WO2012150108A1 - Pedalwegsimulator, betätigungseinheit für eine hydraulische bremsanlage sowie bremsanlage - Google Patents

Pedalwegsimulator, betätigungseinheit für eine hydraulische bremsanlage sowie bremsanlage Download PDF

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brake
piston
pedal travel
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Ronald Bayer
Johann Jungbecker
Stefan A. Drumm
Johannes GÖRLACH
Marco Besier
Lothar Schiel
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • B60T8/409—Systems with stroke simulating devices for driver input characterised by details of the stroke simulating device

Definitions

  • Pedal travel simulator operating unit for a hydraulic brake system and brake system
  • the invention relates to a pedal travel simulator according to the preamble of claim 1 and an actuating unit for a hydraulic automotive vehicle brake system and a hydraulic motor vehicle brake system with such Pe ⁇ dalwegsimulator.
  • a further, electrically controllable pressure and Volumenushstel ⁇ lunge means include in a "Brake-by-wire" - operating mode which activates the wheel brakes Only in case of failure of the electrically controllable pressure and volume supply device is the brake system actuated by the muscular force of the driver (fallback mode). which gives the driver in the brake-by-wire mode a familiar brake pedal feel.
  • a hydraulic pedal travel simulator can be connected at the first pressure chamber.
  • the pedal travel simulator includes a simulator piston having a
  • Simulator chamber separates from a simulator spring chamber.
  • the simulator chamber is hydraulically connectable to the first pressure chamber of the master cylinder.
  • Simulator spring chamber is arranged a simulator spring on which the simulator piston is supported.
  • a disadvantage of the brake system is felt that the force-displacement characteristic generated during a driver operation due to frictional forces, stick-slip effects and / or biasing forces of the individual elements of the master cylinder and pedal travel simulator one or more discontinuities, i.
  • the present invention therefore has for its object to provide a pedal travel simulator, an actuating unit for a hydraulic automotive vehicle brake system or a hyd ⁇ raulische automotive vehicle brake system with such betae ⁇ actuating unit, which is / are the driver, low especially in pedal travel or pedal forces, a improved, in particular perceived as a continuous, force-displacement characteristic.
  • the pedal travel simulator or the actuating unit is intended to give the driver a pleasant brake pedal feeling and in particular especially when "breaking free" of the simulator piston no
  • the Pedalwegsimula ⁇ gate should be designed structurally simple and inexpensive to produce.
  • the invention is based on the idea that the pedal travel simulator ⁇ comprises a second hydraulic simulator chamber for receiving pressure medium, which is bounded by an elas ⁇ shows deformable membrane.
  • the second hydraulic simulator chamber for receiving pressure medium, which is bounded by an elas ⁇ shows deformable membrane.
  • Simulatorraum represents an additional, jerk-responsive ⁇ de pressure medium volume uptake, by which any leaps in the first limited by the simulator piston acted upon by the remindstellmit ⁇ tel
  • Simulator space conditional force-displacement characteristic are sorted out.
  • the first and the second simulator chamber being connected hyd ⁇ raulisch parallel so that the major portion of the force-displacement characteristic of the pedal travel simulator is contributed by the limited of the acted upon by the return means simulator piston first simulator chamber, which simply by appropriate design of the return ⁇ means is possible, and by the responsive Volu ⁇ men aufappeldenden second simulator space, which may be designed to be correspondingly smaller, the pedal feel is optimized.
  • a deformation of the membrane is preferably spatially by at least one boundary contour of a membrane support body limited. To achieve a compact design of the membrane support body is formed in the simulator piston.
  • the maximum receiving volume of the second simulator space is defined by the boundary contour of the membrane support body or the simulator piston. In this way, the effect of the second simulator space as pressure medium receiving volume can be reduced to the range of small pressures, i. a response range of the force-displacement characteristic are limited.
  • the membrane support body (or the simulator piston) and the membrane advantageously limit a receiving space, which is reduced by the expansion / deformation of the membrane depending on the pressure until the membrane comes to rest against the boundary contour of the membrane support body.
  • the receiving space is connected to atmospheric pressure.
  • the receiving space itself may be directly connected to atmospheric pressure and / or via at least one connecting line with a space, e.g. the space in which the return means is arranged to be connected, which is connected to atmospheric pressure.
