Bremspedals einen mechanischen Widerstand entgegensetzt, sieht
die Erfindung eine an sich bekannte Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung
vor. Eine derartige Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung kann beispielsweise
in unmittelbarer Nähe
zu dem Kraftein gangsglied angeordnet werden. Dies führt jedoch
im Allgemeinen zu einer erheblichen Bauraumvergrößerung der Anordnung, was der
Forderung nach Kompaktheit entgegensteht. Die Erfindung sieht zur
Vermeidung derartiger Bauraumvergrößerungen vor, dass die Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung
platzsparend in dem erfindungsgemäßen Bremskrafterzeuger integriert
ist. Eine Maßnahme
zur Realisierung einer derart integrierten Lösung liegt erfindungsgemäß beispielsweise
darin, dass das Krafteingangsglied über eine Übertragungskolbenanordnung
mit der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung gekoppelt ist. Darüber hinaus
kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung über ein
Pedalgegenkraft-Hydrauliksystem mit einer Dämpferanordnung kraftübertragend
koppelbar ist. So lässt
sich die Wirkung Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung übertragen,
so dass deren Komponenten an nahezu beliebiger Stelle des Bremskrafterzeugers
positioniert werden können,
also auch dort, wo Bauraum zur Verfügung steht.
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Um
dem Fahrer ein aus herkömmlichen Bremssystemen
bekanntes Widerstandsverhalten bei der Betätigung des Bremspedals vermitteln
zu können,
sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Dämpferanordnung
eine über
einen durch das Pedalgegenkraft-Hydrauliksystem verlagerbaren Kraftkolben
komprimierbare Simulationsfeder oder/und fluidische Dämpfungsmittel,
vorzugsweise eine Drossel, oder/und eine gummielastische Anschlagscheibe
aufweist. Während
sich mit der Simulationsfeder und der gummielastischen Anschlagscheibe
eine progressive Kraftänderung
mit zunehmender Pedalbetätigung
erreichen lässt,
dienen die fluidischen Dämpfungsmittel
insbesondere zur Herbeiführung
einer Hysterese, die eine verzögerte Rückbewegung
des Bremspedals nach dessen Freigabe zur Folge hat. Darüber hinaus
haben die fluidischen Dämpfungsmittel
die Wirkung, dass sie bei einer ausreichend schnellen Betätigung des
Bremspedals dem Fahrer ein von herkömmlichen Bremssystemen bekanntes
Widerstandsgefühl
vermitteln, und zwar in jeder Betriebssituation der erfindungsgemäßen Bremsanlage.
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Wie
vorstehend bereits dargelegt, ist der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger
so ausgebildet, dass er auch nach einem Ausfall einzelner Komponenten
eine zuverlässige
Bremswirkung gewährleistet.
Insbesondere dann, wenn es erforderlich ist, die von dem Fahrer
auf das Bremspedal ausgeübte Pedalbetätigungskraft
zur Erzeugung einer Betätigungskraft
in einer Notfallbetriebssituation bestmöglich auszunutzen, ist es zu
vermeiden, dass ein Teil der Pedalbetätigungskraft aufgrund der Wirkung
der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung dissipiert. Eine Weiterbildung
der Erfindung sieht daher vor, die Pedalgegenkraft-Simulationsvorrichtung
bedarfsweise zu- bzw. abzuschalten. Insbesondere sieht eine Ausführungsform
der Erfindung in diesem Zusammenhang vor, dass das Hydrauliksystem
der Pedalgegenkraft-Simulationsvorrichtung
mit einem ansteuerbaren Trennventil ausgebildet ist, das in einer
ersten Stellung, vorzugsweise in seiner Passivstellung, die Dämpferanordnung
und die Übertragungskolbenanordnung
hydraulisch voneinander entkoppelt und eine im Wesentlichen ungedämpfte Bewegung
der Übertragungskolbenanordnung
zulässt
und das in einer zweiten Stellung, vorzugsweise in seiner Aktivstellung,
die Dämpferanordnung
und die Übertragungskolbenanordnung
hydraulisch miteinander koppelt. Hinsichtlich der Ansteuerung des
Trennventils kann erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass das Trennventil zu Beginn einer Bremspedalbetätigung aus
seiner Passivstellung in seine Aktivstellung geschaltet wird und
erst nach Beendigung der Bremspedalbetätigung wieder aus seiner Aktivstellung
in seine Passivstellung geschaltet wird. Darüber hinaus kann das Trennventil
bereits zur Erzielung eines Drosseleffekts ausgenützt werden,
indem es mit einem Drosselelement, vorzugsweise mit einer federvorgespannten
Drosselblende versehen wird, die in der Aktivstellung des Trennventils
eine Hydraulikfluid-Strömung
zu der Dämpferanordnung
drosselt. Dadurch kann der Hystereseeffekt sowie der Dämpfungseffekt
der Dämpferanordnung
weiter verstärkt werden.
Vorzugsweise ist die Drosselblende so angeordnet, dass sie auch
dann, wenn das Trennventil in seine Passivstellung geschaltet ist,
eine Fluidströmung
in dem Hydrauliksystem drosselt, so dass der Fahrer beispielsweise
in einer Notfallbetriebssituation, in der die Dämpferanordnung nicht mit dem Bremspedal
gekoppelt ist, bei einer Betätigung
des Bremspedals einen Widerstand spürt.
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Hinsichtlich
der Ausgestaltung des Hauptbremszylinders sieht eine Weiterbildung
der Erfindung vor, dass dieser in einem Zylindergehäuse, vorzugsweise
als einseitig offene Zylinderbohrung, ausgebildet ist. Vorzugsweise
ist das Trennventil, ebenso wie die Dämpferanordnung in dem Zylindergehäuse integriert
oder als separate Baugruppe an diesem angebracht. Der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger
kann auch dadurch noch kompakter gestaltet werden, dass die Dämpferanordnung
in dem Zylindergehäuse
integriert oder als separate Baugruppe an diesem angebracht ist.
So kann die eigentlich bauraumfordernde Einheit der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung,
nämlich
die Dämpferanordnung,
an einer Stelle angeordnet werden, wo Bauraum zur Verfügung steht,
und muss nicht in unmittelbarer Pedalnähe positioniert werden.
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Zu
Gunsten einer einfachen Montierbarkeit sowie eines kompakten Aufbaus
sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Zylindergehäuse zusammen
mit den darin angeordneten Komponenten als Baugruppe in das Basisgehäuse einschiebbar und
mit diesem lösbar
verbunden ist.
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Ferner
kann zur Erhöhung
der Zuverlässigkeit
des Bremssystems erfindungsgemäß ferner
vorgesehen sein, dass in dem Hauptbremszylinder ein Sekundärkolben
verlagerbar geführt
ist, dass der Sekundärkolben
mit dem Hauptbremszylinder eine Sekundärdruckkammer zur Erzeugung
eines hydraulischen Bremsdrucks einschließt, und dass der Primärkolben
mit dem Hauptbremszylinder und dem Sekundärkolben zur Erzeugung eines
hydraulischen Bremsdrucks die Primärdruckkammer einschließt. In diesem
Zusammenhang kann darüber
hinaus vorgesehen sein, dass der Primärkolben und gegebenenfalls
der Sekundärkolben
vermittels diesen zugeordneten Vorspannfedern jeweils in eine Ausgangsstellung
vorgespannt sind.
