EP2137034A1

EP2137034A1 - Bremssystem für ein fahrzeug

Info

Publication number: EP2137034A1
Application number: EP08709208A
Authority: EP
Inventors: Armin Verhagen; Jochen Mayer; Willi Nagel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2009-12-30
Also published as: US20100114444A1; JP2010523402A; JP5460575B2; DE102007016864A1; WO2008122468A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem (1) mit einer Aktuatoreinheit (10), die ein Bremspedal (2), einen Pedalsimulator (4) und einen Bremskraftverstärker (12) umfasst, und einem Hauptbremszylinder (20), über den mindestens eine Radbremse (42, 44, 46, 48) mit einem vorgebbaren Bremsdruck ansteuerbar ist, wobei das Bremspedal (2) oder der Bremskraftverstärker (12) zum Aufbau oder Abbau eines Bremsdrucks auf den Hauptbremszylinder (20) wirken. Erfindungsgemäß erzeugt während einer ersten Betriebsart, vorzugsweise einer Break-by-Wire-Betriebsart, der Bremskraftverstärker (12) gesteuert von einer Auswerte- und Steuereinheit (11) eine Fremdkraft, die auf einen Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) wirkt, wobei die Aktuatoreinheit (10) eine erste Übertragungsvorrichtung (5) umfasst, die gesteuert von der Auswerte- und Steuereinheit (11) das Bremspedal (2) in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien während der ersten Betriebsart vom Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) mechanisch entkoppelt,oder das Bremspedal (2) so mit dem Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) koppelt, dass die am Bremspedal (2) erzeugte Pedalkraft wenigstens teilweise zusätzlich auf den Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) wirkt.

Description

Beschreibung

Titel

Bremssystem für ein Fahrzeug

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Bremssystem für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Durch die Definition Brake-by-Wire- Bremssystem wird ein so genanntes Fremd- kraftbremssystem beschrieben, bei dem ohne eine direkte Übertragung der Muskelkraft des Fahrers auf das bremsmomenterzeugende Element mit einem Bremskraftverstärker das erforderliche Bremsmoment erzeugt wird. Solche Brake-by-Wire- Bremssysteme weisen in der Regel einen Pedalsimulator auf, der während der Brake-by-Wire- Betriebsart aktiv ist und dem Fahrer eine dem

Bremsvorgang entsprechende Pedalcharakteristik (Kraft-Wegkennlinie) simuliert. Bei einem Ausfall der Brake-by-Wire- Betriebsart wird der Pedalsimulator in der Regel überbrückt und damit wirkungslos. Bremsanlagen, bei denen die Fußkraft zusätzlich zu einer von einem Bremskraftverstärker erzeugten Verstärkungskraft eingesetzt wird, sind so genannte Hilfskraftbremsanlagen, die im Pkw-Sektor weit verbreitet sind.

In der Offenlegungsschrift WO 2005/014351 Al wird eine so genannte Brake-by- Wire- Bremsanlage beschrieben. Die beschriebene Bremsanlage wird durch eine Bremsbetätigungseinheit betätigt, die einen Bremskraftverstärker, der als Unterdruckbremskraftverstärker ausgeführt ist, einen dem Bremskraftverstärker nachgeschalteten Hauptbremszylinder, Mittel zum Erfassen eines Fahrerverszöge- rungswunsches und einen Pedalwegsimulator umfasst. Der Bremskraftverstärker kann sowohl mittels eines Bremspedals als auch mittels einer elektronischen Steuereinheit fahrerwunschabhängig betätigt werden, wobei Mittel vorhanden sind, die eine kraftübertragende Verbindung zwischen dem Bremspedal und dem Bremskraftverstärker während der Brake-by-Wire-Betriebsart entkoppeln. Der Pedalwegsimulator simuliert während der Brake-by-Wire-Betriebsart unabhängig von einer Betätigung des Bremskraftverstärkers eine auf das Bremspedal wir- kende Rückstellkraft, wobei der Pedalwegsimulator während der Brake-by-Wire-

Betriebsart bei der Entkopplung der kraftübertragenden Verbindung zwischen dem Bremspedal und dem Bremskraftverstärker zuschaltbar ist und außerhalb der Brake-by-Wire-Betriebsart abschaltbar ist. Das Zu- bzw. Abschalten des Pedalwegsimulators erfolgt durch elektromechanische, elektrohydraulische oder pneumatische Schaltmittel.

