WO2007059863A1 - Bremsbetätigungseinrichtung für regeneratives bremsen - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a braking force generator for a vehicle brake system, in particular for a vehicle having at least two different drive sources, wherein one of these drive sources is preferably an electric motor that is suitable for regenerative braking of the vehicle.
  • the braking force generator according to the invention has a force input element that can be coupled or coupled to a brake pedal, and is displaceable in a base housing of the braking force generator, and a master brake cylinder for generating a hydraulic brake pressure.
  • the braking force generator comprises an auxiliary power generation unit for generating an auxiliary force that can act on the master cylinder, and a control unit for selectively driving the auxiliary power generation unit.
  • hybrid vehicles are currently in the foreground.
  • a hybrid vehicle in addition to a conventional internal combustion engine to an electric motor, which also allows regenerative braking in addition to its driving effect.
  • regenerative braking the kinetic energy of the vehicle is converted by a generator into electrical energy and stored in an electrical memory of the hybrid vehicle. This energy can then later be made available to the electric motor for accelerating the vehicle, and is therefore not lost, as is the case with conventional braking methods with friction brakes.
  • Regenerative braking is intended to recover the highest possible amount of braking energy via the generator.
  • the brake system must allow maximum deceleration at all times, such as in emergency braking, even though the electrical system should not work.
  • German Utility Model DE 20 2004 009 835 shows an example of a conventional braking force generator.
  • This has a chamber arrangement with a vacuum chamber, which is separated by a movable wall of a working chamber, wherein the vacuum chamber and the working chamber can be fluidly connected to each other by a control valve.
  • the control valve can be controlled via an electromagnetic actuator in accordance with a pedal actuation detected by an actuating force detection device, as a result of which a pressure difference between the working chamber and the vacuum chamber determining the actuating force of the main brake device can be set.
  • This pressure difference leads to a displacement of the movable wall and this results in a displacement of the pressure piston of the main brake device.
  • an actuating force exerted by a driver of a motor vehicle not forwarded to the piston of the main brake device, but decoupled the force input member of the brake system.
  • the actuating force is instead transmitted hydraulically to a pedal simulator. Instead, an actuating force is generated by means of the electromagnetic actuator.
  • a braking force generator with the features of claim 1.
  • the braking force generator has in addition to the features described in the introduction a control device with a coupling device which can be actuated in such a way that it mechanically couples or decouples the auxiliary power generating device with the force input element as a function of a present braking situation.
  • braking force generator when used in the context of the present invention, the term “braking force generator”, this term includes arrangements in which the on a brake pedal applied operating force in the style of a conventional pneumatic brake booster used for braking force generation and, if necessary, is strengthened. However, this term also encompasses arrangements in which a braking force can be generated completely independently of a pedal actuation, for example in accordance with specific control signals.
  • the coupling device so that the auxiliary power generating device is actuated mechanically via the force input element.
  • an operation in the style of a conventional pneumatic brake booster arise. This is especially true for normal braking.
  • the power input member of the power generating device may mechanically be decoupled, so that the force exerted on the brake pedal pedaling force remains largely untapped. Instead, the generator effect of the electric motor is used for braking.
  • the coupling device is again controlled accordingly to provide a mechanical coupling between the force input element and auxiliary power generating device.
  • the brake system behaves then like a conventional brake system with brake booster.
  • the auxiliary power generating means is formed as a pneumatic power generating means having a housing which is divided by a movable wall into a working chamber and a vacuum chamber.
  • the control device has a control valve, via which the working chamber can be connected either to the atmosphere or to the vacuum chamber.
  • control valve has an atmospheric sealing seat and a vacuum sealing seat for sealing the working chamber and the vacuum chamber.
  • pivot bearing is non-positively connected to a component having the atmospheric sealing seat.
  • the coupling device is designed as an electromechanical coupling device, which in one Coupling position, the power-generating device with the force input element electromechanically coupled and decoupled in a release position, the power-generating device of the force input element electromechanically.
  • the coupling device is designed as an electromechanical coupling device, which in one Coupling position, the power-generating device with the force input element electromechanically coupled and decoupled in a release position, the power-generating device of the force input element electromechanically.
  • the coupling device may have a clamping mechanism which, in a clamping position, mechanically couples the auxiliary force generating device to the force input element and mechanically decouples the auxiliary force generating device from the force input element in a release position.
  • the control device has an electrically operable switching magnet, which actuates the coupling device.
  • the invention provides, for example, that the switching magnet interacts with the clamping mechanism such that when the switching magnet is activated, the clamping mechanism is displaceable into its release position and the clamping mechanism returns to its clamping position during passive switching of the switching magnet.
  • the solenoid preferably acts on the clamping mechanism such that it is opened or closed to selectively connect or decouple the force input element with the control device of the braking force generator. If the switching magnet is energized in this example, this leads to the decoupling of the clamping mechanism from the force input element and thus the force input element from the auxiliary power generation device. On the other hand, when the solenoid is deenergized, the power input member is coupled to the power generating means, and the brake system operates in a conventional manner using the power generating means.
  • this has at least one clamping lever, which between the clamping pitch and the Release position is pivotable.
  • a pair of clamping levers is provided which can be actuated together in a symmetrical arrangement in order to provide symmetrical force relationships on the force input element in the clamping position.
  • a pair of clamping levers offers the further advantage of increased reliability.
  • Clamping lever is biased in its clamping position.
  • a spring element or a rubber-elastic body can be used.
  • the solenoid can have a magnetic coil and an armature.
  • the at least one clamping lever is mounted on a rotary bearing, which is preferably coupled to the magnetic coil.
  • the armature is movable relative to the magnetic coil.
  • the coupling device has an actuating element for actuating the at least one clamping lever, wherein the actuating element is coupled to the armature.
  • the armature can act on the actuating levers on the clamping levers.
  • a development of the invention provides at least one stop element associated with the respective clamping lever, which limits the deflection of the actuating element and / or the at least one clamping lever. Taking advantage of its stop action relative to the actuating element, this stop element can also serve to displace the magnetic coil relative to the armature.
  • the subsequently acting further magnetic reaction forces then provide for a displacement of the magnetic coil, which serves for the electromagnetic actuation of the power-generating device.
  • an electromagnetic drive of the auxiliary power generating device can be utilized in particular in connection with a pneumatic power generating device.
  • the control valve is electromagnetically opened in such a situation by the movement of the solenoid, so that the pneumatic power generating device can be activated without brake pedal operation.
  • an embodiment of the invention provides that it has at least one pressure piston, which is in force communication with the movable wall and acts on a hydraulic brake circuit of the vehicle.
  • the braking force generator according to the invention is similar to a conventional pneumatic brake booster. The pressure piston can thus be displaced over the movable wall for generating a hydraulic brake pressure in the brake circuit.
  • the pressure piston receives a translation piston arranged axially displaceable, which is supported against a simulator spring, wherein the transmission piston is mechanically coupled or coupled to the force input member.
  • the translation piston has a significantly smaller hydraulically effective diameter than the pressure piston.
  • the transmission piston Due to the effect of the simulator spring and the hydraulic resistance during a displacement within the pressure piston, the transmission piston thus provides a pedal counterforce simulator arrangement and provides the driver with a pedal counterforce familiar to him during the brake pedal actuation.
  • the displacement of the transmission piston due to its small hydraulically effective area only a small increase in the hydraulic pressure in the hydraulic brake circuit result.
  • the resulting braking effect is almost negligible.
  • the inventor has recognized in this connection that the generation of such a low braking force can be accepted if one compares the simple construction of the braking force generator according to the invention and its simple and reliable functioning and the resulting advantages in terms of production and operation provides.