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Vorstehend
wurde bereits auf die einzelnen Komponenten der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung
eingegangen. Hinsichtlich deren Anordnung sieht eine Weiterbildung
der Erfindung vor, dass der Primärkolben
mit einer Durchgangsbohrung versehen ist, in der ein Betätigungskolben
geführt
ist, wobei der Betätigungskolben
eine Betätigungszylinderbohrung
aufweist, in der ein Trennkolben vermittels der Übertragungskolbenanordnung
verlagerbar geführt
ist, wobei der Trennkolben in dem Betätigungskolben eine Hydraulikfluidkammer
begrenzt, die fluidisch mit dem Hydrauliksystem der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung
gekoppelt ist. Um einen permanenten Kontakt zwischen der Übertragungskolbenanordnung
und dem Trennkolben sicherzustellen und um somit eine zuverlässige Kopplung
des Krafteingangsglieds mit der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung
gewährleisten
zu können,
sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass eine den Trennkolben
kontaktierende Komponente der Übertragungskolbenanordnung
mit dem Trennkolben magnetisch oder/und adhäsiv oder/und durch Verrastung
lösbar
gekoppelt ist. Darüber
hinaus kann erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass der Betätigungskolben
in dem Zylindergehäuse
festgelegt ist. Alternativ hierzu kann erfindungsgemäß vorgesehen sein,
dass der Betätigungskolben
relativ zu dem Zylindergehäuse
verlagerbar ist. Vorzugsweise ist in diesem Zusammenhang vorgesehen,
dass der Betätigungskolben
gegen die Wirkung eines Federelements relativ zu dem Zylindergehäuse verlagerbar ist.
Das Federelement kann dabei unter Vorspannung stehen, so dass eine
Verlagerung erst bei Überschreitung
einer bestimmten Mindestkraft erfolgt. Zur Kopplung von Betätigungskolben
und Federelement kann in einer konstruktiv einfachen und dennoch
zuverlässigen
Ausführungsvariante
der Erfindung ein an dem Betätigungskolben
angebrachter Anschlagstift dienen.
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Die
Erfindung sieht ferner eine elektronische Steuereinrichtung vor,
die die Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung überwacht,
und den elektromagnetischen Aktuator nach Maßgabe eines Ausgangssignals
der Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung, vorzugsweise
unter Berücksichtigung
einer vorgegebenen Kennlinie oder eines vorgegebenen Kennlinienfeldes,
ansteuert. Aus dem Kennlinienfeld können in Abhängigkeit von herrschenden Betriebsparametern
einzelne Kennlinien ausgewählt
und der Ansteuerung des Bremskrafterzeugers zugrunde gelegt werden.
Je nach Ausbildung des Bremssystems kann erfindungsgemäß weiter
vorgesehen sein, dass die Kennlinie oder das Kennlinienfeld fest
vorgegeben oder an erfasste Betriebsparameter adaptierbar ist. So
ist es auch möglich
auf Fahrerwunsch oder in Anpassung an das ermittelte Fahrerverhalten
verschiedene das Verhalten der Bremse bestimmende Kennlinien auszuwählen oder
zu erstellen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass
die elektronische Steuereinrichtung den elektromagnetischen Aktuator nach
Maßgabe
eines im Hydrauliksystem der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung,
beispielsweise am Trennventil, erfassten Hydraulikdrucks ansteuert. Ferner
kann hinsichtlich der Ansteuerung des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers
vorgesehen sein, dass die elektronische Steuereinrichtung den elektromagnetischen
Aktuator nach Maßgabe
eines von einem Fahrzeugregelsystem ermittelten Parameters, wie
beispielsweise dem Abstand zu einem voranfahrenden Fahrzeugs, dem
gegenwärtigen
Hydraulikdruck im Bremssystem, der aktuellen Fahrzeugverzögerung oder
dergleichen, ansteuert. Darüber
hinaus ist es erfindungsgemäß möglich, dass
die elektronische Steuereinrichtung den elektromagnetischen Aktuator
nach Maßgabe
einer zeitlichen Änderung
des Ausgangssignals der Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung
oder/und des im Hydrauliksystem der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung, beispielsweise
am Trennventil, erfassten Hydraulikdrucks ansteuert. Wie vorstehend
dargelegt, ist es in bestimmten Betriebssituationen erforderlich,
die Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung
zu deaktivieren. Hierfür
kann vorgesehen sein, dass die elektronische Steuereinrichtung das
Trennventil nach Maßgabe
eines Ausgangssignals der Pedalbetätigungs-Erfassungseinrichtung
ansteuert.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass die elektronische Steuereinrichtung bei
der Ansteuerung des elektromagnetischen Aktuators ein Ausgangssignal des
Positionssensors berücksichtigt.
Dadurch kann erreicht werden, dass die gegenwärtige Position der beweglichen
Wand, oder im Falle einer Tandemanordnung beider beweglichen Wände, als
Rückkopplungsinformation
genutzt werden, um zu Korrekturzwecken den Aktuator im Rahmen einer
Regelschleife erneut anzusteuern.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es
stellen dar:
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1 eine schematische Übersichtsdarstellung
des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers und
der mit diesem gekoppelten Fahrzeugkomponenten;
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2 eine vergrößerte Seitenansicht
des Bremskrafterzeugers;
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3 eine Längsschnittansicht des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers
in unbetätigter Stellung;
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4 eine Ansicht entsprechend 3, jedoch in teilbetätigter Stellung;
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5 eine Detailansicht einer
ersten Ausführungsform
einer Dämpferanordnung
einer Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung;
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6 eine Ansicht entsprechend 5 einer zweiten Ausführungsform
der Dämpferanordnung
der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung;
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7 eine Schnittansicht geschnitten
entlang der Schnittlinie VII–VII
aus 2;
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8 eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers
und
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9 eine vierte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers.
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In 2 ist ein erfindungsgemäßer Bremskrafterzeuger
in Seitenansicht dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet.
Dieser umfasst eine Betätigungseinheit 12,
in die ein Krafteingangsglied 14 eingeführt ist. Das Krafteingangsglied 14 ist
an seinem freien Ende mit einem in 2 nicht
gezeigten Bremspedal koppelbar. Die Betätigungseinheit 12 ist
an eine Kammeranordnung 16 angeschlossen. An der von der
Betätigungseinheit 12 abgewandten
Seite der Kammeranordnung 16 ist ein Teil eines Zylindergehäuses 18 des
Hauptbremszylinders erkennbar.
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Für eine detaillierte
Beschreibung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers 10 soll
im Folgenden auf 3 Bezug
genommen werden. Der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger 10 besteht
in seiner Grundstruktur aus zwei Modulen, nämlich zum einen das Zylindergehäuse 18 und
zum anderen das Bremskrafterzeu gergehäuse 20, in das das
Zylindergehäuse 18 eingesetzt
und mit dem es lösbar
verbunden ist. In dem in 3 rechten
Teil des Bremskrafterzeugers 10, insbesondere des Gehäuses 20,
mündet
das stangenförmig
ausgebildete Krafteingangsglied 14. In diesem Bereich ist
ein Steuerventil 22 vorgesehen. Das Steuerventil 22 umfasst
ein Steuerventilgehäuse 24,
das relativ zu dem Gehäuse 20 verlagerbar
ist. Innerhalb des Steuerventilgehäuses 24 ist eine relativ
zu diesem verlagerbare Ventilhülse 26 vorgesehen.
