DE4324041A1 - Sollwertgeber zur Steuerung einer Bremsanlage - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem vom Fahrer betätigbaren Sollwert­ geber zur Steuerung einer fremdkraftbetätigten Bremsanlage von Kraftfahrzeugen.

Es ist schon ein derartiger Sollwertgeber bekannt (DE-A 33 01 042), bei dem die Feder des Wegsimulators als zylindrische Schraubendruck­ feder mit stark progressiver Kennlinie ausgebildet ist. Die aus Metall gefertigte Feder ist auf einer vom Bremspedal verschiebbaren Kolbenstange geführt und stützt sich pedalseitig mittelbar an der Kolbenstange ab, während sie pedalabgewandt an einem Hilfskolben angreift, der federabgewandt unter der Wirkung eines Hydraulik­ mediums steht. Die Bewegung der Kolbenstange wird sensiert und zu einem elektrischen Signal gewandelt.

Zur Erzeugung einer progressiven Charakteristik der Pedalkraft mit am Anfang des Pedalwegs nur geringer und bei größerem Weg zunehmen­ der Kraftsteigerung kann beispielsweise eine Druckfeder mit unter­ schiedlich starker Drahtdicke verwendet werden. Eine solche Feder ist jedoch in der Herstellung aufwendig und hat aufgrund ihrer hohen Belastung ein großes Gewicht.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Sollwertgeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die wirkungsmäßige Verbindung von Feder und Gaspolster ein leichtge­ wichtiger Wegsimulator mit progressiver Kraft-Weg-Kennlinie ge­ schaffen ist, die stets aus dem Ursprung heraus verläuft und keine Unstetigkeiten in ihrem Verlauf aufweist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Wegsimulators möglich.

Die im Anspruch 2 angegebene Maßnahme gestattet die Verwendung einer preisgünstig herstellbaren Feder.

Mit der im Anspruch 3 gekennzeichneten Ausgestaltung der Erfindung ist auf einfache Weise das den Sollwert darstellende Signal für die Ansteuerung der Bremsanlage insbesondere bei mechanischer Betätigung des Sollwertgebers zu erhalten.

Die im Anspruch 4 angegebene Weiterbildung der Erfindung gibt eine bei hydraulischer Betätigung des Sollwertgebers auf einfache Weise zu erzielende Signalgewinnung an.

Auch mit der Maßnahme nach Anspruch 5 läßt sich bei mechanischer Betätigung des Sollwertgebers auf einfache Weise eine Signalge­ winnung bewirken.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen

Fig. 1 im Längsschnitt eine schematische Dar­ stellung eines pedalbetätigbaren Sollwertgebers mit einem Wegsimu­ lator mit von einem Gaspolster und einer Feder belastetem Kolben und

Fig. 2 Kraft-Weg-Kennlinien des Wegsimulators.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein in Fig. 1 der Zeichnung dargestellter Sollwertgeber 10 ist zur Steuerung fremdkraftbetätigter Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen bestimmt. Der Sollwertgeber 10 ist vom Fahrer des Kraftfahrzeugs mittels eines Bremspedals 11 betätigbar. Der Sollwertgeber 10 ist zur Vermittlung einer über den Pedalweg progressiv ansteigenden Pedalgegenkraft mit einem Wegsimulator 12 ausgestattet. Dieser weist einen im wesentlichen allseitig geschlossenen Zylinder 13 mit einem verschiebbaren, topfförmigen Kolben 14 auf, der gegenüber dem Zylinder mit zwei umfangsseitig angeordneten Dichtungsringen 15 abgedichtet ist und den Zylinderinnenraum in zwei Kammern 16 und 17 unterteilt. Auf der Seite der Kammer 16 ist der Zylinder 13 von einer Kolbenstange 18 durchdrungen, welche mit dem Bremspedal 11 unmittelbar oder auf nicht dargestellte Weise z. B. mit einem Hebel­ getriebe in Verbindung steht. Auf der Kolbenstange 18 ist eine Feder 19 aus Metall, vorzugsweise Stahl, in der Form der zylindrischen Schraubenfeder aufgenommen. Die Feder 19 ist mit ihrem einen Ende am Zylinder 13 und mit ihrem anderen Ende am Kolben 14 befestigt. Sie vermag also Zug- und Druckkräfte auf Kolben 14 und Zylinder 13 zu übertragen. Die federseitige Kammer 16 ist luftgefüllt und kann über die Führung der Kolbenstange 18 im Zylinder 13 atmen. Ebenso ist der Raum des Zylinders 13 zwischen den Dichtungsringen 15 über eine Öffnung an die Atmosphäre angeschlossen. Die Kammer 17 ist dagegen mit Gas gefüllt und gegenüber der Atmosphäre dicht abgeschlossen.