In der US-Patentschrift 6,634,724 B2 wird ein herkömmliches Bremssystem mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker beschrieben. Bei dem beschriebenen durch einen Elektromotor angetriebenen Bremskraftverstärker wird im Betrieb die Drehbewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung zur Verstärkung der Bremskraft umgesetzt. Die Umsetzung der Rotation in eine Translation erfolgt durch eine Ritzeh/Zahnstangenkombination. Der beschriebene Bremskraftverstärker ist Teil eines Hilfskraftbremssystems, bei dem die eigentliche Bremskraft durch eine Summation aus einer Pedalkraft, die vom Fahrer aufgebracht wird, und einer Hilfskraft erzeugt wird, die durch den Bremskraftverstärker aufgebracht wird.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Bremssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass während einer ersten Betriebsart, vorzugsweise einer Break-by-Wire- Betriebsart, der Bremskraftverstärker gesteuert von einer Auswerte- und Steuereinheit eine Fremdkraft erzeugt, die auf einen Kolben des Hauptbremszylinders wirkt, wobei eine erste Übertra- gungsvorrichtung, die Teil einer Aktuatoreinheit ist, gesteuert von der Auswerte- und Steuereinheit das Bremspedal in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien während der ersten Betriebsart vom Kolben des Hauptbremszylinders mechanisch entkoppelt, oder das Bremspedal so mit dem Kolben des Hauptbremszylinders koppelt, dass die am Bremspedal erzeugte Pedalkraft wenigstens teilweise zusätzlich auf den Kolben des Hauptbremszylinders wirkt. Das erfindungsgemä- ße Bremssystem ermöglicht in vorteilhafter Weise Zwischenzustände zwischen einem reinen Fremdkraftbremssystem und einem Hilfskraftbremssystem. Durch die Möglichkeit, dass im Falle eines Teilausfalls der Brake-by-Wire- Betriebsart oder im Falle von Fading, d.h. bei einem Reibwertverlust bzw. Bremsmomentver- lust zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe aufgrund hoher Temperatur, ein zusätzlicher Betrag an Bremskraft, zur Unterstützung des Bremssystems vom Fahrer aufgebracht werden kann, ist eine „Mischbremsung" möglich. Somit kann im Bedarfsfall gezielt die Muskelkraft des Fahrers eingesetzt werden. Zudem kann durch einen Pedalsimulator noch eine der Abbremsung entsprechende Rückkopplung an den Fahrer realisiert werden. Gegenüber einer reinen Brake- by-Wire- Bremsanlage besteht der Vorteil, dass die Fußkraft des Fahrers nicht nur bei einem vollständigen Ausfall der Brake-by-Wire- Betriebsart eingesetzt wird, sondern auch bei einem teilweisen Ausfall der Brake-by-Wire- Betriebsart, der durch einen Spannungsabfall, Spannungsschwankungen, Überhitzung usw. verursacht werden kann, und bei Fading eingesetzt werden kann. Des Weiteren können anfallende Leerwege des Bremspedals bei der Überbrückung des Pedalsimulators in vorteilhafter Weise vermieden werden.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiter- bildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Bremssystems möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass das Bremspedal mit dem Pedalsimulator und mit der ersten Übertragungsvorrichtung gekoppelt ist, die beispielsweise als Arretier- Vorrichtung oder als Kraftweiche ausgeführt ist. Der Pedalsimulator und/oder eine

Sensoreinheit erfasst während der ersten Betriebsart einen Verzögerungswunsch am Bremspedal und ermittelt eine korrespondierende Pedalkraft und leitet das Erfassungs- und/oder Ermittlungsergebnis an die Auswerte- und Steuereinheit weiter, die den Bremskraftverstärker zur Erzeugung der entsprechenden Fremd- kraft ansteuert. Zudem erzeugt der Pedalsimulator eine entsprechende haptische

Rückmeldung und gibt diese an das Bremspedal aus. Die Arretiereinrichtung stellt bei Bedarf in vorteilhafter Weise eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Bremspedal und dem Hauptbremszylinder her. So besteht die Möglichkeit nicht erst die nach einem langen Leerweg die am Bremspedal erzeugte Pedal- kraft mit dem Kolben des Hauptbremszylinders zu koppeln, sondern ohne nen- nenswerten Wegverlust. Der Leerweg dient während eines Normalbetriebs zur mechanischen Entkopplung von Bremspedal und Hauptbremszylinder. Alternativ ermöglicht die Kraftweiche in vorteilhafter Weise eine kontinuierliche Verteilung der vom Fahrer am Bremspedal erzeugten Pedalkraft auf den Pedalsimulator und auf den Kolben des Hauptbremszylinders. Mit der Kraftweiche kann die Fußkraft des Fahrers in Abhängigkeit des aktuellen Systemzustands, d.h. in Abhängigkeit eines Normalbetriebs, eines vollständigen Ausfalls der Brake-by-Wire- Betriebsart, eines Teilausfalls der Brake-by-Wire-Betriebsart, bei Fading usw., entsprechend eingesetzt werden. Durch die Kraftweiche entstehen ebenfalls kei- ne Leer- bzw. Überbrückungswege bei einer Betätigung des Bremspedals mit überbrücktem Pedalsimulator.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremssystems ist der Bremskraftverstärker als elektromechanischer Bremskraftverstärkter ausgeführt, der einen E- lektromotor und eine zweite Übertragungsvorrichtung umfasst, die das vom E- lektromotor erzeugte Drehmoment mit einer vorgebbaren Übersetzung als translatorische Fremdkraft auf den Kolben des Hauptbremszylinder überträgt. Die zweite Übertragungsvorrichtung ist beispielsweise als Getriebe ausgeführt, das eine mit einem Kopplungsstempel verbundene Zahnstange und ein Ritzel um- fasst, wobei der Kopplungstempel mit dem Kolben des Hauptbremszylinders gekoppelt ist. Das Übersetzungsverhältnis kann beispielsweise über die Ausführung der Zahnstange und über die Ausführung des Ritzels vorgegeben werden. Alternativ kann die zweite Übertragungsvorrichtung als Gewindetrieb ausgeführt werden, der eine angetriebene Hohlwelle umfasst, in welcher der Kopplungsstempel längsbeweglich geführt ist.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremssystems koppelt die Arretiervorrichtung das Bremspedal bei Bedarf so mit dem Kolben des Hauptbremszylinders, dass die am Bremspedal erzeugte Pedalkraft vollständig auf den Kolben des Hauptbremszylinders wirkt. Die Arretiervorrichtung umfasst beispielsweise zwei axial ineinander verschiebbare Hülsen, von denen die äußere Hülse als Teil des Kopplungsstempels ausgeführt ist, und die innere Hülse als Teil einer Kopplungsstange ausgeführt ist, die mit dem Bremspedal verbunden ist. Zudem ist in der inneren Hülse mindestens eine Kugel, vorzugsweise zwei Kugeln, angeordnet, die zur Arretierung der inneren Hülse mit der äußeren Hülse von einem in der inneren Hülse längsbeweglich angeordneten Bolzen aus einer Ausgangslage durch eine entsprechende Öffnung in der inneren Hülse nach außen in entsprechende Aufnahmemulden in der äußeren Hülse gedrückt werden kann. Der Bolzen wird von einer Haltevorrichtung, die beispielsweise als Elekt- romagnet ausgeführt ist, in einer Ausgangsstellung gehalten, in der die Kopplungsstange mechanisch vom Kopplungsstempel entkoppelt ist. Somit kann die inner Hülse in der Ausgangsstellung des Bolzens und der mindestens einen Kugel mechanisch entkoppelt innerhalb der äußeren Hülse bewegt werden, d.h. es erfolgt in der Ausgangsstellung des Bolzens und der mindestens einen Kugel keine Kraftübertragung von der Kopplungsstange auf den Kopplungsstempel. Zur mechanischen Kopplung der Kopplungsstange mit dem Kopplungsstempel deaktiviert die Auswerte- und Steuereinheit die Haltevorrichtung, wodurch sich der Bolzen, der von einer Feder mit Kraft beaufschlagt ist, so innerhalb der inneren Hülse bewegt, dass die mindestens eine Kugel vom Bolzen aus ihrer Ausgangs- läge nach außen in die entsprechenden Aufnahmemulden der äußeren Hülse gedrückt wird, so dass die innere Hülse mit der äußeren Hülse arretiert ist. Somit besteht zwischen der inneren Hülse und der äußeren Hülse eine formschlüssige Verbindung und es kann eine Kraftübertragung von der Kopplungsstange auf den Kopplungsstempel und somit auf den Kolben des Hauptbremszylinders erfolgen. In diesem Zustand kann der Kolben des Hauptbremszylinders sowohl über das