  • the elastic return means is arranged in a space which is bounded by the simulator piston and the housing and which is sealed off from the first simulator space, wherein this space is also connected to atmospheric pressure.
  • the space itself may be directly connected to atmospheric pressure and / or be connected via at least one connecting line with the receiving space, which is connected to atmospheric pressure. Because the pedal-side surface of the master cylinder is also pressurized with atmospheric pressure. is so ensured that the function of the actuator is independent of the value of the prevailing atm ⁇ atmospheric pressure.
  • the first and the second simulator space are preferably hydraulically connected to one another via at least one connecting line.
  • the pedal travel simulator according to the invention comprises ge these two spatially separated ⁇ units, the first unit the first
  • Simulator space and the simulator piston and the second unit comprises the second simulator space and the elastically deformable membrane.
  • the two units are particularly preferably arranged in a common housing ⁇ Ge.
  • the two units are preferably connected in parallel hydraulically, in order to achieve the smoothing of force jumps when receiving pressure medium in the first simulator space.
  • the second unit comprises a hollow ⁇ space, in which the diaphragm and a diaphragm supporting body arranged at a boundary contour for the membrane, wherein the membrane separates the second simulator chamber by a receiving space which is arranged between the diaphragm support body and the membrane.
  • the second one is
  • Simulator space arranged in a cavity of the simulator piston. This allows the pedal travel simulator to be executed in a single unit. This is the second one Simulator space particularly preferably arranged in a restoring ⁇ medium opposite region of the simulator piston, whereby the arrangement of connecting channels between rooms simplifies and the space requirement is reduced.
  • the second simulator space is preferably bounded by the diaphragm arranged in the simulator piston and a piston end cover of the simulator piston.
  • a piston cap ⁇ the production of the pedal travel simulator is simplified.
  • the assembly of the membrane and the Kolbenstirnde ⁇ cekel in the simulator piston is particularly preferably by pressing into the simulator piston.
  • the aforementioned hydraulic connection between the simulator spaces is preferably realized here by means of a connecting channel arranged in the piston end cover.
  • a Begrenzungskon ⁇ structure is preferably formed, on which the membrane in a
  • the shaping of the limiting contour can influence the force-travel characteristic of the pedal travel simulator.
  • the invention is in the cavity of the simulator piston, a receiving space which is bounded by the membrane and a simulator piston formed in the boundary contour.
  • the membrane can thus deform by the receiving space is reduced and the second simulator space is increased until the maximum recording volume of the second simulator space is reached when the Memb ⁇ ran to the limiting contour.
  • at least one further connecting channel is preferably arranged, via which the receiving space is connected to a space accommodating the elastic return means in order to ensure a pressure equalization between receiving space and return means receiving space and the necessary connection for the function to the atmospheric pressure.
  • the invention also relates to an actuating unit for ei ⁇ ne hydraulic motor vehicle brake system of the type "brake-by-wire" with an actuated by means of a brake pedal master cylinder with at least one pressure chamber to the wheel brakes are hydraulically connected, and
  • the operating unit or of the motor vehicle brake system is in the hydraulic Verbin ⁇ connection between the, for example, first, the pressure chamber of the master cylinder and the pedal travel simulator is provided a switching device, which of the "brake-by-wire" mode by their activation of the pressure chamber Master cylinder locks the first and second simulator room and outside the "brake-by-wire” mode by terminating the Akti ⁇ vation disconnected.
  • the switching device is preferably connected by an electrically controllable sequence valve and the Zuschaltventil pa ⁇ rallel switched, in the direction of the master cylinder opening check valve formed.
  • the power is removed ⁇ sen fallback, the pedal travel is thus invalid, the connecting valve is advantageously performed normally closed.
  • An advantage of the invention is an inexpensive improvement of the brake pedal characteristics of an actuating unit for a hydraulic automotive vehicle brake system ⁇ .
  • the force-travel characteristic of known actuators which is often criticized by drivers for small pedal travel as unsteady, is harmonized.
  • Fig. 1 shows an embodiment of an inventive
  • FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a pedal travel simulator according to the invention in an unactuated state
  • Fig. 4 shows the exemplary pedal travel simulator of Fig. 3 in different states of actuation.
  • Actuator unit 2 comprises an operable by an actuating or brake pedal 1 dual-circuit master brake cylinder or tandem master cylinder 3 and a cooperating with the master brake cylinder 3 pedal travel simulator 4.