  • an embodiment variant of the invention provides that in a first operating mode, the clamping mechanism is in its clamping position, wherein it mechanically couples the force input member to the control valve and wherein the auxiliary force generating device can be activated in accordance with a displacement of the force input member is that in a second operating mode, the clamping mechanism is in its release position, wherein the force input member is mechanically decoupled from the control valve and wherein the auxiliary power Generation device remains inactive, and that in a third operating mode, the clamping mechanism is in its release position, wherein the force input member is mechanically decoupled from the control valve and wherein the auxiliary power generating device is activated in accordance with a control of the switching magnet.
  • the battery of the vehicle is fully charged and there is no regenerative braking, in which the generator effect of the electric motor of the hybrid vehicle is used.
  • the braking force generator according to the invention functions like a conventional brake booster, in particular like a conventional pneumatic brake booster, utilizing the above-mentioned chamber arrangement.
  • the force input member and the control valve are mechanically decoupled by holding the clamping mechanism in its release position.
  • the force input element possibly displacing the translation piston, displaced, resulting in only a small brake pressure generation in the master cylinder.
  • this brake pressure generation is - as mentioned above - almost negligible.
  • a braking in the second operating mode takes place by utilizing the generator effect of the electric motor.
  • a transition from the second operating mode to the first operating mode can take place when the generator effect of the electric motor is no longer sufficient to correspond to the deceleration request requested by the driver via the brake pedal actuation.
  • the clamping mechanism is then transferred back to its clamping position, so that in a further displacement of the force input member, the control valve is displaced in a conventional manner and the auxiliary power generating means is utilized in the braking force generation with.
  • a braking operation can be performed completely independently of a brake pedal operation. This happens, for example, in accordance with electronic signals from a driver assistance system, such as an antiskid control system or the like. Of course, even with a brake pedal actuation, an immediate transition from the third operating mode into the first operating mode or into the second operating mode can take place.
  • the control device has at least one at least partially electrically conductive element, which in Depending on the present braking situation, in particular in response to an actuation of the force input element, has a characteristic electrical resistance, wherein the coupling device can be controlled in accordance with the current electrical resistance.
  • the control device can be quasi designed and used as a sensor which detects the respective braking situation on the basis of the actuation of the force input element and controls the coupling device in dependence thereon.
  • control device has at least one pressure-sensitive element which, depending on the present braking situation, in particular in response to an actuation of the force input element, a characteristic contact pressure of two aneinender pressed in the initial state and movable upon displacement of the force input member to each other Components, wherein the coupling device is controllable in accordance with the currently detected contact pressure.
  • the respectively detected electrical resistance or contact pressure is transmitted to an electronic control device for actuating the auxiliary power generating device.
  • the auxiliary power generating device as already explained above, be a pneumatic power generating device.
  • a hydraulic power generating device for example a so-called hydrobooster.
  • the invention further relates to a vehicle brake system, in particular for a vehicle having at least two different drive sources, wherein this vehicle brake system according to the invention is formed with a braking force generator of the type described above.
  • FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment of the braking force generator according to the invention in longitudinal section
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the coupling device according to the invention according to FIG. 1 in the clamping position
  • FIG. 3 shows an enlarged detail of FIG. 2 in the release position and 4 is a view corresponding to FIG. 2 of a second embodiment of the braking force generator according to the invention.
  • FIG. 1 An inventive braking force generator 10 for a vehicle brake system is shown in FIG. This is designed as a vacuum braking force generator and has a housing 12 in which a working chamber 14 and a vacuum chamber 16 are located, which are separated by a movable wall 18 of each other.
  • a master cylinder 24 is connected to generate a hydraulic brake pressure. Inside the master cylinder 24 at least one axially movable arranged pressure piston 28 is received, which includes a pressure chamber 25 with the master cylinder.
  • the pressure piston 28 is in force communication with the movable wall 18 of the braking force generator 10 and acts on a located in the pressure chamber 25 hydraulic column of a hydraulic brake circuit for generating a brake pressure to the wheel brakes of the vehicle.
  • the braking force generator 10 has a in the pressure piston 28 axially slidably received translation piston 32, which is supported against a simulator spring 30 and is acted upon by the hydraulic pressure in the master cylinder 24.
  • the transmission piston 32 is force-conductively connected to a transmission piston 34.
  • the braking force generator 10 is connected to a force input member 20 which is arranged displaceably in the housing 12 of the braking force generator 10 and is connected to a brake pedal 22 for common displacement.
  • the braking force generator according to the invention also comprises a control device 26, which is arranged on the force input member side region of the braking force generator 10.
  • the control device 26 is designed with a control valve device which allows it in a known manner to connect the working chamber 14 optionally to the vacuum chamber 16 or to the atmosphere.
  • the working chamber 14 can be connected to the atmosphere in a known manner upon actuation of the braking force generator.
  • Characterized a differential pressure to the vacuum chamber 16 is constructed on the movable wall 18, which causes a force on the movable wall 18 in the direction of the vacuum chamber 16 is applied. This pressure difference is used for the displacement of the pressure piston 28 and thus for generating a hydraulic brake pressure.
  • the control device 26 has a displaceable control valve housing 36 which is fixedly coupled to the movable wall 18.
  • the control device 26 further comprises a coupling device 38, as shown enlarged in the following figures 2 and 3.
  • the coupling device 38 has an electrically operable switching magnet 39, which consists of a magnet coil 40 and an armature 42. Furthermore, the coupling device 38 comprises a clamping mechanism 43, the clamping lever 44 and associated clamping body 46 has.
  • the coupling device 38 is shown in its clamping position in FIG. 2, in which it mechanically couples the force input element 20 to the transmission piston 34.
  • the oppositely arranged clamping lever 44 are attached to pivot bearings 48 which are non-positively coupled to the solenoid 40.
  • the clamping lever 44 are acted upon by a return spring 50, which biases the clamping lever 44 in its clamping position.
  • An opening sleeve 52 which serves as an actuating element for the clamping lever 44 and is rigidly coupled to the armature 42, engages each of the
  • Clamping levers 44 on. Further limit stop members 54, the maximum stroke of the opening sleeve 52 and are anchored in the control valve housing 36. They also serve as a stop for the clamping levers 44. It is ensured that a complete decoupling of the coupling device 38 from the force input element 20 is achieved, at least at the maximum stroke of the opening sleeve 52.
  • the control device in Fig. 2 further comprises an atmospheric sealing seat 56, a vacuum sealing seat 58 and a sealing element 60 and a housing return spring 62, as known from the prior art in connection with pneumatic brake booster per se.
  • the atmospheric sealing seat 56 is mechanically coupled to the transmission piston 34 and thus also to the force input element 20.
  • an operation initiated by the brake pedal 22 is directly mechanically transmitted to the atmospheric sealing seat 56.
  • the atmospheric sealing seat 56 can be lifted off the sealing element 60, since the vacuum sealing seat 58 holds the sealing element 60 back, whereby the working chamber 14 is connected to the atmosphere and a differential pressure for activation of the braking force generator is built up. This corresponds to the operation of a conventional vacuum brake power generator with a hydraulic transmission link. Hg.
  • FIG. 3 shows a further functional position of the coupling device 38, in which it is in the release position, as it is z. B. when regenerative braking is necessary.
  • the magnetic coil 40 of the switching magnet is energized, wherein the armature 42 moves by the resulting magnetic force in Figure 3 to the right.
  • the coupled with the armature 42 opening sleeve 52 thereby rotates the mounted on the pivot bearings 48 clamping lever 44 against the force of the return springs 50 to the stop members 54, whereby the clamping lever 44 are disengaged from the transmission piston 34 and release it.