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Das
Steuerventilgehäuse 24 ist
fest mit einer in der Kammeranordnung 16 angeordneten ersten beweglichen
Wand 28 gekoppelt. Die erste bewegliche Wand 28 unterteilt
den in 3 rechten Teil
der Kammeranordnung 16 in eine Unterdruckkammer 30 und
eine Arbeitskammer 32. Die Unterdruckkammer 30 ist über eine
in dem Gehäuse 20 festgelegte
starre Wand 34 von dem in 3 linken
Teil der Kammeranordnung 16 getrennt. Auch dieser Teil
der Kammeranordnung 16 umfasst eine Unterdruckkammer 36 und
eine Arbeitskammer 38, die durch eine zweite bewegliche
Wand 40 voneinander getrennt sind. Die erste bewegliche
Wand 28 und die zweite bewegliche Wand 40 sind
zum Zwecke einer gemeinsamen Bewegung starr miteinander gekoppelt.
Hierzu ist die zweite bewegliche Wand 40 auf einer Koppelhülse 42 befestigt,
die über
eine Verbindungsbuchse 44 fest mit dem Steuerventilgehäuse 24 verbunden
ist.
-
In
dem Steuerventilgehäuse 24 ist
eine elektrisch ansteuerbare Spule 46 eines elektromagnetischen
Aktuators 48 angeordnet. Der Aktuator 48 umfasst
ferner einen relativ zu dem Steuerventilgehäuse 24 sowie zu der
Spule in Richtung der Längsachse
A des Bremskrafterzeugers 10 verlagerbaren magnetischen
Anker 50. Der Anker 50 ist für eine gemeinsame Bewegung
in axialer Richtung mit der Ventilhülse 26 gekoppelt.
Darüber
hinaus ist der Anker 50 mit einer axialen Durchgangsbohrung
versehen, durch die sich ein Übertragungskolben 52 verschiebbar
erstreckt. Der Anker 50 ist über eine Feder 54 in
die in 3 gezeigte Stellung
vorgespannt. An seinem in 3 rechten
Ende ist der Übertragungskolben 52 über ein
Koppelelement 56 mit dem Krafteingangsglied 14 kraftübertragend
verbunden. Zwischen dem Anker 50 und dem Koppelelement 56 ist
in dem in 3 gezeigten
Ruhezustand des Bremskrafterzeugers 10 ein Sicherheitsspiel
s vorgesehen.
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Die
Ventilhülse 26,
das Steuerventilgehäuse 24 und
ein relativ zu diesen verlagerbares Ventilelement 58 bilden
das eigentliche Steuerventil 22. In dem in 3 gezeigten Zustand liegt die Ventilhülse 26 mit
ihrem dem Ventilelement 58 zugewandten Hülsendichtsitz 60 an
dem Ventilelement 58 an. Ferner ist in diesem Zustand ein
an dem Steuerventilgehäuse 24 ausgebildeter
Gehäusedichtsitz 62 von
dem Ventilelement 58 abgehoben. In dem in 3 gezeigten Zustand verbindet das Steuerventil 22 jeweils die
Unterdruckkammer 30 mit der Arbeitskammer 32 und
die Unterdruckkammer 36 mit der Arbeitskammer 38.
Die Unterdruckkammern 30 und 36 sind dabei mit
einer nicht gezeigten Unterdruckquelle gekoppelt, beispielsweise
mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors eines mit dem Bremskrafterzeuger 10 ausgestatteten
Fahrzeugs oder mit einer gesondert ausgebildeten Vakuumpumpe. Das
Krafteingangsglied wird über
eine Rückstellfeder 63 in
die in 3 gezeigte Stellung
vorgespannt.
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Der Übertragungskolben 52 erstreckt
sich mit seinem in 3 linken
Ende in einen Primärkolben 64 hinein,
der mit einer axialen Durchgangsbohrung ausgeführt ist. Der Primärkolben 64 ist
dichtend in einer einseitig offenen Bohrung 66 geführt, die
in dem Zylindergehäuse 18 ausgebildet
ist. In der Durchgangsbohrung des Primärkolbens 64 ist ein Betätigungskolben 68 verlagerbar
geführt.
Auch der Betätigungskolben 68 weist
eine einseitig offene Bohrung 70 auf, die mit einem in
dieser verlagerbaren Trennkolben 72 verschlossen ist. Der
Trennkolben 72 schließt
mit dem Betätigungskolben 68 eine Hydraulikkammer 74 ein.
Der Betätigungskolben 68 liegt über einen
Anschlagstift 75, der durch einen im Primärkolben 64 vorgesehenen
Langlochschacht 73 hindurch geführt ist, an einer Durchmesserstufe
im Inneren einer fest mit dem Zylindergehäuse 18 gekoppelten
Verschlusshülse 78 an.
Er ist dadurch an einer Axialbewegung in 3 nach rechts gehindert.
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Die
Hydraulikkammer 74 ist über
einen Verbindungskanal 76 mit dem Innenraum der Verschlusshülse 78 verbunden
und kommuniziert über diesen
Innenraum mit einem in dem Zylindergehäuse 18 ausgebildeten
Fluidkanal 80. Der Fluidkanal 80 führt zu dem
in 7 näher in einer
Schnittdarstellung gezeigten elektromagnetischen Trennventil 82. Dieses
umfasst eine elektromagnetisch ansteuerbare Spule 84 und
einen in der Spule 84 beweglich geführten Anker 86. Der
Anker 86 ist über
eine Rückstellfeder 88 in
die in 7 gezeigte Stellung
vorgespannt. Der Anker 86 besitzt einen Fortsatz 90 mit dessen
freien Ende er ein kugelförmiges
Ventilelement 92 gegen einen Ventilsitz 94 drücken kann.
Der Ventilsitz 94 verbindet eine Fluidkammer 96 über eine
mit dem Ventilelement 92 abdichtbare Durchgangsbohrung
mit einer Vorkammer 98. Die Fluidkammer 96 ist über einen
Verbindungskanal 100 mit einem Hydraulikfluidreservoir 102 fluidisch
verbunden. Die Vorkammer 98 ist über einen Verbindungskanal 104 mit
einer Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung 106 fluidisch
verbunden.
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In
der Vorkammer 98 ist eine Drosselblende 99 über eine
Vorspannfeder 101 zum Ventilelement 92 hin vorgespannt.
Die Drosselblende 99 weist eine Drosselbohrung 103 auf.
Ferner ist in der Vorkammer 98 ein die Montage erleichterndes
Halteelement 105 angeordnet.
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Die
Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung 106 ist in 5 in einer ersten Ausführungsform,
in welcher sie in das Zylindergehäuse 18 integriert
ist, vergrößert und
in Schnittdarstellung gezeigt. Der Verbindungskanal 104 mündet in
eine Hydraulikkammer 108, die mittels eines Simulationskolbens 110 abgegrenzt
ist. Der Simulationskolben 110 ist entlang einer Längsachse
B innerhalb des Zylindergehäuses 18 verlagerbar.
Er weist einen Anlageflansch 112 auf, an dem ein Ende einer
Simulationsfeder 114 anliegt. Ferner weist der Simulationskolben 110 einen
in die Simulationsfeder 114 hineinragenden abgerundeten Fortsatz 116 auf.