  • master brake cylinder 3 comprises two in a housing 5 in tandem arrangement, pistons 6, 7 which two hydraulic pressure chambers 8, limit 9 in ei ⁇ ner exemplary motor vehicle brake system, the pressure chambers are provided. 8 , 9 on the one hand, in the piston 6, 7 are formed radial bores, and corresponding ⁇ Druckaus ⁇ equal lines 10, 11 not shown with a
  • each brake circuit I, II associated with two hydraulically actuated wheel brakes.
  • the pressure chambers 8, 9 unspecified return springs, which position the pistons 6, 7 with unoperated master cylinder 3 in a starting position.
  • a piston rod 12 couples the pivotal movement of the brake pedal 1 due to a Pedalbetä ⁇ actuating the translational motion of the first (Hauptzylin- der-) piston 6, the actuation of which is detected by a vorzugswei ⁇ se redundant displacement sensor 13. Since ⁇ by the corresponding Kolbenwegsignal is a measure of the brake pedal depression angle. It represents a brake ⁇ desire a vehicle driver.
  • the exemplary, not shown motor vehicle ⁇ brake system further comprises an electrically controllable
  • the electrically controllable pressure source is preferably designed as a hydraulic cylinder-piston arrangement or as a single-rotor electric-hydraulic actuator whose piston can be actuated by an electric motor with the interposition of a rotational-translational gear.
  • a normal brake ⁇ function of the brake system (“brake-by-wire" mode) is the master cylinder 3, and thus the driver, decoupled from the wheel brakes by closing the isolation valves and a Simulatorabigabeventil 15 is activated, which the master cylinder 3, the pedal travel 4
  • the pedal travel simulator 4 which cooperates with the master brake cylinder 3 then gives the driver a pleasant pedal feel.
  • the two pressure chambers 8, 9 of the master cylinder are hydraulically connected to the Pedalwegsi ⁇ mulator or that in each case a pedal travel simulator to each of the two Druckhoff- me is connected.
  • the simulator release valve 15 By means of the simulator release valve 15, the pedal travel simulator 4 can be switched on or off.
  • a brake pedal operation and activated (open) simulator release valve 15 (for example in ( 'brake-by-wire "mode) pressure medium flows from the master cylinder pressure chamber 8 in at least one of the hydraulic simulator spaces 16 described below, 26 of Pedalwegsimula ⁇ tors.
  • the thereby generated pedal feel depends on the built-up in the simulator 4 back pressure and of the throttle properties of the activated simulator release valve 15th a hydraulically anti arranged in parallel to the simulator release valve 15 check valve 25 allows independent of the switching state of the simulator cut-off valve 15 and inde ⁇ gig of its throttle effect a largely unimpeded backflow of the pressure means of the simulator spaces 16, 26 8 to the master cylinder pressure chamber the resulting undamped releasing the brake pedal 1 is as pleasant emp ⁇ found. Without this feature, the impression of so-called "sticky" could brake.
  • the pedal travel simulator 4 is designed in two parts.
  • a first unit 14 consisting We ⁇ sentlichen from a simulator chamber 16, a
  • Simulator space 16 by means of the simulator release valve 15 with the pressure chamber 8 is connectable.
  • simulator piston 18 is guided in housing 5 and bounded by housing 5 simulator space 16 and simulator spring space 17.
  • Simulator piston 18 is supported by a in
  • Simulator spring 17 arranged elastic element 19 (eg a spring), which is advantageously biased is, on the housing 5 from.
  • the generated force-path characteristic is (perceived by the driver Pe ⁇ dal characterizing, pedal force as a function of the pedal travel) substantially by the spring characteristic of the resilient member 19, but also for example by frictional forces of the simulator piston 18 or the piston 6, 7 , certainly.
  • pedal travel simulator 4 comprises a second unit 24, unit 24 represents ei ⁇ NEN smoothly responsive volume consumer, which is connected to the simulator circuit 21st Unit 24 leads to a smearing of the force jumps and thus to a perceived by the driver as a continuous force-displacement characteristic.
  • Unit 24 comprises a second hydraulic simulator space 26 for receiving pressure medium, which is delimited by a deformable membrane 32.
  • FIG. 1 comprises essentially the simulator unit 24, a housing 30, which may also be integral with the housing 5, with ei ⁇ nem, for example cylindrical, hollow space defined by the resiliently deformable membrane 32 into two spaces 26, 27 is separated.