  • a regenerative braking can be performed as a result of a brake pedal actuation, without the arrangement of working chamber and vacuum chamber being utilized for the brake force boosting.
  • the control valve device remains in its original state.
  • the generator effect of the electric motor not shown, is used to decelerate the vehicle.
  • a third activation of the braking force generator 10, for example in response to signals of a driver assistance system, can be performed by the solenoid 40 is energized so strong that the clamping lever 44 abut against the stop elements 54 and that the magnetic coil 40 due to the magnetic forces against the control valve ⁇ housing 36 and the housing return spring 62 shown in Figure 3 displaced to the left. Namely, the movement of the opening sleeve 52 is stopped by the stop on the stopper members 54, whereby the movement of the armature 42 is stopped.
  • the magnetic coil 40 moves in Fig.3 to the left, as soon as the magnetic forces exceed the biasing force of the housing return spring 62, and thereby lifts the coupled atmosphere sealing seat 56 from the sealing element 60 from. Thereby, a connection of the working chamber 14 is achieved with the atmosphere.
  • This external activation function can be used, for example, in the case of emergency braking to immediately activate the full braking force generation performance.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of the invention.
  • the same reference numerals are used for similar or equivalent components as in the description of the first embodiment according to Figures 1 to 3, but with the lowercase letter "a" readjusted.
  • FIG. 4 shows an arrangement which represents a further alternative to the use of the coupling device 38a according to the invention.
  • the control device 26a shown in FIG. 4 serves electrical switching purposes. It no longer comprises a pneumatic valve in this embodiment, but has an elastic, at least partially electrically conductive element on the end face at 68a, which in combination with a contact surface changes its electrical contact resistance in a characteristic manner.
  • the contact surfaces 64a, 66a correspond to the sealing seats of the control valve devices shown in Figs.
  • the contact between the sealing element 60a with variable electrical contact resistance at 68a and the contact surface 66a is interrupted by actuation of the brake pedal 22a and the consequent displacement of the force input element 20a.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bremskrafterzeuger (10) für eine Fahrzeugbremsanlage, insbesondere für ein Fahrzeug mit wenigstens zwei verschiedenen Antriebsquellen, umfassend ein Krafteingangsglied (20), das mit einem Bremspedal (22) koppelbar oder gekoppelt ist und in einem Basisgehäuse des Bremskrafterzeugers (10) verlagerbar ist, einen Hauptbremszylinder (24) zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks, eine Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer Hilfskraft und eine Steuereinrichtung (26) zum wahlweisen Ansteuern der Hilfskraft-Erzeugungseinrich-tung. Bei diesem Bremskrafterzeuger ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung (26) eine Kopplungseinrichtung (38) aufweist, die derart betätigbar ist, dass sie in Abhängigkeit von einer vorliegenden Bremssituation die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung mit dem Krafteingangsglied (20) mechanisch koppelt oder von diesem entkoppelt.

Description

Bremsbetätigungseinrichtung für regeneratives Bremsen
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bremskrafterzeuger für eine Fahrzeugbremsanlage, insbesondere für ein Fahrzeug mit wenigstens zwei verschiedenen Antriebsquellen, wobei eine dieser Antriebsquellen vorzugsweise ein Elektromotor ist, der zum regenerativen Bremsen des Fahrzeugs geeignet ist. Der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger weist ein Krafteingangsglied, das mit einem Bremspedal koppelbar oder gekoppelt ist, und in einem Basisgehäuse des Bremskrafterzeugers verlagerbar ist, sowie einen Hauptbremszylinder zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks auf. Weiterhin umfasst der Bremskrafterzeuger eine Hilfskraft-Erzeugungseinreichung zur Erzeugung einer Hilfskraft, die auf den Hauptbremszylinder wirken kann, sowie eine Steuereinrichtung zum Wahlweisen Ansteuern der Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung.
Im Zuge der technischen Weiterentwicklung moderner Kraftfahrzeuge stehen derzeit Hybridfahrzeuge im Vordergrund. In der Regel weist ein Hybridfahrzeug zusätzlich zu einem herkömmlichen Verbrennungsmotor einen Elektromotor auf, der neben seiner Antriebswirkung auch regenerative Bremsungen erlaubt. Beim regenerativen Bremsen wird die Bewegungsenergie des Fahrzeugs über einen Generator in elektrische Energie umgewandelt und in einem elektrischen Speicher des Hybridfahrzeugs gespeichert. Diese Energie kann dann später zum Beschleunigen des Fahrzeugs dem Elektromotor zur Verfügung gestellt werden, und geht daher nicht verloren, wie es bei üblichen Bremsverfahren mit Reibungsbremsen der Fall ist. Durch regeneratives Bremsen soll ein möglichst hoher Anteil an Bremsenergie über den Generator zurück gewonnen werden. Andererseits muss das Bremssystem zu jeder Zeit eine maximale Verzögerung erlauben, wie zum Beispiel im Fall einer Notbremsung, auch wenn das elektrische System nicht funktionieren sollte.
Des weiteren soll einem Fahrer, der ein Bremsmanöver einleitet, auch während des regenerativen Bremsens das ihm vertraute Pedalgefühl vermittelt werden, wie er es von einem herkömmlichen Bremsvorgang kennt. Insbesondere beim Übergang von einer reinen Regenerativbremsung in eine Reibungsbremsung mittels der Radbremsen und umgekehrt soll dieses Pedalgefühl möglichst unverändert bleiben. Deswegen ist es im Allgemeinen nötig, einen Pedalsimulator vorzusehen, der dem Fahrer zumindest während der regenerativen Bremsung eine vertraute Bremspedalgegenkraft vermittelt. Aus den vorstehend genannten Gründen werden in Hybridfahrzeugen bislang bevorzugt elektrohydraulische Bremssysteme eingesetzt, die im Allgemeinen schon einen Pedalsimulator aufweisen. Dabei ist der Pedalsimulator permanent im Einsatz. Derartige Bremssysteme werden zusätzlich zu Regenerativbremssystemen eingesetzt. Dadurch ergibt sich jedoch der Nachteil, dass ein hoher Aufwand an Sensorik und Aktuatorik betrieben werden muss, um die oben angesprochenen Erfordernisse zu erfüllen. Dies erhöht den Platzbedarf und vor allem die Herstellungskosten derartiger Bremssysteme.
Das deutsche Gebrauchsmuster DE 20 2004 009 835 zeigt ein Beispiel für einen herkömmli- chen Bremskrafterzeuger. Dieser weist eine Kammeranordnung mit einer Vakuumkammer auf, die durch eine bewegliche Wand von einer Arbeitskammer getrennt ist, wobei die Vakuumkammer und die Arbeitskammer durch ein Steuerventil fluidisch miteinander verbindbar sind. Das Steuerventil ist hierbei nach Maßgabe einer durch eine Betätigungskrafterfas- sungseinrichtung erfassten Pedalbetätigung über einen elektromagnetischen Aktuator an- steuerbar, wodurch eine die Betätigungskraft der Hauptbremseinrichtung bestimmende Druckdifferenz zwischen der Arbeitskammer und der Vakuumkammer eingestellt werden kann. Diese Druckdifferenz führt zu einer Verlagerung der beweglichen Wand und daraus resultiert eine Verlagerung des Druckkolbens der Hauptbremseinrichtung. Im Normalbetrieb wird eine Betätigungskraft, die ein Fahrer eines Kraftfahrzeugs ausübt, nicht an den Kolben der Hauptbremseinrichtung weitergeleitet, sondern das Krafteingangsglied vom Bremssystem entkoppelt. Die Betätigungskraft wird stattdessen hydraulisch zu einem Pedalsimuator übertragen. Anstelle dessen wird mittels des elektromagnetischen Aktuators eine Betätigungskraft erzeugt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zum regenerativen Bremsen geeignetes
Bremssystem bereitzustellen, das die oben genannten Erfordernisse sowohl bei voller Funktionsfähigkeit als auch im Notfall erfüllt und gleichzeitig nur geringe Herstellungskosten verursacht.