Bremspedal als auch über den Bremskraftverstärker mit einer Kraft beaufschlagt werden, so dass sich die Bremskraft am Kolben des Hauptbremszylinders aus der Pedalkraft und der Bremskraft zusammensetzt.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremssystems koppelt die

Kraftweiche das Bremspedal bei Bedarf so mit dem Kolben des Hauptbremszylinders, dass der Anteil der am Bremspedal erzeugten Pedalkraft, der auf den Kolben des Hauptbremszylinders wirkt, stufenlos einstellbar ist. Das Bremspedal ist beispielsweise an einem ersten Kopplungspunkt mit einer Kopplungsstange gekoppelt, welche die am Bremspedal erzeugte Pedalkraft über die Kraftweiche auf den Pedalsimulator und den Kolben des Hauptbremszylinders überträgt. Die Kraftweiche ist beispielsweise als Hebel mit einer Führung ausgebildet, in der ein als Schwenkpunkt wirkendes Ende der Kopplungsstange geführt ist. Das Hebelverhältnis zwischen einem zweiten Kopplungspunkt, an dem der Pedalsimulator über eine erste Übertragungsstange mit der Kraftweiche gekoppelt ist, und einem dritten Kopplungspunkt, an dem der Kolben des Hauptbremszylinders über eine zweite Übertragungsstange mit der Kraftweiche gekoppelt ist, kann durch Verschieben des Schwenkpunktes eingestellt werden. Der Anteil der auf den Kolben des Hauptbremszylinders wirkenden Pedalkraft ist über das Hebelverhältnis ein- stellbar. Die Kraftweiche ermöglicht, dass die durch den Fahrer am Bremspedal erzeugte Pedalkraft stufenlos zwischen dem Pedalsimulator und dem Hauptbremszylinder verteilt werden kann, so dass die vom Fahrer aufgebrachte Fußkraft vollständig, bei einem vollständigen Ausfall der Brake-by-Wire- Betriebsart, oder teilweise auf den Hauptbremszylinder wirken kann. Die Verschiebung des Schwenkpunkts kann durch einen elektrischen Aktuator bewerkstelligt werden.

In weiterer Ausgestaltung des Bremssystems ist während einer zweiten Betriebsart, vorzugsweise einer Notbetriebsart, das Bremspedal mechanisch mit dem Kolben des Hauptbremszylinders gekoppelt, um die am Bremspedal erzeug- te Pedalkraft vollständig auf den Kolben des Hauptbremszylinders zu übertragen, wobei der Pedalsimulator während der zweiten Betriebsart deaktiviert und/oder überbrückt ist.

Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausfüh- rungsform eines erfindungsgemäßen Bremssystems.

Fig. 2 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer als Arretierungsvorrichtung ausgeführten ersten Cl- bertragungsvorrichtung aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremssystems. Fig. 4 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels einer als Kraftweiche ausgeführten ersten Übertragungsvorrichtung aus Fig. 3.