Die Simulationsfeder 114 ist in einer Federkammer 118 angeordnet,
die mit einem vermittels eines Befestigungsrings 122 gesicherten
Verschlussstopfen 120 geschlossen ist. Der Verschlussstopfen 120 weist
eine zentrale Öffnung 128 auf.
Darüber
hinaus ist die Federkammer 118 über eine seitliche Bohrung 126 mit
der Atmosphäre
verbunden. In dem Verschlussstopfen 120 ist eine gummielastische Anschlagscheibe 124 angeordnet,
in die bei hinreichend weiter Verlagerung entlang der Achse B der Fortsatz 116 des
Simulationskolbens 110 elastisch eintauchen kann.
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Wendet
man sich wiederum dem Aufbau des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers zu,
wie er in 3 dargestellt
ist, so erkennt man in dieser Darstellung, dass in dem Zylindergehäuse 18 neben
dem Primärkolben 64 ferner
ein Sekundärkolben 130 verschiebbar
aufgenommen ist. Der Primärkolben 64 begrenzt
zusammen mit der Begrenzungswand der Bohrung 66 und dem
Sekundärkolben 130 sowie dem
in 3 linken Ende des
Betätigungskolbens 68 eine
Primärdruckkammer 132.
Der Sekundärkolben 130 begrenzt
zusammen mit der Begrenzungswand der Bohrung 66 eine Sekundärdruckkammer 134. Primärkolben
und Sekundärkolben
sind über
Rückstellfedern 136 und 138 in
die in 3 gezeigte Position
vorgespannt.
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Schließlich ist
in 3 noch ein Positionssensor 140 gezeigt.
Der Positionssensor 140 weist einen in 3 nach rechts federvorgespannten Stößel 142 auf,
der mit seinem freien Ende stets an der beweglichen Wand 40 anliegt
und deren aktuelle Position erfasst.
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Hinsichtlich
der Montage des in 3 gezeigten
Bremskrafterzeugers 10 ist anzumerken, dass dieser an sich
aus zwei Basisbaugruppen besteht. Die erste Basisbau gruppe umfasst
das Gehäuse 20 und
alle darin angeordneten Komponenten, insbesondere die Komponenten
der Kammeranordnung 16 sowie des Steuerventils 22.
Die zweite Basisbaugruppe umfasst das Zylindergehäuse 18 und alle
daran angebrachten Komponenten, insbesondere die Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung 108, das
Trennventil 82, sowie den Primärkolben 64 und den
Sekundärkolben 130.
Diese beiden Basisbaugruppen sind vormontiert und im vormontierten
Zustand miteinander verbindbar, wobei das Zylindergehäuse 18 in
das Gehäuse 20 dichtend
eingeführt
werden kann. Die Schnittstelle dieser beiden Komponenten bilden
dann die gegenseitig in Kontakt tretenden Anlageflächen von
Primärkolben 64 und
Verbindungsbuchse 44 sowie Übertragungskolben 52 und Trennkolben 72.
Insbesondere die Schnittstelle zwischen Übertragungskolben 52 und
Trennkolben 72 ist spielfrei auszubilden, um dem Fahrer
ein unmittelbares Ansprechen des Bremssystems auf eine Pedalbetätigung zu
vermitteln. Daher ist der Trennkolben 72 magnetisch ausgebildet,
so dass er den ferromagnetischen Übertragungskolben 52 zwangsläufig bei
der Montage kontaktiert und mit diesem in Kontakt bleibt. Gewünschtenfalls
kann die Bohrung 70 an ihrem offenen Ende auch mit einem
nachträglich
angebrachten Anschlag versehen sein, beispielsweise einem Sicherungsring
oder einer Bördelung,
so dass ein unbeabsichtigtes Herausgleiten des Trennkolbens 72 verhindert
wird.
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Bevor
auf die eigentliche Funktionsweise des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers 10 eingegangen
wird, soll dessen Einbindung in ein Fahrzeugbremssystem unter Berücksichtigung
von 1 näher erläutert werden.
Dort ist schematisiert der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger 10 mit
einem Bremspedal P gezeigt. Eine Pedalbetätigung wird über einen
Drehwinkelsensor 150 erfasst und an eine Drehwinkelsensor-Auswerteeinrichtung 152 übermittelt.
Diese übermittelt
an eine elektronische Steuereinheit 154 ein der aktuellen
Pedalbetätigung entsprechendes
Signal. Nach Maßgabe
des die aktuelle Pedalbetätigung
charakterisierenden Signals steuert die elektronische Steuereinheit 154 eine
Vakuumpumpe 156 sowie weitere Komponenten des Bremskrafterzeugers 10 an,
wie dies im Folgenden noch erläutert
wird. Darüber
hinaus steuert die elektronische Steuereinheit 154 eine
Bremsleuchte 158 in Reaktion auf eine erfasste Pedalbetätigung an.
Die elektronische Steuereinheit 154 erhält ferner Signale von verschiedenen
Regelsystemen innerhalb des Fahrzeugs, wie beispielsweise einem
elektronischen Stabilitätsprogramm 160,
einem Antiblockiersystem 162, einem automatischen Abstandshaltesystem (cruise
control) 164 oder dergleichen. Die von diesen Programmen
zu der elektronischen Steuereinheit 154 fließenden Signale
werden ausgewertet und zur Ansteuerung des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers
genutzt.
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Im
Folgenden soll unter Bezugnahme auf 3 und 4 die Funktionsweise des
erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers
erörtert
werden.
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4 zeigt den erfindungsgemäßen Bremskrafterzeuger 10 in
teilbetätigter
Stellung bei normaler Funktionsweise. In Folge einer Betätigung des Bremspedals
wird das Krafteingangsglied 14 mit der Kraft F beaufschlagt
und gegenüber
der in 3 gezeigten Ausgangsstellung
um die Strecke Δp
entlang der Längsachse
A des Bremskrafterzeugers verlagert. Die Bremspedalbetätigung wird
unmittelbar von dem in 1 gezeigten
Drehwinkelsensor 150 erfasst und an die elektronische Steuereinheit 154 weitergeleitet.
Diese steuert die Spule 46 an und bestromt diese nach Maßgabe vorgegebener
Kennlinien und ggf. unter Berücksichtigung
weiterer Parameter, beispielsweise von dem Stabilitätsprogramm 160,
dem Antiblockiersystem 162 oder der Abstandskontrolleinrichtung 164.
Durch die Bestromung der Spule 46 baut sich in dieser ein
Magnetfeld auf, welches den Anker 50 in 4 nach links in die Spule hineinzieht.
Dabei wird die Ventilhülse 26 von
dem Anker 50 mitgenommen. Das Ventilelement 58 bewegt sich
solange mit der Ventilhülse 26 mit,
bis es an dem Gehäusedichtsitz 62 zur
Anlage kommt. Sodann hebt der Hülsendichtsitz 60 von
dem Ventilelement 58 ab. In der Folge werden die erste
Unterdruckkammer 30 von der ersten Arbeitskammer 32 und
die zweite Unterdruckkammer 36 von der zweiten Arbeitskammer 38 isoliert
sowie die Arbeitskammern 32 und 38 mit der Umgebungsatmosphäre verbunden.
Es baut sich ein Überdruck
in den Arbeitskammern 32 und 38 auf, der zu einer
Verlagerung des Steuerventilgehäuses 24 entgegen
einer Kraft einer Rückstellfeder 166 führt und
damit auch zu einer Verlagerung des Primärkolbens 64 und des
Sekundärkolbens 130.