Diese Aufgabe wird durch einen Bremskrafterzeuger mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Der Bremskrafterzeuger weist dabei zusätzlich zu den eingangs bezeichneten Merkmalen eine Steuereinrichtung mit einer Kopplungseinrichtung auf, die derart betätigbar ist, dass sie in Abhängigkeit von einer vorliegenden Bremssituation die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung mit dem Krafteingangsglied mechanisch koppelt oder von diesem entkoppelt.
Wenn im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung der Begriff "Bremskrafterzeuger" verwendet wird, umfasst dieser Begriff Anordnungen, bei denen die auf ein Bremspedal ausgeübte Betätigungskraft im Stile eines herkömmlichen pneumatischen Bremskraftverstärkers zur Bremskrafterzeugung genutzt und bedarfsweise verstärkt wird. Dieser Begriff um- fasst aber auch Anordnungen, bei denen vollkommen unabhängig von einer Pedalbetätigung eine Bremskraft erzeugt werden kann, beispielsweise nach Maßgabe bestimmter Steuersig- nale.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es also möglich, in Abhängigkeit von der Bremssituation wahlweise die Kopplungseinrichtung so anzusteuern, dass die Hilfskrafterzeugungseinrichtung mechanisch über das Krafteingangsglied betätigt wird. Dabei kann sich, wie nachfol- gend noch im Detail erläutert werden wird, eine Funktionsweise im Stile eines herkömmlichen pneumatischen Bremskraftverstärkers ergeben. Dies trifft insbesondere für eine Normalbremsung zu. Im Falle einer Regenerativbremsung, das heißt dann, wenn der Fahrer lediglich eine geringfügige Verzögerung des Fahrzeugs wünscht und der Elektromotor des Hybridfahrzeugs dazu genutzt wird, um einen nicht vollständig aufgeladenen elektri- sehen Speicher weiter zu laden, kann das Krafteingangsglied von der Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung mechanisch abgekoppelt werden, so dass die auf das Bremspedal ausgeübte Pedalbetätigungskraft weitgehend ungenutzt bleibt. Stattdessen wird die Generatorwirkung des Elektromotors zur Bremsung genutzt. Sobald die Generatorwirkung des Elektromotors nicht mehr ausreicht, um das Fahrzeug entsprechend dem Fahrerwunsch abzubremsen, wird die Koppeleinrichtung wieder entsprechend angesteuert, um eine mechanische Kopplung zwischen Krafteingangsglied und Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung vorzusehen. Das Bremssystem verhält sich dann wie ein herkömmliches Bremssystem mit Bremskraftverstärker.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Hilfskraft-Erzeu- gungseinrichtung als pneumatische Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung ausgebildet, die ein Gehäuse aufweist, das durch eine bewegliche Wand in eine Arbeitskammer und eine Vakuumkammer unterteilt ist. In diesem Fall weist die Steuereinrichtung ein Steuerventil auf, über das die Arbeitskammer wahlweise mit der Atmosphäre oder mit der Vakuumkammer verbindbar ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Steuerventil einen Atmosphärendichtsitz und einen Vakuumdichtsitz zum Abdichten von Arbeitskammer und Vakuumkammer aufweist. In diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, dass das Drehlager kraftschlüssig mit einer den Atmosphärendichtsitz aufweisenden Komponente verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kopplungseinrichtung als eine elektromechanische Kopplungseinrichtung ausgebildet ist, die in einer Kopplungsstellung die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung mit dem Krafteingangsglied elektro- mechanisch koppelt und die in einer Freigabestellung die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung von dem Krafteingangsglied elektromechanisch entkoppelt. So ist es möglich, Krafteingangsglied und Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung nach Maßgabe elektrischer Signale über die elekt- romechanische Kopplungseinrichtung mit einander zu koppeln bzw. voneinander zu entkoppeln. Dies kann beispielsweise über eine magnetische Anordnung, einen motorisch angetriebenen Mechanismus oder dergleichen erfolgen.
Alternativ hierzu ist es aber auch möglich, dass die Kopplungseinrichtung eine Klemmmecha- nik aufweist, die in einer Klemmstellung die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung mit dem Krafteingangsglied mechanisch koppelt und die in einer Freigabestellung die Hilfskraft- Erzeugungseinrichtung von dem Krafteingangsglied mechanisch entkoppelt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung einen elektrisch betätigbaren Schaltmagneten aufweist, der die Kopplungseinrichtung betätigt. Im Rahmen dieser Ausführungsform sieht die Erfindung beispielsweise vor, dass der Schaltmagnet mit der Klemmmechanik derart zusammenwirkt, dass bei Aktivierung des Schaltmagneten die Klemmmechanik in ihre Freigabestellung verlagerbar ist und bei Passivschaltung des Schaltmagneten die Klemmmechanik in ihre Klemmstellung zurückkehrt.
Erfindungsgemäß kann also der Schaltmagnet bevorzugt auf die Klemmmechanik derart einwirken, dass diese geöffnet oder geschlossen wird, um das Krafteingangsglied wahlweise mit der Steuereinrichtung des Bremskrafterzeugers zu verbinden oder zu entkoppeln. Wird in diesem Beispiel der Schaltmagnet bestromt, führt dies zur Entkopplung der Klemmmechanik von dem Krafteingangsglied und damit des Krafteingangsglieds von der Hilfskraft-Erzeu- gungseinrichtung. Wird der Schaltmagnet dagegen nicht bestromt, ist das Krafteingangsglied mit der Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung gekoppelt und das Bremssystem funktioniert in herkömmlicher Weise unter Verwendung der Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung.
Dadurch ist gewährleistet, dass bei einem Defekt im Elektroniksystem des Fahrzeugs eine Bremsung im herkömmlichen Stil, das heißt unter dauerhafter Einbindung der Hilfskraft- Erzeugungseinrichtung durchgeführt wird. Dies gilt auch für einen Fall, in dem keine regenerative Bremsung durchgeführt wird, beispielsweise weil der elektrische Speicher des Fahrzeugs vollständig geladen ist und damit die Generatorwirkung des Motors nicht ausgenützt werden muss.
Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Klemmmechanik kann vorgesehen sein, dass diese wenigstens einen Klemmhebel aufweist, der zwischen der Klemmsteilung und der Freigabestellung verschwenkbar ist. Vorzugsweise ist ein Klemmhebelpaar vorgesehen, welches bei symmetrischer Anordnung gemeinsam betätigbar ist, um symmetrische Kraftverhältnisse an dem Krafteingangsglied in der Klemmstellung vorzusehen. Ein Klemmhebelpaar bietet den weiteren Vorteil gesteigerter Ausfallsicherheit. Im Rahmen der konstruktiven Gestaltung der Klemmmechanik kann ferner vorgesehen sein, dass der wenigstens eine
Klemmhebel in seine Klemmstellung vorgespannt ist. Hierfür kann ein Federelement oder ein gummielastischer Körper eingesetzt werden. Darüber hinaus kann der Schaltmagnet eine Magnetspule und einen Anker aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der wenigstens eine Klemmhebel auf einem Drehlager gelagert, das vorzugsweise mit der Magnetspule gekoppelt ist. Der Anker ist hingegen relativ zur Magnetspule bewegbar. Somit kann bei einer Bestromung der Magnetspule der Anker relativ zur Magnetspule bewegt werden und damit die relativ zur Magnetspule ortsfest gehaltenen Klemmhebel verlagern.