Das Gas in der Kammer 17 ist vorgespannt und bildet ein den Kolben 14 belastendes Gaspolster. Die Feder 19 ist durch den Druck des Gases gleichfalls vorgespannt und belastet den Kolben 14 mit ihrer Druckkraft. Die Feder 19 hat vorzugsweise eine annähernd lineare Kennlinie. In der gezeichneten Ruhestellung des Kolbens 14 befinden sich die von der Feder 19 und dem Gaspolster auf den Kolben ausge­ übten Kräfte im Gleichgewicht. Bei der Darstellung möglicher Kraft- Weg-Kennlinien des Wegsimulators 12 in Fig. 2 ist daher beim Weg s = 0 auch die am Pedal wirkende Gegenkraft F = 0, d. h. sämtliche Kennlinien verlaufen aus dem Ursprung von Abszisse und Ordinate. Bei Betätigung des Bremspedals 11 durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs wird der Kolben 14 gegen den Druck des Gaspolsters nach rechts ver­ schoben. Dabei werden das Gaspolster komprimiert und die Feder 19 entlastet. Ab etwa der Hälfte des möglichen Kolbenwegs kehrt die Federkraft um, d. h. die Feder 19 wird auf Zug belastet und übt eine Zugkraft auf den Kolben 14 aus. Die Resultierende aus Federkraft und Druckkraft des Gaspolsters, welche die Gegenkraft F am Bremspedal bildet, folgt während des Weges s des Kolbens 14 beispielsweise einer der drei Kennlinien in Fig. 2. Diese Kennlinien haben eine ausgeprägte Progressivität, die sich durch Änderung des Vordrucks des Gaspolsters und/oder der Charakteristik der Feder 19, z. B. der Federsteifigkeit und/oder deren Kennlinienform, verändern läßt. Die drei Kennlinien in Fig. 2 geben derart veränderte Progressivitäten wieder. Zwar treten dabei geringfügige Ausgangslageverschiebungen des Kolbens 14 auf; stets verlaufen die Kennlinien jedoch ohne Kraftsprung aus dem Ursprung heraus. Bei maximaler Auslenkung des Kolbens 14 des Wegsimulators 12 wird die Gegenkraft F nur zu einem geringen Teil von der Feder 19, zum weitaus überwiegenden Teil vom Gaspolster in der Kammer 17 aufgebracht. Bei Entlastung des Brems­ pedals 11 kehrt der Kolben 14 in seine Ruhestellung zurück. Die vom Wegsimulator 12 aufgenommene Energie wird dabei vollständig auf den Fahrerfuß abgegeben.

Für die Sensierung des Fahrerwunsches, d. h. des Sollwertes zur Steuerung der nicht dargestellten, fremdkraftbetätigten Bremsanlage sind die Betätigung des Wegsimulators 12 erfassende Meßumformer vorgesehen. Sie können einzeln oder aus Sicherheitsgründen zweifach verwendet werden. So ist mit einem Meßumformer 20 der Weg s der Kolbenstange 18 erfaßbar. Ein Meßumformer 21 kann zur Erfassung des Weges s des Kolbens 14 vorgesehen sein. Mit einem weiteren Meßum­ former 22 kann der Druck p im Gaspolster in der Kammer 17 erfaßt werden. Die Meßumformer 20 bis 22 wandeln die Meßgröße und geben ein elektrisches Signal U zur Steuerung der Bremsanlage ab. Im Falle des Meßumformers 22 ist dabei eine Kompensation des Vordrucks des Gas­ polsters und der Kraft der Feder 19 erforderlich, was, ebenso wie die Verarbeitung des elektrischen Signals U, in einem Steuergerät (nicht dargestellt) der Bremsanlage erfolgen kann.

Wenn, wie in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet, die Betätigung des Wegsimulators 12 auf hydraulischem Wege von einem entfernt ange­ ordneten Bremspedal 11 erfolgt, entfällt die Kolbenstange 18. Feder­ seitig wird dann der Kolben 14 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, deren Druck p in der Kammer 16 mit einem Meßumformer 23 zur Bildung des elektrischen Signals U erfaßbar ist. Eine Diffusion von Flüssig­ keit in das Gaspolster und umgekehrt von Gas in die Flüssigkeit bei schadhaften Dichtungsringen 15 ist durch die Entlüftung des Zylin­ ders 13 unterbunden.

Eine Abwandlung dieser Variante des Ausführungsbeispiels könnte auch darin bestehen, daß das Gaspolster in der Ruhestellung des Kolbens 14 keinem Vordruck unterliegt, also unter Atmosphärendruck steht. Die der Druckflüssigkeit ausgesetzte Seite des Kolbens 14 wäre dann etwa fünf- bis zehnfach kleiner zu wählen als die Seite, auf welche das Gas wirkt. Ein Diffusionsverlust an Gas in der Ruhe­ stellung wäre dann nicht gegeben.

Claims (5)

1. Vom Fahrer betätigbarer Sollwertgeber (10) zur Steuerung einer fremdkraftbetätigten Bremsanlage von Kraftfahrzeugen, mit einem Wegsimulator (12) mit einem wenigstens mittelbar von der Kraft wenigstens einer Feder (19) belasteten, verschiebbaren Simulator- Kolben (14), der federabgewandt von einem Druckmedium in einem Zylinder (13) beaufschlagt ist, sowie mit wenigstens einem die Betätigung des Wegsimulators (12) erfassenden Meßumformer (20, 21, 22, 23), gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - der Kolben (14) ist, ausgehend von seiner Ruhestellung, während des ersten Teiles seines Weges s von der Feder (19) auf Druck und während des zweiten Teiles seines Weges s auf Zug belastet,
• - das Druckmedium ist ein im Zylinder (13) eingeschlossenes Gas­ polster,
• - der Meßumformer (20, 21, 22, 23) erfaßt ein Wegsignal s und/oder Drucksignal p und wandelt dieses in ein elektrisches Signal U für die Ansteuerung der Bremsanlage.

2. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie der Feder (19) wenigstens annähernd linear ist.

3. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg s des Kolbens (14) oder einer Kolbenstange (18) vom Meßumformer (20, 21) erfaßt wird.

4. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (14) hydraulisch verschiebbar ist und der Druck p des hydraulischen Mediums vom Meßumformer (23) erfaßt wird.

5. Sollwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck p des Gaspolsters erfaßt und unter Kompensation des Gas­ polstervordrucks und der Kraft der Feder (19) in das elektrische Ansteuersignal U gewandelt wird.