Dadurch baut sich in der Primärdruckkammer 132 und
in der Sekundärkammer 134 jeweils
ein Bremsdruck auf, der in einem an dem Bremskrafterzeuger 10 angeschlossenen
Fahrzeugbremssystem zum Abbremsen des Fahrzeugs genutzt wird. Die
beiden beweglichen Wände 28 und 40 bewegen
sich zusammen mit dem Steuerventilgehäuse 24 soweit, bis
sich beide Dichtsitze, nämlich
der Hülsendichtsitz 60 und
der Gehäusedichtsitz 62,
wieder in Anlage an dem Ventilelement 58 befinden. In diesem
Zustand ist das System im Gleichgewicht und es tritt ohne äußere Einwirkung
keine weitere Änderung
mehr ein.
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Wie
vorstehend dargelegt, erfolgt die Betätigung des Steuerventils 22 durch
eine Verlagerung des Ankers 50, der über die in der Spule 46 erzeugte Magnetkraft
entlang der Längsachse
A bewegt wird. Die Bewegung des Krafteingangsglieds 14 und
die diese initiierende Kraft F wird allerdings in dem in 4 gezeigten betätigten Zustand
nicht auf den Anker 50 übertragen.
Vielmehr wird diese Bewegung des Krafteingangsglieds 14 über das
Koppelelement 56 auf den Übertragungskolben 52 übertragen.
Der Übertragungskolben 52 wird
in der Folge innerhalb des Primärzylinders 64,
insbesondere innerhalb der einseitig offenen Bohrung 70 des
Betätigungskolbens 68 verlagert
und verschiebt dabei den Trennkolben 72 in 4 nach links, wobei der Betätigungskolben 68 wegen
des in der Primärdruckkammer 132 herrschenden
Hydraulikdrucks relativ zu dem Gehäuse 18 in seiner Position
verharrt. Durch die Bewegung des Trennkolbens 72 wird Hydraulikfluid
aus der Hydraulikkammer 74 über den Verbindungskanal 76 und
den Fluidkanal 80 zu dem elektromagnetischen Trennventil 82 gefördert. Das
elektromagnetische Trennventil 82 wird infolge der erfassten
Pedalbetätigung
von der elektronischen Steuereinheit 154 in seine Aktivstellung
geschaltet, in welcher es das Ventilelement 92 an den Ventilsitz 94 drückt. Dadurch kann
das zu dem Trennventil 82 geförderte Hydraulikfluid nicht
in das Hydraulikfluidreservoir 102 strömen, sondern wird gegen den
Widerstand der Pedalgegenkraft-Simulationsvorrichtung 106 in
die Hydraulikkammer 108 gefördert. Dabei wird der Simulationskolben 110 unter
Komprimierung der Simulationsfeder 114 in die Federkammer 118 hinein
verschoben. Je nach Geschwindigkeit der Verschiebung des Simulationskolbens 110 kommt
es zu einer fluidischen Dämpfung
aufgrund einer Drosselwirkung der Drosselblende 99 beim
Hindurchströmen
von Hydraulikfluid durch deren Drosselöffnung und der Bohrung 126 beim
Austreten der in der Federkammer 118 enthaltenen Luft.
Schließlich
kommt es bei hinreichend weiter Auslenkung des Fortsatzes 116,
zu einer starken gedämpften
Bewegung des Simulationskolbens 110, sobald der Fortsatz 116 mit
der gummielastischen Anschlagscheibe 124 in Kontakt tritt
und diese komprimiert.
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Wird
das Bremspedal von dem Fahrer wieder freigegeben, so bewegt sich
das System aus der in 4 gezeigten
Stellung in die 3 gezeigte Stellung
zurück.
Das Krafteingangsglied 14 wird dabei aufgrund der Wirkung
der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung 106 und
weiterer Rückstellfedern in
seine Ausgangsstellung zurück
bewegt. Diese Rückstellbewegung
erfolgt jedoch mit Hysterese, da zum einen durch die Bohrung 126 nur
gedrosselt Luft in die Federkammer 118 eintreten kann und
zum anderen auch die Drosselblende 99 ein Zurückströmen von
Hydraulikfluid in die Hydraulikkammer 74 drosselt.
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Während der
Ansteuerung des Aktuators 48 erfasst die elektronische
Steuereinheit 154 permanent über den Positionssensor 140 die
aktuelle Position der zweiten beweglichen Wand 40 und der
mit dieser gekoppelten ersten beweglichen Wand 28. Dadurch
kann die Ist-Position des Steuerventilgehäuses 24 erfasst werden
und mit einer durch die Pedalbetätigung
vorgegebenen Soll-Position verglichen werden. Bei einer Abweichung
von Ist-Position und Soll-Position, beispielsweise aufgrund einer Veränderung
der Pedalstellung durch den Fahrer oder aufgrund anderer äußerer Einflüsse, steuert
die elektronische Steuereinheit 154 den Aktuator 48 korrigierend
an. Im Falle einer Notbremsung, bei welcher das Bremspedal schnell
und mit großer
Betätigungskraft vom
Fahrer niedergedrückt
wird, kann die elektronische Steuereinheit 154 den Aktuator 48 auch überproportional
stark bestromen, um schnell eine hohe Druckdifferenz in der Kammeranordnung 16 aufzubauen
und um in der Folge eine für
die Notbremsung hinreichend große
Bremskraft mit dem Bremskrafterzeuger 10 zu erzeugen.
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Die
vorstehende Beschreibung zeigt, dass im Normalbetrieb die auf das
Krafteingangsglied ausgeübte
Bestätigungskraft
F lediglich eine Verlagerung der Komponenten Koppelelement 56, Übertragungskolben 52 und
infolge einer hydraulischen Übertragung
eine Bewegung des Simulationskolbens 110 bewirkt, jedoch
keinerlei unmittelbare Wirkung auf die Komponenten des Steuerventils 22 hat.
Die den Primärkolben 64 verlagernde
Betätigungskraft wird
vielmehr durch Aktivierung des Aktuators 48 und Verlagerung
des Ankers 50 initiiert, wodurch das Steuerventil 22 betätigt wird,
um eine Druckdifferenz in der Kammeranordnung 16 zu erzielen.
Aufgrund dieser Druckdifferenz verlagert sich das Steuerventilgehäuse 24 und
mit diesem der Primärkolben 64 sowie
der Sekundärkolben 130.
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Im
Folgenden sollen Notfallbetriebssituationen erläutert werden, die zeigen, dass
der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger 10 trotz
eines Defekts an einer oder mehreren Komponenten weiter funktioniert:
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Eine
erste zu betrachtende Notfallbetriebssituation tritt dann auf, wenn
die Spule 46 nicht mehr ordnungsgemäß angesteuert wird. Dies kann
beispielsweise daran liegen, dass der Drehwinkelsensor 150 defekt
ist oder ein Defekt im Bordnetz des Fahrzeugs auftritt. Bei einem
derartigen fehlerhaften Betriebszustand kann das Steuerventil 22 nicht
mehr über
den Aktuator 48 betätigt
werden. Dennoch lässt sich
mit dem erfindungsgemäßen Bremskrafterzeuger 10 eine
hinreichend gute Bremswirkung erzielen. Bei einer Bremspedalbetätigung wird
das Krafteingangsglied 14 in 3 nach
links verlagert. Eine derartige Verlagerung bleibt solange wirkungslos,
bis das Sicherheitsspiel s überwunden
ist. Ist dies der Fall, so tritt das Koppelelement 56 in
mechanischen Kontakt mit dem Anker 50 und verlagert diesen
weiter in 3 nach links.