Ferner kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die Kopplungseinrichtung ein Betätigungselement zur Betätigung des wenigstens einen Klemmhebels aufweist, wobei das Betätigungselement mit dem Anker gekoppelt ist. Dies bedeutet, dass der Anker über das Betätigungselement an den Klemmhebeln angreifen kann. Um eine definierte Bewegung des wenigstens einen Klemmhebels, insbesondere des Klemmhebelpaares, bereitzustellen, sieht eine Weiterbildung der Erfindung wenigstens ein dem jeweiligen Klemmhebel zugeordnetes Anschlagelement vor, das die Auslenkung des Betätigungselements oder/und des wenigstens einen Klemmhebels begrenzt. Dieses Anschlagelement kann unter Ausnutzung seiner Anschlagwirkung gegenüber dem Betätigungselement auch dazu dienen, die Magnetspule relativ zu dem Anker zu verlagern. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass sich bei hinreichend starker Bestromung der Magnetspule der Anker auf das Anschlagelement zu bewegt, bis er sich unmittelbar oder mittelbar unter Zwischenwirkung des wenigstens einen Klemmhebels an diesem abstützt. Die in der Folge weiter wirkenden magnetischen Reaktionskräfte sorgen sodann für eine Verlagerung der Magnetspule, die zur elektromagnetischen Betätigung der Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung dient.
Wie vorstehend bereits ausgeführt, kann eine derartige elektromagnetische Ansteuerung der Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung insbesondere im Zusammenhang mit einer pneumatischen Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung ausgenutzt werden. Das Steuerventil wird in einer derartigen Situation durch die Bewegung der Magnetspule elektromagnetisch geöffnet, so dass die pneumatische Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung auch ohne Bremspedalbetätigung aktiviert werden kann. Hinsichtlich der Gestaltung des Hauptbremszylinders sieht eine Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass dieser wenigstens einen Druckkolben aufweist, der in Kraftverbindung mit der beweglichen Wand steht und einen hydraulischen Bremskreis des Fahrzeugs beaufschlagt. Auch in dieser Hinsicht ähnelt der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger einem herkömmlichen pneumatischen Bremskraftverstärker. Der Druckkolben kann somit über die bewegliche Wand zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks in dem Bremskreis verlagert werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch vor, dass der Druckkolben einen axial ver- schiebbar angeordneten Übersetzungskolben aufnimmt, der sich gegen eine Simulatorfeder abstützt, wobei der Übersetzungskolben mit dem Krafteingangsglied mechanisch koppelbar oder gekoppelt ist. Der Übersetzungskolben weist dabei einen erheblich kleineren hydraulisch wirksamen Durchmesser auf als der Druckkolben. Somit wird bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform im Falle einer Pedalbetätigung der Übersetzungskolben innerhalb des Druckkolbens gegen die Simulatorfeder und auch gegen den Widerstand des hydraulischen Bremskreises verlagert. Dieser Widerstand ist jedoch wesentlich geringer als der auf den Druckkolben des Hauptbremszylinders wirkende hydraulische Widerstand, aufgrund der unterschiedlichen hydraulisch wirksamen Kolbenflächen. Der Übersetzungskolben sorgt aufgrund der Wirkung der Simulatorfeder und des hydraulischen Widerstands bei einer Ver- lagerung innerhalb des Druckkolbens somit als Pedalgegenkraft-Simulatoranordnung und vermittelt dem Fahrer bei der Bremspedalbetätigung eine ihm vertraute Pedalgegenkraft. Die Verlagerung des Übersetzungskolbens hat jedoch aufgrund seiner kleinen hydraulisch wirksamen Fläche eine lediglich geringe Erhöhung des Hydraulikdrucks im hydraulischen Bremskreis zur Folge. Die daraus resultierende Bremswirkung ist nahezu vernachlässigbar. Der Erfinder hat in diesem Zusammenhang erkannt, dass das Erzeugen einer derart geringen Bremskraft in Kauf genommen werden kann, wenn man den einfachen Aufbau des erfin- dungsgemäßen Bremskrafterzeugers sowie dessen einfache und zuverlässige Funktionsweise und die sich daraus hinsichtlich der Fertigung und des Betriebs ergebenden Vorteile gegenüber stellt.
Hinsichtlich der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers sieht eine Ausführungsvariante der Erfindung vor, dass in einem ersten Betriebsmodus sich der Klemmmechanismus in seiner Klemmstellung befindet, wobei er das Krafteingangsglied mit dem Steuerventil mechanisch koppelt und wobei nach Maßgabe einer Verlagerung des Kraft- eingangsglieds die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung aktivierbar ist, dass in einem zweiten Betriebsmodus sich der Klemmmechanismus in seiner Freigabestellung befindet, wobei das Krafteingangsglied von dem Steuerventil mechanisch entkoppelt ist und wobei die Hilfskraft- Erzeugungseinrichtung inaktiv bleibt, und dass in einem dritten Betriebsmodus sich der Klemmmechanismus in seiner Freigabestellung befindet, wobei das Krafteingangsglied von dem Steuerventil mechanisch entkoppelt ist und wobei die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung nach Maßgabe einer Ansteuerung des Schaltmagneten aktivierbar ist.
Im ersten Betriebsmodus ist beispielsweise die Batterie des Fahrzeugs vollständig aufgeladen und es erfolgt keine regenerative Bremsung, bei der die Generatorwirkung des Elektromotors des Hybridfahrzeugs genutzt wird. In diesem Betriebsmodus funktioniert der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger wie ein herkömmlicher Bremskraftverstärker, insbesondere wie ein herkömmlicher pneumatischer Bremskraftverstärker unter Ausnützung der vorstehend erwähnten Kammeranordnung.
In dem zweiten Betriebsmodus sind Krafteingangsglied und Steuerventil mechanisch entkoppelt, indem der Klemmmechanismus in seiner Freigabestellung gehalten wird. Bei einer Bremspedalbetätigung wird somit das Krafteingangsglied, gegebenenfalls unter Verlagerung des Übersetzungskolbens, verlagert, woraus sich lediglich eine geringe Bremsdruckerzeugung in dem Hauptbremszylinder ergibt. Diese Bremsdruckerzeugung ist jedoch - wie vorstehend erwähnt - nahezu vernachlässigbar. Eine Bremsung in dem zweiten Betriebsmodus erfolgt unter Ausnutzung der Generatorwirkung des Elektromotors. Wie vorstehend bereits angedeutet, kann selbstverständlich ein Übergang aus dem zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus erfolgen, wenn die Generatorwirkung des Elektromotors nicht mehr ausreicht, um dem von dem Fahrer über die Bremspedalbetätigung angeforderten Verzögerungswunsch zu entsprechen. In einer derartigen Situation wird dann der Klemmmechanismus wieder in seine Klemmstellung überführt, so dass bei einer weiteren Verlagerung das Krafteingangsglied das Steuerventil in herkömmlicher Weise verlagert wird und die Hilfskraft- Erzeugungseinrichtung bei der Bremskrafterzeugung mit ausgenützt wird.
In dem dritten Betriebsmodus kann ein Bremsvorgang vollkommen unabhängig von einer Bremspedalbetätigung durchgeführt werden. Dies geschieht beispielsweise nach Maßgabe elektronischer Signale von einem Fahrassistenzsystem, wie ein Antischlupfregelsystem oder dergleichen. Selbstverständlich kann auch bei einer Bremspedalbetätigung ein unmittelbarer Übergang aus dem dritten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus oder in den zweiten Betriebsmodus erfolgen.