Ausführungsformen der Erfindung

In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente bzw. Komponenten, welche gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremssystem 1 eine Aktuatoreinheit 10, die ein Bremspedal 2, einen Pedalsimulator 4, eine als Arretiervorrichtung 5 ausgeführte erste Übertragungsvorrichtung und einen Bremskraftverstärker aufweist, der hier als elektro- mechanischer Bremskraftverstärker 12 ausgeführt ist, einen Hauptbremszylinder 20, einen Fluidsteuerblock 30 und mehrere Radbremsen 42, 44, 46, 48, die über den Hauptbremszylinder 20 und den Fluidsteuerblock 30 mit einem vorgebbaren Bremsdruck angesteuert werden. Der Hauptbremszylinder 20 ist beispielhaft als Tandemhauptbremszylinder ausgeführt und über entsprechende Fluidverbindun- gen mit einem Fluidbehälter 22, der als Ausgleichsbehälter für das Bremsfluid verwendet wird, und dem nachgeschalteten Fluidblock 30 verbunden. Das

Bremspedal 2 ist mit dem Pedalsimulator 4 und einer Kopplungsstange 3 verbunden, die als Teil der Arretiervorrichtung 5 ausgeführt ist. Der elektromechani- sche Bremskraftverstärker 12 umfasst einen Elektromotor 13 und eine zweite Übertragungsvorrichtung 14, die das vom Elektromotor 13 erzeugte Drehmoment bzw. die erzeugte Fremdkraft über einen Kopplungsstempel 23 auf einen Kolben

21 des Hauptbremszylinders 20 überträgt. Somit kann die zweite Übertragungsvorrichtung 14 zur Ansteuerung des Hauptbremszylinders 20 eine Drehbewegung in eine translatorische Bewegung umwandeln und das vom Elektromotor 13 erzeugte Drehmoment mit einem vorgebbaren Übersetzungsverhältnis auf den Kolben 21 des Hauptbremszylinder 20 übertragen. Um ein entsprechendes Ü- bersetzungsverhältnis zu realisieren kann die zweite Übertragungsvorrichtung 14 mehrstufig ausgeführt werden. Zur Implementierung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 kann ein geeigneter elektrischer Antrieb mit einer beliebigen zweiten Übertragungsvorrichtung 14 gekoppelt werden, so kann bei- spielsweise ein Schneckenradantrieb, ein Riemenantrieb, ein Kettenantrieb usw. verwendet werden, um den Kolben 21 des Hauptbremszylinder 20 zur Einstellung eines Bremsdrucks entsprechend mit einer Fremdkraft zu beaufschlagen.

Im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die zweite Übertra- gungsvorrichtung als Getriebe 14 ausgeführt, das eine mit dem Kopplungsstempel 23 verbundene Zahnstange 14.1 und ein Ritzel 14.2 umfasst. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zahnstange 14.1 direkt in den Kopplungsstempel 23 integriert. Das Übersetzungsverhältnis kann über die Ausführung der Zahnstange 14.1 und über die Ausführung des Ritzels 14.2 vorgegeben werden. Wie weiter aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Zahnstange 14.1 über den Kopplungsstempel 23 mit dem Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 gekoppelt und wird während einer ersten Betriebsart, die hier einer Brake-by-Wire- Betriebsart entspricht, vom Elektromotor 13 über das Ritzel 14.2 angetrieben. Während der ersten Betriebsart erfasst der Pedalsimulator 4 oder eine nicht dargestellte Sensor- einheit einen Verzögerungswunsch am Bremspedal 2, ermittelt eine korrespondierende Pedalkraft und leitet das Erfassungs- und/oder Ermittlungsergebnis an die Auswerte- und Steuereinheit 11 bzw. 11' weiter, die den elektromechani- schen Bremskraftverstärker 12 zur Erzeugung der entsprechenden Fremdkraft ansteuert. Zusätzlich erzeugt der Pedalsimulator 4 eine entsprechende Pedalre- aktion bzw. haptische Rückmeldung und gibt diese an das Bremspedal 2 aus.

In einem fehlerfreien Betrieb wird das Bremssystem 1 in einer Brake-by-Wire- Betriebsart betrieben, d.h. die von der Muskelkraft des Fahrers erzeugte Pedalkraft wird nicht auf das bremsmomenterzeugende Element, hier auf den Haupt- bremszylinder 20 übertragen, sondern die Auswerte- und Steuereinheit 11 erzeugt die erforderliche Bremskraft nur mit dem elektromechanischen Bremskraftverstärker 12, wobei die Auswerte- und Steuereinheit 11 das Bremspedal 2 bei diesem fehlerfreien Fall durch eine entsprechende Ansteuerung der ersten Übertragungsvorrichtung mechanisch vollständig vom Kolben 21 des Hauptbremszy- linders 20 entkoppeln. Zusätzlich kann die Auswerte- und Steuereinheit 11 während eines Bremsschlupfregelvorgangs und/oder eines Bremsdruckregelvorgangs über mindestens eine Sensoreinheit 60 einen aktuellen Bremsdruck im Bremssystem 1 ermitteln und über den elektromechanischen Bremskraftverstärker 12 die Bremskraft entsprechend einstellen, um den aktuellen Bremsdruck zu erhöhen oder zu reduzieren. Daher können verschiedene Komfort- und Sicher- heitsfunktionen implementiert werden, wie beispielsweise eine Bremsassistenzfunktion, eine ACC-Funktion, eine Soft- Stop- Funktion, eine Hill-Hold-Funktion, eine fahrerunabhängige Notbremsfunktion usw.