Dadurch wird – ähnlich wie
vorstehend für
den ordnungsgemäßen Betrieb
bei einer Verlagerung des Ankers 50 beschriebenen – die Ventilhülse 26 verlagert,
bis der Gehäusedichtsitz 62 in Anlage
mit dem Ventilelement 58 gelangt und der Hülsendichtsitz 60 von
dem Ventilelement 58 abgehoben wird. Es kommt zu einer
Druckdifferenz in der Kammeranordnung 16, die eine Verlagerung
des Steuerventilgehäuses 24 und
schließlich
eine Verlagerung des Primärkolbens 64 nach
sich zieht. Bei dieser ersten Notfallbetriebssituation muss also
lediglich das Sicherheitsspiel s überwunden werden, bis eine
Bremswirkung durch die auf das Bremspedal ausgeübte Pedalbetätigungskraft
erreicht wird, die dann letztendlich analog zu einem herkömmlichen pneumatischen
Bremskraftverstärker
erzeugt wird.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass in der oben beschriebenen Notfallbetriebssituation,
in der keine ordnungsgemäße Ansteuerung
des Aktuators 48 erfolgt, über die elektronische Steuereinheit 154 auch keine Überführung des
Trennventils 82 aus der in 7 gezeigten
Passivstellung in eine Aktivstellung erfolgt. Vielmehr verbleibt
das Trennventil 82 in der in 7 gezeigten
Passivstellung, so dass der durch die Pedalbetätigung hervorgerufenen Verlagerung des
Krafteingangsglieds 14 keine wesentliche Gegenkraft durch
die Pedalgegenkraft-Simulationsvorrichtung 106 entgegengesetzt
wird. Das durch die Verlagerung des Krafteingangsglieds 14 aus
der Hydraulikkammer 74 herausgepresste Hydraulikfluid wird
im Wesentlichen widerstandslos gedrückt. Allerdings wirkt trotz
geschlossenem Trennventil 82 die Drosselblende 99 einer
Hydraulikfluidströmung
in das Reservoir 102 entgegen, so dass der Fahrer auch
in der Notfallbetriebssituation und insbesondere bei einer schnellen
Bremspedalbetätigung
einen Widerstand am Bremspedal spürt.
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Neben
der vorstehend geschilderten Notfallbetriebssituation, in der lediglich
die elektrische Ansteuerung des Aktuators 48 ausgefallen
ist und in der trotz dieses Defekts eine hinreichende Bremskrafterzeugung
durch den erfindungsgemäßen Bremskrafterzeuger 10 gewährleistet
ist, ist eine weitere Notfallbetriebssituation zu betrachten, in
der zusätzlich
oder alternativ zu einem Defekt in der Ansteuerung des Aktuators 48 auch
ein Defekt auftritt, der die Funktionsweise der Kammeranordnung 16 beeinträchtigt. Beispielsweise
könnte
ein derartiger Defekt dadurch entstehen, dass die Vakuumpumpe 156 aus 1 nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet.
Dies hätte
zur Folge, dass in den Unterdruckkammern 30 und 36 kein
Unterdruck mehr erzeugt werden kann, so dass an den beweglichen
Wänden 28 und 40 auch
keine Druckdifferenz mehr aufgebaut werden kann, die zu einer Bremskrafterzeugung
und letztendlich zur Verlagerung von Primärkolben 64 und Sekundärkolben 130 genutzt
werden kann.
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Der
erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger 10 ist
derart ausgebildet, dass er auch in einer derartigen Notfallbetriebssituation
eine hinreichende Erzeugung einer Bremskraft ermöglicht. Bezugnehmend auf 3 verhält sich der Bremskrafterzeuger 10 dabei
wie folgt: Bei einer Betätigung
des Bremspedals wird wiederum das Krafteingangsglied 14 in Richtung
der Längsachse
A verschoben. Trotz dieser Verlagerung des Krafteingangsglieds 14 lässt sich aber
aufgrund des Ausbleibens einer Druckdifferenz in der Kammeranordnung
zwischen den Unterdruckkammern 30 und 36 und den
Arbeitskammern 32 und 38 mit der Kammeranordnung 16 keine
Bremskraft erzeugen. Der Positionssensor 140 erfasst somit, dass
sich die bewegliche Wand 40 trotz der Pedalbetätigung nicht
bewegt und meldet dies umgehend an die elektronische Steuereinheit 154.
Aufgrund dieses Signals detektiert die elektronische Steuereinheit 154 eine
Notfallbetriebssituation und belässt
das Trennventil 82 in seiner Passivstellung, so dass die
Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung 106 wirkungslos bleibt.
Wiederum ist die Drosselwirkung der Drosselblende 99 davon
jedoch nicht betroffen. Auch eine Ansteuerung des Aktuators 48 ist
nicht erforderlich und bleibt aus.
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Aufgrund
der Bewegung des Krafteingangsglieds 14 in axialer Richtung
wird in Folge zunächst das
Sicherheitsspiel s aufgebraucht, so dass das Koppelelement 56 in
Kontakt mit dem Anker 50 tritt. Bei einer weiteren Bewegung
des Krafteingangsglieds 14 in axialer Richtung wird der
Anker 50 zusammen mit dem Koppelelement 56 von
dem Krafteingangsglied 14 weiter verlagert, bis der Anker 50 schließlich in
Anlage mit dem in 3 rechten
Bereich der Verbindungsbuchse 44 gerät. Nun ist das Krafteingangsglied 14 über das
Koppelelement 56, den Anker 50 und die Verbindungsbuchse 54 kraftübertragend
mit dem Primärzylinder 64 gekoppelt.
Dadurch lässt
sich der Primärzylinder 64 bei
einer weiteren Bewegung des Krafteingangsglieds 14 innerhalb
des Zylindergehäuses 18 verlagern,
so dass sich in der Primärdruckkammer 132 und
in der Sekundärdruckkammer 134 ein
Bremsdruck aufbaut, mit dem sich das Fahrzeug adäquat abbremsen lässt. Der
erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger 10 bietet
also auch für
diese zweite Notfallbetriebssituation eine Möglichkeit, eine hinreichend
große
Bremskraft zu erzeugen, indem er eine unmittelbare Übertragung
der an dem Bremspedal erzeugten Betätigungskraft auf den Primärkolben 64 ermöglicht.
Der Fahrer kann in dieser Notfallbetriebssituation das Bremspedal
derart durchtreten, dass seine Pedalbetätigungskraft unmittelbar auf
den Primärzylinder 64 übertragen
wird. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Push-Through-Funktion.
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Im
Folgenden soll kurz auf 6 eingegangen
werden. 6 zeigt eine
zweite Ausführungsform
der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung. Zur Erleichterung der
Beschreibung und zur Vermeidung von Wiederholungen werden für gleichartige oder
gleichwirkende Komponenten dieselben Bezugszeichen wie bei der Beschreibung
von 5 verwendet, jedoch
mit dem Buchstaben „a" nachgestellt.