Zusätzlich oder alternativ zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers kann ferner vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung wenigstens ein zumindest teilweise elektrisch leitendes Element aufweist, welches in Abhängigkeit von der vorliegenden Bremssituation, insbesondere in Abhängigkeit von einer Betätigung des Krafteingangsglieds, einen charakteristischen elektrischen Widerstand aufweist, wobei nach Maßgabe des aktuellen elektrischen Widerstands die Kopplungseinrichtung ansteuerbar ist. Bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung kann die Steuereinrichtung quasi als Sensor ausgebildet und genutzt werden, der die jeweilige Bremssituation anhand der Betätigung des Krafteingangsglieds erkennt und in Abhängigkeit davon die Kopplungseinrichtung ansteuert. Insbesondere kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung wenigstens ein zumindest drucksensitives Element aufweist, welches in Abhängigkeit von der vorliegenden Bremssituation, insbesondere in Abhängigkeit von einer Betätigung des Krafteingangsglieds, einen charakteristischen Anpressdruck zweier im Ausgangszustand aneinender gepresster und bei Verlagerung des Krafteingangglied zueinander bewegbarer Komponenten aufweist, wobei nach Maßgabe des aktuell erfassten Anpressdrucks die Kopplungseinrichtung ansteuerbar ist.
In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass der jeweils erfasste elektrische Widerstand bzw. Anpressdruck an ein elektronisches Steuergerät zum Ansteuern der Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung weitergegeben wird. Dabei kann die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung, wie vorstehend bereits erläutert, eine pneumatische Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung sein. Es ist aber auch möglich, eine hydraulische Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung zu verwenden, beispielsweise einen sogenannten Hydrobooster.
Die Erfindung betrifft ferner eine Fahrzeugbremsanlage, insbesondere für ein Fahrzeug mit wenigstens zwei verschiedenen Antriebsquellen, wobei diese erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage mit einem Bremskrafterzeuger der vorstehen beschriebenen Art ausgebildet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren beispielhaft erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Bremskrafterzeugers im Längsschnitt,
Fig. 2 einen vergrößerter Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung gemäß Fig. 1 in Klemmstellung,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt gemäß Fig. 2 in Freigabestellung und Hg. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungs- gemäßen Bremskrafterzeugers.
In Hg. 1 ist ein erfindungsgemäßer Bremskrafterzeuger 10 für eine Fahrzeugbremsanlage gezeigt. Dieser ist als Vakuum-Bremskrafterzeuger ausgebildet und weist ein Gehäuse 12 auf, in dem sich eine Arbeitskammer 14 und eine Vakuumkammer 16 befinden, die durch eine bewegliche Wand 18 von einander abgeteilt sind.
An den Bremskrafterzeuger 10 ist ein Hauptbremszylinder 24 zur Erzeugung eines hydrauli- sehen Bremsdrucks angeschlossen. Im Inneren des Hauptbremszylinders 24 ist wenigstens ein axial beweglich angeordneter Druckkolben 28 aufgenommen, der mit dem Hauptbremszylinder eine Druckkammer 25 einschließt. Der Druckkolben 28 steht in Kraftverbindung mit der beweglichen Wand 18 des Bremskrafterzeugers 10 und beaufschlagt eine in der Druckkammer 25 befindliche Hydrauliksäule eines hydraulischen Bremskreises zum Erzeugen eines Bremsdrucks an Radbremsen des Fahrzeugs.
Weiterhin weist der Bremskrafterzeuger 10 einen in dem Druckkolben 28 axial verschiebbar aufgenommenen Übersetzungskolben 32 auf, der sich gegen eine Simulatorfeder 30 abstützt und von dem hydraulischen Druck im Hauptbremszylinder 24 beaufschlagt wird. Der Über- setzungskolben 32 ist mit einem Übertragungskolben 34 kraftleitend verbunden.
Ferner ist der Bremskrafterzeuger 10 mit einem Krafteingangsglied 20 verbunden, das in dem Gehäuse 12 des Bremskrafterzeugers 10 verlagerbar angeordnet ist und mit einem Bremspedal 22 zur gemeinsamen Verlagerung verbunden ist.
Der erfindungsgemäße Bremskrafterzeuger umfasst auch eine Steuereinrichtung 26, die an dem krafteingangsgliedseitigen Bereich des Bremskrafterzeugers 10 angeordnet ist.
Die Steuereinrichtung 26 ist mit einer Steuerventileinrichtung ausgebildet, die es in bekann- ter Weise erlaubt, die Arbeitskammer 14 wahlweise mit der Vakuumkammer 16 oder mit der Atmosphäre zu verbinden. Wenn das Krafteingangsglied 20 kraftübertragend mit der Steuereinrichtung 26 verbunden ist, kann in bekannter Weise bei einer Betätigung des Bremskrafterzeugers die Arbeitskammer 14 mit der Atmosphäre verbunden werden. Dadurch wird an der beweglichen Wand 18 ein Differenzdruck zur Vakuumkammer 16 aufgebaut, der bewirkt, dass eine Kraft über die bewegliche Wand 18 in Richtung der Vakuumkammer 16 ausgeübt wird. Diese Druckdifferenz wird zur Verlagerung des Druckkolbens 28 und damit zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks ausgenutzt. Die Steuereinrichtung 26 weist ein verlagerbares Steuerventilgehäuse 36 auf, das mit der beweglichen Wand 18 fest gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung 26 umfasst weiterhin eine Kopplungseinrichtung 38, wie sie in den folgenden Figuren 2 und 3 vergrößert dargestellt ist.
Die Kopplungseinrichtung 38 weist in dieser Ausführungsform einen elektrisch betätigbaren Schaltmagneten 39 auf, der aus einer Magnetspule 40 und einem Anker 42 besteht. Des weiteren umfasst die Kopplungseinrichtung 38 eine Klemmmechanik 43, die Klemmhebel 44 und dazu gehörige Klemmkörper 46 aufweist. Die Kopplungseinrichtung 38 ist in Hg. 2 in ihrer Klemmstellung dargestellt, in der sie das Krafteingangsglied 20 mechanisch mit dem Übertragungskolben 34 koppelt. Die gegenläufig angeordneten Klemmhebel 44 sind an Drehlagern 48 befestigt, die kraftschlüssig mit der Magnetspule 40 gekoppelt sind. Die Klemmhebel 44 werden von einer Rückstellfeder 50 beaufschlagt, die die Klemmhebel 44 in ihre Klemmstellung vorspannt. Eine Öffnungshülse 52, die als Betätigungselement für die Klemmhebel 44 dient und starr mit dem Anker 42 gekoppelt ist, greift jeweils an den
Klemmhebeln 44 an. Ferner begrenzen Anschlagelemente 54 den maximalen Hub der Öffnungshülse 52 und sind im Steuerventilgehäuse 36 verankert. Sie dienen auch als Anschlag für die Klemmhebel 44. Es ist gewährleistet, dass zumindest bei maximalem Hub der Öffnungshülse 52 eine vollständige Entkopplung der Kopplungseinrichtung 38 von dem Kraft- eingangsglied 20 erreicht wird.
Die Steuereinrichtung in Fig. 2 weist weiterhin einen Atmosphärendichtsitz 56, einen Vakuumdichtsitz 58 und ein Dichtelement 60 sowie eine Gehäuserückstellfeder 62 auf, wie aus dem Stand der Technik im Zusammenhang mit pneumatischen Bremskraftverstärkern an sich bekannt.