Im Falle eines Teilausfalls der Brake-by-Wire- Betriebsart, der beispielsweise durch einen Spannungsabfall, durch Spannungsschwankungen, Überhitzung usw. bewirkt werden kann, oder im Falle von Fading, d.h. bei einem Reibwertverlust bzw. einem Bremsmomentverlust zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe aufgrund hoher Temperatur, steuert die Auswerte- und Steuereinheit 11 die erste Übertragungsvorrichtung so an, dass eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Bremspedal 2 und dem Kolben 21 des Hauptbremszylinder 20 hergestellt wird. Dadurch kann zusätzlich zu der vom Bremskraftverstärker 12 aufgebrachten Fremdkraft eine vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft zur Unterstützung des Bremssystems verwendet werden. Somit kann im Bedarfsfall gezielt die Muskel- kraft des Fahrers eingesetzt werden, der durch den Pedalsimulator 4 über das

Bremspedal 2 eine der Abbremsung entsprechende Rückkopplung erhält.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, umfasst die als Arretiervorrichtung 5 ausgeführte erste Übertragungsvorrichtung zwei axial ineinander verschiebbare Hülsen 5.1, 5.2, von denen die äußere Hülse 5.1 als Teil des Kopplungsstempels 23 ausgeführt ist, und die innere Hülse 5.2 als Teil der Kopplungsstange 3 ausgeführt ist, die mit dem Bremspedal 2 verbunden ist. In der inneren Hülse 5.2 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Kugeln 5.6 angeordnet, die von einem in der inneren Hülse 5.2 längsbeweglich geführten Bolzen 5.3 zur Arretierung der inne- ren Hülse 5.2 mit der äußeren Hülse 5.1 aus der Ausgangslage innerhalb der inneren Hülse 5.2 über korrespondierende Öffnungen in der inneren Hülse 5,2 nach außen in entsprechende Aufnahmemulden 5.7 in der äußeren Hülse 5.1 gedrückt werden können. Alternativ können mehr oder weniger als zwei Kugeln 5.6 zur Arretierung der inneren Hülse 5.2 mit der äußeren Hülse 5.1 verwendet werden. Währen des fehlerfreien Betriebs wird der Bolzen 5.3 von einer Haltevorrichtung 5.4, die beispielsweise als Elektromagnet ausgeführt ist, in der Ausgangslage gehalten, in der die beiden Kugeln 5.6 innerhalb der inneren Hülse 5.2 angeordnet sind und die Kopplungsstange 3 mechanisch vom Kopplungsstempel 23 entkoppelt ist. Bei einer Betätigung des Bremspedals 2 wird die als innere Hülse 5.2 ausgeführte Kolbenstange 3 innerhalb des als äußere Hülse 5.1 aus- geführten Kopplungsstempels 23 bewegt, wobei ein Abstand s zwischen einer Stirnseite der Kolbenstange 3 und einem inneren Anschlag im Kolbenstempel 23 im fehlerfreien Fall zur mechanischen Entkopplung des Bremspedals 2 vom Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 dient.

Erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 11 einen Teilausfalls der Brake-by- Wire- Betriebsart, dann deaktiviert die Auswerte- und Steuereinheit 11 die Haltevorrichtung 5.4, wodurch sich der Bolzen 5.3, der von einer Feder 5.8 mit einer Kraft beaufschlagt ist, innerhalb der inneren Hülse 5.2 bewegt. Durch die Längs- bewegung des Bolzens 5.3, die in der Darstellung gemäß Fig. 2 einer Bewegung des Bolzens 5.3 in Pfeilrichtung nach links entspricht, werden die beiden Kugeln 5.6 über entsprechende Flanken am Bolzen 5.3 aus ihrer Ausgangslage durch die korrespondierenden Öffnungen der inneren Hülse 5.2 nach außen in die entsprechenden Aufnahmemulden 5.7 der äußeren Hülse 5.1 gedrückt und stellen eine formschlüssige Verbindung 5.5 zwischen den beiden Hülsen 5.2 und 5.1 her. Diese Position der beiden Kugeln 5.6 ist in Fig. 2 strichzweipunktiert dargestellt. Dadurch wird die Kopplungsstange 3 mechanisch mit dem Kopplungsstempel 23 gekoppelt und ein am Bremspedal 2 vom Fahrer erzeugte Pedalkraft wird über den Kopplungsstempel 23 auf den Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 übertragen. So besteht die Möglichkeit die mechanische Kopplung der Kopplungsstange 3 mit dem Kopplungsstempel 23 nicht erst nach einem langen Leerweg, d.h. nach der Überbrückung des Abstands s, sondern ohne nennenswerten Wegverlust herzustellen.

Bei einem vollständigen Ausfall der Brake-by-Wire- Betriebsart, wird eine mechanische Verbindung zwischen dem Bremspedal 2 und dem Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 dadurch hergestellt, dass der Pedalsimulator 4 abgeschaltet oder überbrückt wird und die Haltevorrichtung 5.4 innerhalb der inneren Hülse 5.2 deaktiviert wird. Durch das Abschalten bzw. Überbrücken des Pedalsimula- tors 4 und durch die Deaktivierung der Haltevorrichtung 5.4 wird eine zweite Betriebsart, d.h. die Notbetriebsart aktiviert, während der die Kopplungsstange 3 über die formschlüssige Verbindung 5.5 mechanisch mit dem Kopplungsstempel 23 gekoppelt ist, so dass die durch Muskelkraft des Fahrers am Bremspedal 2 erzeugte Pedalkraft auf den Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 übertragen wird. Dadurch ist es dem Fahrer möglich, die Bremsanlage ohne Unterstützung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 12 zu betätigen.