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Das
Ausführungsbeispiel
gemäß 6 unterscheidet sich von
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 5 lediglich darin, dass
die Hydraulikkammer 108a, der Simulationskolben 110a,
die Simulationsfeder 114a, die gummielastische Anschlagscheibe 124a und
der Verschlussstopfen 120a in einem separaten Gehäuse 168a angeordnet
und als vormontierte Baugruppe ausgebildet sind, wobei das Gehäuse 168a über ein
Gewindeanschlussstück 170a in
eine korrespondierende Aufnahmeöffnung 172a des
Gehäuses 18a dicht
eingeschraubt ist.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen wiederum lediglich die
Unterschiede zu der Ausführungsform gemäß 3 und 4 beschrieben werden, wobei für gleichartige
oder gleichwirkende Komponenten wiederum dieselben Bezugszeichen
wie vorangehend bei der Beschreibung von 3 und 4 verwendet werden,
jedoch mit dem Buchstaben „b" nachgestellt.
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Die
Ausführungsform
gemäß 8 unterscheidet sich von
der Ausführungsform
gemäß 3 lediglich darin, dass
der Anschlagstift 75b in der Verschlusshülse 78b durch
eine Klemmhülse 174b festgelegt
ist, wobei die Klemmhülse
fest in dem durchmessergrößeren Abschnitt
der abgestuften Innenbohrung der Verschlusshülse 78b verankert
ist. Dadurch lässt
sich der Anschlagstift 75b nicht gegenüber dem Gehäuse 18b verlagern.
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Die
Ausführungsform
gemäß 8 eignet sich insbesondere
für den
Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers 10b,
in dem regenerativ gebremst werden soll. Dies bedeutet, dass der
Bremskrafterzeuger 10b in einem Fahrzeug eingesetzt wird,
das die beim Bremsen freiwerdende Energie zumindest teilweise über einen
Generator zurückgewinnt.
Derartige Einsatzbedingungen herrschen insbesondere bei Hydridfahrzeugen,
bei denen das Fahrzeug sowohl mittels eines Elektromotors als auch
mittels eines Verbrennungsmotors betriebssituationsabhängig angetrieben
werden kann. Der Generator erzeugt während der Bremsung einen Teil
der für
den Elektromotorbetrieb erforderlichen Energie, die in einem Akkumulator
zwischengespeichert wird. Ferner können regenerative Bremssysteme
auch in mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeugen eingesetzt werden,
in denen ebenfalls elektrische Energie für Reformationsprozesse oder
dergleichen bereitgestellt werden muss.
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Bei
derartigen regenerativen Bremssystemen wird der Generator im Falle
einer Bremsung, d. h. bei einer Bremspedalbetätigung, zumindest über die
angetriebenen Räder
angetrieben. Die hierfür
erforderliche Energie dient zur Verzögerung des Fahrzeugs. Reicht
diese Verzögerung
jedoch nicht aus, um das Fahrzeug entsprechend dem Bremswunsch des
Fahrers abzubremsen, so ist es erforderlich, wie bei herkömmlichen
Bremssystemen, zusätzlich
eine Bremskraft über
das Bremssystem zu erzeugen. Setzt man den erfindungsgemäßen Bremskrafterzeuger 10b in
einem derartigen regenerativen Bremssystem ein, so stellt sich allerdings
das Problem, dass der Bremskrafterzeuger 10b bei einer Bremspedalbetätigung und
einer daraus resultierenden Verlagerung des Krafteingangsglieds 14b zunächst keine
Bremskraft erzeugen muss. Eine Bremskrafterzeugung durch den Bremskrafterzeuger 10b ist
beispielsweise so lange nicht erwünscht, solange die durch den
zugeschalteten Generator erzielbare Verzögerung der durch den Fahrerwunsch
vorgegebenen Sollverzögerung
genügt.
Erst wenn diese Bedingung nicht mehr erfüllt ist, muss der Bremskrafterzeuger 10b eine
zusätzliche
Bremskraft erzeugen. Dies bedeutet, dass erst dann der Aktuator 48b aktiviert
und in der Folge das Steuerventil 22b wie vorstehend mit
Bezug auf 3 und folgende
geschildert angesteuert werden muss, wenn eine reine Generatorbremsung
nicht mehr ausreicht. Bevor eine solche Ansteuerung des Steuerventils
und eine daraus resultierende Bremskrafterzeugung erfolgt, wird eine
Verlagerung des Krafteingangsglieds 14b lediglich über das
Koppelelement 56b, den Übertragungskolben 52b und
den Trennkolben 72b zu der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung übertragen,
die der Pedalbetätigung
eine für
den Fahrer gewohnte Widerstandskraft entgegensetzt. Da zunächst keine Verlagerung
des Ankers 50b innerhalb der Spule 46b erfolgen
soll, sich das Koppelelement 56b jedoch bedingt durch die
Bewegung des Krafteingangsglieds 14b in 8 nach links bewegt, ist das Sicherheitsspiel
s ausreichend groß zu
bemessen, um eine unerwünschte
mechanische Kopplung von Koppelelement 56b und Anker 50b auszuschließen.
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Die
Klemmhülse 174b ist
deshalb erforderlich, weil sich andernfalls der Betätigungskolben 68b unter
der Wirkung des Koppelelements 56b, des Übertragungskolbens 52b und
des Trennkolbens 72b innerhalb des Primärkolbens 64b in die
Primärdruckkammer 132b hineinveriagern
könnte
und somit in dieser Phase der Bremsung unerwünscht Bremsdruck in der Primärdruckkammer 132b erzeugen
könnte.
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Im
Anschluss an die reine Generatorbremsung muss dann ein fließender Übergang
in einen Zustand erfolgen, in dem sowohl mittels des Generators
als auch mittels der über
den Bremskrafterzeuger 10b erzeugten Bremskraft gebremst
wird. Um diesen Übergang
möglichst
ruckfrei zu gestalten, kann der erfindungsgemäße vorab Brems krafterzeuger 10b in
eine Bereitschaftsstellung gefahren werden, in welcher alle Leerwege
der Anordnung bereits aufgebraucht sind.
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Im Übrigen funktioniert
der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger 10b so,
wie vorstehend mit Bezug auf 1 bis 6 geschildert. Dies gilt
ebenso für
die diskutierten Notfallbetriebssituationen, zu denen auch ein Ausfall
des Generators zu zählen
ist.
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Bei
einem alternativen Anwendungsfall der Bremskrafterzeuger 10 und 10b wird
bei einer Bremsung von Anfang an zusätzlich zu der Generatorbremsung
auch der Bremskrafterzeuger angesteuert. Die Verzögerungswirkung
der Generatorbremsung wird dabei in der Pedalbetätigungs-Bremskrafterzeugungs-Kennlinie
der Ansteuerung des Bremskrafterzeugers berücksichtigt. Dadurch kann erreicht
werden, dass ein vom Fahrer unter Umständen spürbarer Übergang von einer reinen Generatorbremsung zu
einer kombinierten Generator- und Bremssystembremsung unterbunden
wird. Eine derart zeitlich parallele Durchführung von Generator- und Bremssystembremsung
kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Generator die Räder der
einen Fahrzeugachse verzögert
und das Bremssystem zunächst
nur die Räder
der anderen Fahrzeugachse verzögert,
bis das Bremssystem schließlich – ab einem
bestimmten durch die Pedalbetätigung
vorgegebenen Verzögerungsgrenzwert – an allen
vier Rädern des
Fahrzeugs angreift und diese verzögert.