Wie in Fig. 2 gezeigt wird in der Klemmstellung der Kopplungseinrichtung 38, in der die Klemmhebel 44 an dem Übertragungskolben 34 angreifen, der Atmosphärendichtsitz 56 mit dem Übertragungskolben 34 und damit auch mit dem Krafteingangsglied 20 mechanisch gekoppelt. Damit wird eine durch das Bremspedal 22 eingeleitete Betätigung auf den Atmosphärendichtsitz 56 unmittelbar mechanisch übertragen. Durch diese Betätigungsbewegung kann der Atmosphärendichtsitz 56 von dem Dichtelement 60 abgehoben werden, da der Vakuumdichtsitz 58 das Dichtelement 60 zurück hält, wodurch die Arbeitskammer 14 mit der Atmosphäre verbunden wird und ein Differenzdruck zur Aktivierung des Bremskrafterzeugers aufgebaut wird. Dies entspricht der Funktionsweise eines konventionellen Vakuumbremskrafterzeugers mit einem hydraulischen Übersetzungsglied. Hg. 3 zeigt eine weitere Funktionsstellung der Kopplungseinrichtung 38, bei der sich diese in Freigabestellung befindet, wie es z. B. beim regenerativen Bremsen notwendig ist. Hierzu wird die Magnetspule 40 des Schaltmagneten bestromt, wobei sich der Anker 42 durch die entstehende Magnetkraft in Figur 3 nach rechts bewegt. Die mit dem Anker 42 gekoppelte Öffnungshülse 52 verdreht dabei die auf den Drehlagern 48 gelagerten Klemmhebel 44 gegen die Kraft der Rückstellfedern 50 zu den Anschlagelementen 54 hin, wodurch die Klemmhebel 44 außer Eingriff gegenüber dem Übertragungskolben 34 gebracht werden und diesen freigeben.
Dadurch wird verhindert, dass bei einer Betätigung des Bremspedals 22 eine Kraft Fped über das Krafteinlassungsglied 20 bzw. den Übertragungskolben 34 auf die als Steuerventileinrichtung ausgebildete Steuereinrichtung 26 übertragen wird. Die Betätigungskräfte beaufschlagen in der Freigabestellung der Kopplungseinrichtung 38 stattdessen lediglich unter Vermittlung des Übertragungskolbens 34 den angeschlossenen Übersetzungskolben 32, der zusammenwirkend mit der Simulatorfeder 30 als Pedalsimulator fungiert.
In dieser in Figur 3 gezeigten weiteren Funktionsstellung, die im Rahmen dieser Erfϊndungs- beschreibung auch als Freigabestellung bezeichnet wird, kann infolge einer Bremspedalbetätigung eine regenerative Bremsung durchgeführt werden, ohne dass die Anordnung aus Arbeitskammer und Vakuumkammer zur Bremskraftverstärkung genützt wird. Infolge der Pedalbetätigung bleibt also die Steuerventileinrichtung in ihrem Ursprungszustand. Vielmehr wird nach Maßgabe der Pedalbetätigung die Generatorwirkung des nicht gezeigten Elektromotors zum Verzögern des Fahrzeugs ausgenutzt. Durch die beschriebene Anordnung lässt sich bei Bestromung der Kopplungseinrichtung 38 also ein regeneratives Bremsen und durch Abschalten der Bestromung eine Bremskraftverstärkungsfunktion erzielen. Wenn von einem regenerativen Bremsen auf Bremsen mittels Radbremsen übergegangen werden soll, muss nur die Bestromung der Kopplungseinrichtung 38 beendet werden, so dass die Klemmhebel 44 wieder in ihre Klemmstellung übergehen.
Eine Fremdaktivierung des Bremskrafterzeugers 10, beispielsweise in Reaktion auf Signale eines Fahrassistenzsystems, kann durchgeführt werden, indem die Magnetspule 40 so stark bestromt wird, dass die Klemmhebel 44 an die Anschlagelemente 54 anschlagen und dass sich die Magnetspule 40 infolge der auftretenden Magnetkräfte gegenüber dem Steuerventil¬ gehäuse 36 und der in Figur 3 gezeigten Gehäuserückstellfeder 62 nach links verlagert. Dabei wird nämlich die Bewegung der Öffnungshülse 52 durch den Anschlag an den Anschlagelementen 54 gestoppt, wodurch auch die Bewegung des Ankers 42 angehalten wird. Wenn nun die Magnetkräfte durch hinreichende Bestromung der Magnetspule 40 weiter erhöht werden, bewegt sich die Magnetspule 40 in Fig.3 nach links, sobald die Magnetkräfte die Vorspannkraft der Gehäuserückstellfeder 62 übersteigen, und hebt dabei den gekoppelten Atmosphärendichtsitz 56 vom Dichtelement 60 ab. Dadurch wird eine Verbindung der Arbeitskammer 14 mit der Atmosphäre erreicht.
Diese Fremdaktivierungsfunktion kann zum Beispiel im Falle einer Notbremsung Verwendung finden, um sofort die volle Bremskrafterzeugungsleistung zu aktivieren.
Figur 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Zur Erleichterung der Beschreibung und zur Vermeidung von Wiederholungen werden für gleichartige oder gleichwirkende Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet, wie bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Figuren 1 bis 3, jedoch mit dem Kleinbuchstaben "a" nachgestellt.
In Fig. 4 ist eine Anordnung dargestellt, die eine weitere Alternative der Verwendung der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung 38a darstellt. Die in Fig. 4 dargestellte Steuereinrichtung 26a dient elektrischen Schaltzwecken. Sie umfasst in dieser Ausführungsform kein pneumatisches Ventil mehr, sondern weist ein elastisches, zumindest teilweise elektrisch leitendes Element an der Stirnfläche bei 68a auf, welches in Verbindung mit einer Kontaktfläche seinen elektrischen Übergangswiderstand in charakteristischer Weise ändert.
Die Kontaktflächen 64a, 66a entsprechen den Dichtsitzen der in Fig. 2 bis 3 gezeigten Steuerventileinrichtungen. In Klemmstellung der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung 38a wird durch Betätigung des Bremspedals 22a und die dadurch bedingte Verschiebung des Krafteingangsglieds 20a der Kontakt zwischen dem Dichtelement 60a mit variablem elektri- sehen Übergangswiderstand bei 68a und der Kontaktfläche 66a unterbrochen.
Durch Messung der Spannung U über Widerständen 70a, wie in Fig. 4 gezeigt, lassen sich nun die Verhältnisse an der Steuereinrichtung 26a einfach erfassen, und einem elektronischen Steuergerät zur Umsetzung in eine Hilfskraft zuführen. In Fig. 4 sind hierbei zwei mögliche Zustände für die Spannungsmessungen als Ul und U2 angedeutet. Im Falle einer abgegriffenen Spannung Ul, wird ein Stromkreis über die Kontaktflächen 64a und 66a und das Dichtelement 60a für den Fall aufgebaut, dass keine Kraft Fped über das Krafteingangsglied 20a an die Steuereinrichtung 26a vermittelt wird. Hier sind die Spannungen Ul und U2 gleich. In dem Falle, dass eine Kraft Fped über das Krafteingangsglied 20a and die Steuerein- richtung 26a übertragen wird, verschieben sich die Kontaktflächen 64a, 66a relativ zueinander, und der jeweilige Widerstand und damit die abfallenden Spannungen Ul, U2 ändern sich. Auf diese Art lässt sich ohne weitere Sensoren ein zuverlässiges Signal zur Ansteuerung einer Hilfskrafterzeugungseinrichtung wie zum Beispiel einem Hydroverstärker zur Unterstützung einer Bremsung erzeugen.