Aus den bisherigen Ausführungen ergibt sich, dass das Bremspedal 2 während einer fehlerfreien Brake-by-Wire- Betriebsart nur mit dem Pedalsimulator 4 gekoppelt ist. Bei einem Teilausfall der Brake-by-Wire- Betriebsart ist das Bremspedal sowohl mit dem Pedalsimulator 4 als auch mit dem Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 gekoppelt. Bei einem vollständigen Ausfall der Brake-by-Wire- Betriebsart ist das Bremspedal 2 nur mit dem Kolben 21 des Hauptbremszylin- ders 20 gekoppelt.

Die in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremssystems 1' unterscheidet sich durch die als Kraftweiche 6 ausgeführte erste Übertragungsvorrichtung von der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Bremssystems 1. Elemente bzw. Komponenten, welche gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen, sind in Fig. 1 und 3 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf eine wiederholende detaillierte Beschreibung dieser Elemente bzw. Komponenten verzichtet werden kann.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, umfasst die zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremssystem 1' analog zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 eine Aktuatoreinheit 10', die ein Bremspedal 2', einen Pedalsimulator 4, eine erste Übertragungsvorrichtung und einen elektromechanischen Bremskraftverstärker 12 aufweist, wobei die erste Übertragungsvorrichtung im Unterschied zur ersten Ausführungsform als Kraftweiche 6 und nicht als Arretiervorrichtung 5 ausgeführt ist, einen Hauptbremszylinder 20 mit einem Fluidbehälter 22, einen Fluidsteuerblock 30 und mehrere Radbremsen 42, 44, 46, 48, die über den Hauptbremszylinder 20 und den Fluidsteuerblock 30 mit einem vorgebbaren Bremsdruck angesteuert werden. Das Bremspedal 2 ist über eine Kopplungs- stange 3' mit der Kraftweiche 6 verbunden. Der elektromechanische Bremskraftverstärker 12 umfasst analog zur ersten Ausführungsform einen Elektromotor 13 und eine zweite Übertragungsvorrichtung 14, die zur Ansteuerung des Hauptbremszylinders 20 eine Drehbewegung des Elektromotors 13 in eine translatorische Bewegung umwandeln und das vom Elektromotor 13 erzeugte Drehmo- ment mit einem vorgebbaren Übersetzungsverhältnis über einen Kopplungs- stempel 23' auf den Kolben 21 des Hauptbremszylinder 20 überträgt, um den Kolben 21 des Hauptbremszylinder 20 zur Einstellung eines Bremsdrucks entsprechend mit einer Fremdkraft zu beaufschlagen.

Analog zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die zweite Übertragungsvorrichtung als Getriebe 14 ausgeführt, das eine mit dem Kopplungsstempel 23' verbundene Zahnstange 14.1 und ein Ritzel 14.2 umfasst. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zahnstange 14.1 direkt in den Kopplungsstempel 23 integriert, so dass der Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 während der Brake-by-Wire- Betriebsart vom Elektromotor 13 über das Ritzel 14.2 und die

Zahnstange 14.1 angetrieben wird.

Die Kraftweiche 6 ist so ausgeführt, dass die durch den Fahrer am Bremspedal 2' erzeugte Pedalkraft, die über die Kopplungsstange 3' auf die Kraftweiche 6 über- tragen wird, in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien stufenlos zwischen dem

Pedalsimulator 4 und dem Kolben 21 des Hauptbremszylinder 20 verteilt werden kann. Dadurch ist es analog zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 möglich die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft bei einem vollständigen Ausfall der Bra- ke-by-Wire- Betriebsart vollständig auf den Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 wirken zu lassen. Zudem kann die Kraftweiche 6 die vom Fahrer erzeugte

Pedalkraft im fehlerfreien Fall vollständig auf den Pedalsimulator 4 leiten. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ermöglicht die Kraftweiche 6 jedoch, dass bei einem teilweisen Ausfall der Brake-by-Wire- Betriebsart oder im Falle von Fading, die vom Fahrer am Bremspedal 2' erzeugte Pedalkraft nur teil- weise auf den Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 geleitet wird. Während der ersten Betriebsart erfasst der Pedalsimulator 4 oder eine nicht dargestellte Sensoreinheit einen Verzögerungswunsch am Bremspedal 2', ermittelt eine korrespondierende Pedalkraft und leitet das Erfassungs- und/oder Ermittlungsergebnis an die Auswerte- und Steuereinheit 11' weiter, die den elektromechanischen Bremskraftverstärker 12' zur Erzeugung der entsprechenden Fremdkraft ansteuert. Zusätzlich erzeugt der Pedalsimulator 4 eine entsprechende Pedalreaktion bzw. haptische Rückmeldung und gibt diese über die Kraftweiche 6 an das Bremspedal 2 aus. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist die als Kraftweiche 6 ausgeführte erste Übertragungsvorrichtung als Hebel mit einer Führung 6.1 ausgebildet, in der ein als Schwenkpunkt 3.2 wirkendes Ende der Kopplungsstange 3' geführt ist, die an einem ersten Kopplungspunkt 3.1 mit dem Bremspedal 2' gekoppelt ist. Durch Verschieben des Schwenkpunktes 3.2 innerhalb der Führung 6.1 der Kraftweiche

6 kann das Hebelverhältnis zwischen einem zweiten Kopplungspunkt 6.4, an dem der Pedalsimulator 4 über ein erste Übertragungsstange 6.2 mit der Kraftweiche 6 gekoppelt ist, und einem dritten Kopplungspunkt 6.5 eingestellt werden, an dem der Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 über den Kopplungsstempel 23' und eine zweite Übertragungsstange 6.3 mit der Kraftweiche 6 gekoppelt ist.