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9 zeigt eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen wiederum lediglich die
Unterschiede zu den Ausführungsformen
gemäß 3 und 4 sowie 8 beschrieben
werden, wobei für
gleichartige oder gleichwirkende Komponenten wiederum dieselben
Bezugszeichen wie vorangehend bei der Beschreibung von 3 und 4 sowie 8 verwendet
werden, jedoch mit dem Buchstaben „c" nachgestellt.
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Die
Ausführungsform
gemäß 9 unterscheidet sich von
der Ausführungsform
gemäß 3 im Wesentlichen in den
folgenden Aspekten:
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Die
in 9 schematisch gezeigte
Ausführungsform
ist im Gegensatz zu den vorangehend diskutierten Ausführungsformen
aus Gründen
einer vereinfachten Darstellung nicht mit einer Kammeranordnung
in Tandemausführung
ausgebildet, sondern mit lediglich einer beweglichen Wand 28c.
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Ein
weiterer wesentlicher Unterschied zu der vorangehend beschriebenen
Ausführungsform
gemäß 8 liegt bei der Ausführungsform
gemäß 9 darin, dass der Anschlagstift 75c nicht über eine
Spanhülse
(beispielsweise 174b) relativ zu dem Zylindergehäuse 18c festgelegt
ist und somit eine Bewegung des Betätigungskolbens 68c gegenüber dem
Zylindergehäuse 18c blockiert
ist. Vielmehr stützt
sich bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 9 der Betätigungskolben 68c vermittels
des Anschlagstifts 75c über
ein Federelement 182c an dem Zylindergehäuse 18c unter
Federvorspannung in 9 nach
links ab und liegt über
den Anschlagstift 75c an einer Durchmesserstufe in der
Verschlusshülse 78c an.
Durch die Bereitstellung des Federelements 182c ist es
möglich,
das bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehene Sicherheitsspiel
s wegzulassen, das in den geschilderten Notbetriebssituationen überwunden
werden muss, bis eine mechanische Übertragung der von dem Fahrer
eines Fahrzeugs aufgebrachten Pedalbetätigungskraft auf das Bremssystem
zur Erzeugung einer Bremskraft erfolgt.
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9 zeigt ferner schematisch
einen Generator, der zur Generatorbremsung ausgenutzt werden kann.
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Das
in 9 schematische gezeigte
Bremssystem funktioniert wie folgt:
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In
einer ersten Phase einer Bremsung, in der eine Generatorbremsung
durchgeführt
werden soll, bleiben zunächst
der Vakuum-Bremskrafterzeuger 10c sowie der angeschlossene
Hauptbremszylinder innerhalb des Zylindergehäuses 18c passiv. Bei
einer Betätigung
des Bremspedals P wird die Bewegung des Krafteingangsglieds 14c über den Übertragungskolben 52c und
den Trennkolben 72c unter Vermittlung des vorstehend beschriebenen
hydraulischen Systems zu der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung 106 übertragen,
welche für
eine für
den Fahrer gewohnte Gegenkraft sorgt. Dabei ist das Trennventil 82c durch
aktive Ansteuerung in seine geöffnete Stellung
geschaltet, so dass es das Hydraulikfluid ungehindert hindurchströmen lässt. Ein
weiteres Trennventil 83c wird derart angesteuert, dass
es das Reservoir 102c von dem übrigen Hydraulikkreis trennt.
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Das
Federelement 182c ist so ausgelegt, dass es bei einer derartigen
Betriebssituation eine Bewegung des Betätigungskolbens 68c verhindert und
diesen in der in 9 gezeigten
Stellung hält. Dadurch
kann verhindert werden, dass in der Primärdruckkammer 132c sowie
in der Sekundärdruckkammer 134c jeweils
Bremsdruck aufgebaut wird.
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In
einer zweiten Phase der Bremsung, in der die reine Generatorbremsung
nicht mehr ausreicht, um die gewünschte
Verzögerung
des Fahrzeugs zu erreichen, ist es erforderlich, zusätzlich über den
Primärkolben 64c und
den Sekundärkolben 130c in
der Primärdruckkammer 132c und
in der Sekundärdruckkammer 134c Bremsdruck
aufzubauen. Dies wird dadurch erreicht, dass die elektronische Steuereinheit 154c zusätzlich den
Aktuator 48c ansteuert, so dass das Steuerventil 22c geöffnet werden
kann und dadurch der Bremskrafterzeuger 10c zusätzlich aktiviert
werden kann. Diese zweite Phase der Bremsung ist dadurch charakterisiert,
dass sowohl die Bremswirkung des Generators als auch die Bremswirkung
der durch den Bremsdruck angesteuerten Reibungsbremseinheiten ausgenutzt
wird, um die gewünschte
Verzögerung
des Fahrzeugs zu erzielen.
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In
einer Bremssituation, in der das Bremssystem nicht ordnungsgemäß funktioniert,
beispielsweise weil die Stromversorgung in dem Fahrzeug ausgefallen
ist, geschieht folgendes: aufgrund der mangelnden Stromversorgung
verbleiben die beiden Trennventile 82c und 83c in
ihren in 9 gezeigten Passivstellungen.
In diesen Stellungen muss das Hydraulikfluid ein Druckbegrenzungsventil 180c durchströmen, bevor
es unter Umgehung der Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung 106c in
das Reservoir 102c strömen
kann. Dabei ist das Druckbegrenzungsventil 180c derart
ausgelegt, dass es erst ab einem bestimmten Mindestdruck öffnet. Dadurch
kann erreicht werden, dass das Hydraulikfluid aus der Hydraulikkammer 74c zunächst nicht
ausströmen
kann, sodass die Bewegung des Krafteingangsglieds 14c über den Übertragungskolben 52c unmittelbar
auf den Betätigungskolben 68c und
von diesem über
den Anschlagstift 75c auf den Primärkolben 64c übertragen
wird. Dadurch kann erreicht werden, dass ohne das Erfordernis der Überwindung
eines Sicherheitsspiels die Bewegung des Krafteingangsglied 14c unmittelbar
zur Bremskrafterzeugung ausgenutzt wird. Dabei wird das Federelement 182c komprimiert.
Sobald der Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 74c den
Mindestdruck des Druckbegrenzungsventils 180c übersteigt, öffnet dieses
und ermöglicht
ein Ausströmen
von Hydraulikfluid aus der Hydraulikkammer 74c. In der
Folge tauchen der Trennkolben 72c sowie der Übertragungskolben 52c weiter
in den Betätigungskolben 68c ein.
Es kommt daher auch zu einer Relativbewegung zwischen dem in 9 rechten Ende des Übertragungskolbens 52c und
der Ventilhülse 26c.
Bei hinreichend intensiver Pedalbetätigung legt sich schließlich das
durchmessergroße rechte
Ende des Übertragungskolbens 52c an
die Anschlagschulter 184c an, die integral an der Ventilhülse 26c angebracht
ist, so dass die Ventilhülse 26c unmittelbar
kraftübertragend
mit dem Übertragungskolben 52c gekoppelt
ist. Jede weitere Bewegung des Übertragungskolbens 52c wird
in der Folge unmittelbar auf die Ventilhülse 26c übertragen.
Somit kann das Steuerventil 22c geöffnet werden und die Druckdifferenz – sofern
noch vorhanden – zwischen der
Unterdruckkammer 30c und der Arbeitskammer 32c trotz
Stromausfalls zur Unterstützung
der Bremskrafterzeugung ausgenutzt werden.