Claims

Patentansprüche
1. Bremskrafterzeuger (10) für eine Fahrzeugbremsanlage, insbesondere für ein Fahrzeug mit wenigstens zwei verschiedenen Antriebsquellen, umfassend: - ein Krafteingangsglied (20), das mit einem Bremspedal (22) koppelbar oder gekoppelt ist und in einem Basisgehäuse des Bremskrafterzeugers (10) verlagerbar ist, einen Hauptbremszylinder (24) zur Erzeugung eines hydraulischen Bremsdrucks, eine Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung einer Hilfskraft und eine Steuereinrichtung (26) zum wahlweisen Ansteuern der Hilfskraft- Erzeugungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) eine Kopplungseinrichtung (38) aufweist, die derart betätigbar ist, dass sie in Abhängigkeit von einer vorliegenden Bremssituation die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung mit dem Krafteingangsglied (20) mechanisch koppelt oder von diesem entkoppelt.
2. Bremskrafterzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (38) als eine elektromechanische Kopplungseinrichtung ausgebildet ist, die in einer Kopplungsstellung die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung mit dem Krafteingangsglied (20) mechanisch koppelt und die in einer Freigabestellung die Hilfskraft- Erzeugungseinrichtung von dem Krafteingangsglied (20) mechanisch entkoppelt.
3. Bremskrafterzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (38) eine Klemmmechanik (43) aufweist, die in einer Klemmstellung die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung mit dem Krafteingangsglied (20) mechanisch koppelt und die in einer Freigabestellung die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung von dem Krafteingangsglied (20) mechanisch entkoppelt.
4. Bremskrafterzeuger (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) einen elektrisch betätigbaren Schaltmagneten (39) aufweist, der die Kopplungseinrichtung (38) betätigt.
5. Bremskrafterzeuger (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltmagnet (39) mit der Klemmmechanik (43) derart zusammenwirkt, dass bei Aktivierung des Schaltmagneten (39) die Klemmmechanik (43) in ihre Freigabestellung verlagerbar ist und bei Passivschaltung des Schaltmagneten (39) die Klemmmechanik (43) in ihre Klemmstellung zurückkehrt.
6. Bremskrafterzeuger (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmmechanik (43) wenigstens einen Klemmhebel (44) aufweist, der zwischen der Klemmstellung und der Freigabestellung verschwenkbar ist.
7. Bremskrafterzeuger (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Klemmhebel (44) in seine Klemmstellung vorgespannt ist.
8. Bremskrafterzeuger (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltmagnet (30) eine Magnetspule (40) und einen Anker (42) aufweist.
9. Bremskrafterzeuger (10) nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Klemmhebel (44) auf einem Drehlager (48) gelagert ist, welches vorzugsweise mit der Magnetspule (40) gekoppelt ist.
10. Bremskrafterzeuger (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (38) ein Betätigungselement zur Betätigung des wenigstens einen Klemmhebels (44) aufweist, wobei das Betätigungselement mit dem Anker gekoppelt ist.
11. Bremskrafterzeuger (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch wenigstens ein Anschlagelement (54), das die Auslenkung des Betätigungselements oder/und des wenigstens einen Klemmhebels (44) begrenzt.
12. Bremskrafterzeuger (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung als pneumatische Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung ausgebildet ist und ein Gehäuse (12) aufweist, das durch eine bewegliche Wand (18) in eine Arbeitskammer (14) und eine Vakuumkammer (16) unterteilt ist.
13. Bremskrafterzeuger (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26) ein Steuerventil aufweist, über das die Arbeitskammer (14) wahlweise mit der Atmosphäre oder der Vakuumkammer (16) verbindbar ist.
14. Bremskrafterzeuger (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbremszylinder (24) wenigstens einen Druckkolben (28) aufweist, der in Kraftverbindung mit der beweglichen Wand (18) steht und einen hydraulischen Bremskreis des Fahrzeugs beaufschlagt.
15. Bremskrafterzeuger (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (28) einen axial verschiebbar angeordneten Übersetzungskolben (32) aufnimmt, der sich gegen eine Simulatorfeder (30) abstützt, wobei der Übersetzungskolben (32) mit dem Krafteingangsglied (20) mechanisch koppelbar oder gekoppelt ist.
16. Bremskrafterzeuger (10) nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen das Krafteingangsglied (20) und den Übersetzungskolben (32) ein Übertragungskolben (34) zwischengeschaltet ist, der mit dem Krafteingangsglied (20) mechanisch koppelbar oder gekoppelt ist und der mit dem Übersetzungskolben (32) verbunden oder verbindbar ist.
17. Bremskrafterzeuger (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil einen Atmosphärendichtsitz (56) und einen Vakuumdichtsitz (58) zum Abdichten von Arbeitskammer (14) und Vakuumkammer (16) aufweist.
18. Bremskrafterzeuger (10) nach Anspruch 9 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager (48) kraftschlüssig mit einer den Atmosphärendichtsitz (56) aufweisenden Komponente verbunden ist.
19. Bremskrafterzeuger (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Betriebsmodus sich die Klemmmechanik (43) in ihrer Klemmstellung befindet, wobei er das Krafteingangsglied (20) mit dem Steuerventil mechanisch koppelt und wobei nach Maßgabe einer Verlagerung des Krafteingangsglieds (20) die Hilfskraft- Erzeugungseinrichtung aktivierbar ist, dass in einem zweiten Betriebsmodus sich die Klemmmechanik (43) in ihrer Freigabestellung befindet, wobei das Krafteingangsglied (20) von dem Steuerventil mechanisch entkoppelt ist und wobei die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung inaktiv bleibt, und dass in einem dritten Betriebsmodus sich die Klemmmechanik (43) in ihrer Freigabestellung befindet, wobei das Krafteingangsglied (20) von dem Steuerventil mechanisch entkoppelt ist und wobei die Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung nach Maßgabe einer Ansteuerung des Schaltmagneten (39) aktivierbar ist.
20. Bremskrafterzeuger (10a) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26a) wenigstens ein zumindest teilweise elektrisch leitendes Element (68a) aufweist, welches in Abhängigkeit von der vorliegenden Bremssituation, insbesondere in Abhängigkeit von einer Betätigung des Krafteingangsglieds (20a), einen charakteristischen elektrischen Widerstand aufweist, wobei nach Maßgabe des aktuellen elektrischen Widerstands die Kopplungseinrichtung (38a) ansteuerbar ist.
21. Bremskrafterzeuger (10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (26a) wenigstens ein zumindest drucksensitives Element aufweist, welches in Abhängigkeit von der vorliegenden Bremssituation, insbesondere in Abhängigkeit von einer Betätigung des Krafteingangsglieds (20a), einen charakteristischen Anpressdruck zweier im Ausgangszustand aneinender gepresster und bei Verlagerung des Krafteingangglied (20a) zueinander bewegbarer Komponenten aufweist, wobei nach Maßgabe des aktuell erfassten Anpressdrucks die Kopplungseinrichtung (38a) ansteuerbar ist.
22. Bremskrafterzeuger (10a) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils erfasste elektrische Widerstand bzw. Anpressdruck an ein elektronisches Steuergerät zum Ansteuern der Hilfskraft-Erzeugungseinrichtung weitergegeben wird.
23. Fahrzeugbremsanlage, insbesondere für ein Fahrzeug mit wenigstens zwei verschiedenen Antriebsquellen, umfassend einen Bremskrafterzeuger (10; 10a) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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