Über das Hebelverhältnis kann der Anteil der auf den Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 wirkenden Pedalkraft bzw. der Anteil der auf den Pedalsimulator 4 wirkenden Pedalkraft zwischen 0 und 100 % eingestellt werden. Bei der dargestellten Mittelstellung Sm des Schwenkpunktes 3.2 werden 50 % der Pe- dalkraft auf den Pedalsimulator 4 und 50 % der Pedalkraft auf den Kolben 21 des

Hauptbremszylinders 20 übertragen. In der strichzweipunktiert dargestellten Stellung Sl der Kopplungsstange 3' und des Schwenkpunktes 3.2 wird die Pedalkraft zu 100 % auf den Pedalsimulator 4 übertragen, dies entspricht der Stellung im fehlerfreien Fall. In der strichzweipunktiert dargestellten Stellung S2 der Kopp- lungsstange 3' und des Schwenkpunktes 3.2 wird die Pedalkraft zu 100 % auf den Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 übertragen, dies entspricht der Stellung im Notbetrieb, d.h. bei einem vollständigen Ausfall der Brake-by-Wire- Betriebsart. Über eine nicht dargestellte Verschiebeeinrichtung kann die Auswerte- und Steuereinheit 11' die Einleitung der Pedalkraft bei Bedarf in Abhängigkeit vom Systemzustand stufenlos zwischen dem Pedalsimulator 4 und dem Kolben

21 des Hauptbremszylinders 20 variieren. Die Verschiebung des Schwenkpunktes 3.2 kann beispielsweise durch einen elektrischen Aktuator ausgeführt werden. Somit ermöglicht auch die als Kraftweiche 6 ausgeführte erste Übertragungsvorrichtung, dass das Bremspedal 2' während des Notbetriebs über die Kraftweiche 6 ohne Leerweg mit dem Kolben 21 des Bremszylinders 20 gekoppelt werden kann.

Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform ist die zweite Übertragungsvorrichtung als Gewindetrieb ausgeführt, der eine Hohlwelle umfasst, in der der Kupplungsstempel 23, 23' längsbeweglich geführt ist, um die von einem E- lektromotor erzeugte Fremdkraft und/oder die vom Fahrer am Bremspedal erzeugte Pedalkraft auf den Kolben 21 des Hauptbremszylinders 20 zu übertragen.

Bei einer weiteren alternativen nicht dargestellten Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Bremssystems, ist der Bremskraftverstärker als Unterdruckbremskraftverstärker ausgeführt, wobei der Kopplungsstempel 23, 23' bei einer solchen Ausführungsform über den Unterdruckbremskraftverstärker auf den Hauptbremszylinder wirkt.

Mit dem erfindungsgemäßen Bremssystem kann im Falle eines Teilausfalls der

Brake-by-Wire- Betriebsart oder im Falle von Fading ein zusätzlicher Betrag an Bremskraft zur Unterstützung des Bremssystems vom Fahrer aufgebracht werden. Somit kann im Bedarfsfall gezielt die Muskelkraft des Fahrers eingesetzt und durch den Pedalsimulator noch eine der Abbremsung entsprechende Rück- kopplung realisiert werden. Diese „Mischbremsung" kann beispielsweise mit den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung realisiert werden, welche die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft und die vom Pedalsimulator erzeugte Gegenkraft, sowie die im Bedarfsfall direkt vom Fahrer auf den Hauptbremszylinder ausgeübte Kraft angemessen koordinieren.

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Claims

Ansprüche

1. Bremssystem mit einer Aktuatoreinheit (10, 10'), die ein Bremspedal (2, 2'), einen Pedalsimulator (4) und einen Bremskraftverstärker (12, 12') umfasst, und einem Hauptbremszylinder (20), über den mindestens eine Radbremse (42, 44, 46, 48) mit einem vorgebbaren Bremsdruck ansteuerbar ist, wobei das Bremspedal (2, 2') oder der Bremskraftverstärker (12, 12') zum Aufbau oder Abbau eines Bremsdrucks auf den Hauptbremszylinder (20) wirken, dadurch gekennzeichnet, dass während einer ersten Betriebsart, vorzugsweise einer Break-by-Wire- Betriebsart, der Bremskraftverstärker (12, 12') gesteuert von einer Auswerte- und Steuereinheit (11, 11') eine Fremdkraft erzeugt, die auf einen Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) wirkt, wobei die Aktuatoreinheit (10, 10') eine erste Übertragungsvorrichtung (5, 6) umfasst, die gesteuert von der Auswerte- und Steuereinheit (11, 11') das Bremspedal (2, 2') in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien während der ersten Betriebsart vom Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) mechanisch entkoppelt, oder das Bremspedal (2, 2') so mit dem Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) koppelt, dass die am Bremspedal (2, 2') erzeugte Pedalkraft wenigstens teilweise zusätzlich auf den Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) wirkt.

2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremspedal (2, 2') mit dem Pedalsimulator (4) und mit der ersten Übertragungsvorrichtung (5,

6) gekoppelt ist, die als Arretiervorrichtung (5) oder als Kraftweiche (6) ausgeführt ist, wobei der Pedalsimulator (4) und/oder eine Sensoreinheit während der ersten Betriebsart einen Verzögerungswunsch am Bremspedal (2, 2') erfasst und eine korrespondierende Pedalkraft ermittelt und das Erfassungs- und/oder Ermittlungs- ergebnis an die Auswerte- und Steuereinheit (11, 11') weiterleitet, die den Bremskraftverstärker (12, 12') zur Erzeugung der entsprechenden Fremdkraft ansteuert, und wobei der Pedalsimulator (4) eine entsprechende haptische Rückmeldung erzeugt und an das Bremspedal (2, 2') ausgibt.

3. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Brems- kraftverstärker ein elektromechanischer Bremskraftverstärker (12, 12') ist, der einen Elektromotor (13) und eine zweite Übertragungsvorrichtung (14) umfasst, welche das vom Elektromotor (13) erzeugte Drehmoment mit einer vorgebbaren Cl- bersetzung als translatorische Fremdkraft auf den Kolben (21) des Hauptbremszylinder (20) überträgt.

4. Bremssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Übertragungsvorrichtung als Getriebe (14), das eine mit einem Kopplungsstempel (23) verbundene Zahnstange (14.1) und ein Ritzel (14.2) umfasst, oder als Gewindetrieb ausgeführt ist, der eine angetriebene Hohlwelle umfasst, in welcher der Kopplungsstempel (23) längsbeweglich geführt ist, wobei der Kopplungsstempel (23) mit dem Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) gekoppelt ist.

5. Bremssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung (5) das Bremspedal (2) bei Bedarf so mit dem Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) koppelt, dass die am Bremspedal (2) erzeugte Pedalkraft vollständig auf den Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) wirkt.

6. Bremssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung (5) zwei axial ineinander verschiebbare Hülsen (5.1, 5.2) umfasst, von denen die äußere Hülse (5.1) als Teil des Kopplungsstempels (23) ausgeführt ist, und die innere Hülse (5.2) als Teil einer Kopplungsstange (3) ausgeführt ist, die mit dem Bremspedal (2) verbunden ist, wobei in der inneren Hülse (5.2) mindestens eine Kugel (5.6) angeordnet ist, die zur Arretierung der inneren Hülse (5.2) mit der äußeren Hülse (5.1) von einem in der inneren Hülse (5.2) längsbeweglich geführten Bolzen (5.3) aus einer Ausgangslage durch mindestens eine entsprechende Öffnung in der inneren Hülse (5.2) nach außen in entsprechende Aufnahmemulden (5.7) in der äußeren Hülse (5.1) gedrückt wird, wobei der Bolzen (5.3) von einer Haltevorrichtung (5.4) in einer Ausgangsstellung gehalten ist, in der die Kopplungsstange (3) mechanisch vom Kopplungsstempel (23) entkoppelt ist.

7. Bremssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur mechanischen Kopplung der Kopplungsstange (3) mit dem Kopplungsstempel (23) die Auswerte- und Steuereinheit (11,) die Haltevorrichtung (5.4) deaktiviert, wodurch sich der Bolzen (5.3), der von einer Feder (5.8) mit Kraft beaufschlagt ist, so innerhalb der inneren Hülse (5.2) bewegt, dass die mindestens eine Kugeln (5.6) vom Bolzen (5.3) aus ihrer Ausgangslage nach außen in mindestens eine der entsprechenden Aufnahmemulden (5.7) der äußeren Hülse (5.1) gedrückt wird, so dass die innere Hülse (5.2) mit der äußeren Hülse (5.1) eine formschlüssige Verbindung (5.5) bildet.

8. Bremssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftweiche (6) das Bremspedal (2') bei Bedarf so mit dem Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) koppelt, dass der Anteil der am Bremspedal (2') erzeugten Pedalkraft, der auf den Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) wirkt, stufenlos einstellbar ist.

9. Bremssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremspedal (2') über eine Kopplungsstange (3') und die Kraftweiche (6) mit dem Pedalsimulator (4) und dem Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) gekoppelt ist, wobei die Kraftweiche (6) als Hebel mit einer Führung (6.1) ausgebildet ist, in der ein als Schwenkpunkt (3.2) wirkendes Ende der Kopplungsstange (3') geführt ist, wobei das Hebelverhältnis zwischen einem zweiten Kopplungspunkt (6.4), an dem der Pedalsimulator (4) über eine erste Übertragungsstange (6.2) mit der Kraftweiche

(6) gekoppelt ist, und einem dritten Kopplungspunkt (6.5), an dem der Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) über eine zweite Übertragungsstange (6.3) mit der Kraftweiche (6) gekoppelt ist, durch Verschieben des Schwenkpunktes (3.2) einstellbar ist, und wobei der Anteil der auf den Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) wirkenden Pedalkraft über das Hebelverhältnis einstellbar ist.

10. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass während einer zweiten Betriebsart, vorzugsweise einer Notbetriebsart, das Bremspedal (2, 2') mechanisch mit dem Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) ge- koppelt ist, um die am Bremspedal (2, 2') erzeugte Pedalkraft vollständig auf den

Kolben (21) des Hauptbremszylinders (20) zu übertragen, wobei der Pedalsimulator (4) während der zweiten Betriebsart deaktiviert und/oder überbrückt ist.

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