  • the hydraulic simulator room 26 is hydraulically connected via line 22 to the simulator circuit 21, and thus also to the simulator room 16 of the unit 14.
  • the simulator unit 24 is hydraulically connected in parallel as jerk-free responding volume consumers of the simulator unit 14 and integrated into the simulator circuit 21 which is connected to the master brake cylinder 3 via the simulator release valve 15 in the "brake-by-wire" mode of operation Suction volume receiving space 27 is connected via line 23 to the
  • a simulator space 26 unilaterally limiting lid 33 allows the assembly of the unit 24.
  • a membrane support body 31 is arranged, the inner contour 34 is suitable for at least partially abutment of the membrane 32.
  • Membrane 32 and inner contour 34 of the membrane support body 31 are designed such that behave the receiving volume of the simulator space 26 and the associated simulator pressure according to the desired force-displacement characteristic. This behavior is achieved by the shaping design of the membrane 32 and the inner contour 34.
  • pressure medium displaced from the pressure chamber 8 is first received in the simulator hydraulic space 26 of the simulator unit 24, whereby the deformable diaphragm 32 expands more and more second simulator chamber 16, 26 taken when the external contour of the diaphragm 32 comes to bear against the inner contour 34 of the membrane support body 31., this is achieved maximum absorbable by volume consumer 24 pressure medium volume. There is no further volume increase by a ⁇ unit 24 longer possible. the displaced pressure medium is then only from the first simulator space 16 of
  • Simulator unit 14 was added.
  • the force-way Characteristic is then determined in the following for increasing pedal travel through the simulator spring 19 of the unit 14.
  • the often criticized by drivers unsteady force-travel characteristics of the operating unit 2 in the initial area (small pedal paths) is harmonized and thereby improved.
  • the measures according to the invention are simple and inexpensive to produce.
  • the deformable membrane is preferably formed by an elastomeric membrane.
  • Other membrane solutions e.g. a metal membrane, however, are also conceivable.
  • Pedal travel simulator 4 can also be designed as an independent module.
  • Fig. 2 the unit 24 of the pedal travel simulator 6 of Fig. 1 is shown in an exploded view.
  • the membrane support body 31 In a bore in the housing 30, the membrane support body 31, the elastically deformable membrane 32 and the cover 33 are successively arranged.
  • a second embodiment of a pedal ⁇ path simulator is shown schematically.
  • the pedal travel simulation ⁇ tor is in an unactuated state.
  • Pedal travel simulator 104 includes a housing 105 which receives a simulator piston 118 in a, for example stepped, bore.
  • Simulator piston 118 has, for example according to a smooth Zylin ⁇ the surface, which interacts with a housing-fixed sealing ring 120th Sealing ring 120 subdivides the bore into a first simulator space 116 and a simulator spring space 117, the simulator spring space 117 corresponding to the desired, advantageously progressive, force-displacement characteristic (simulator characteristic) corresponding non-linear
  • Simulator spring 119 receives.
  • Simulator space 116 can be connected via a hydraulic connection 141 to, for example, a brake pedal-actuated master brake cylinder, so that simulator space 116 In this case, the volume of the first simulator space 116 changes by displacing the simulator piston 118 relative to the housing 105. In its unpressurised rest position (pressure in the hydraulic port 141 is equal to the pressure in the ventilation port 140) Simulator flask 118 from
  • Simulator spring 119 frontally pressed against a stop in the housing 105. To avoid a "slack" pedal feel when releasing the brake pedal, the biasing force of
  • Simulator spring 119 usually chosen sufficiently large. This has the consequence that when pressing the brake pedal to ⁇ next pressure must be built, the force on the simulator piston 118, the biasing force of the
  • Simulator spring 119 and the static frictional force of the sealing ring 120 overcomes before the pedal travel 104 absorbs pressure medium volume in the simulator 116 space. This "breaking away" of the simulator piston 118 is noticeable in known Simula ⁇ tor brake systems as an undesirable jerk in the brake pedal.
  • simulator piston 118 In order to improve the response of the Pedalwegsimula ⁇ gate 104 and to prevent the breakaway effect described above is an additional in simulator piston 118, arranged smoothly responsive volume absorption. This is designed as a second simulator space 126 whose volume can be changed by the deformation of a membrane 132 made of an elastic material. The deformation of an elastic membrane 132 is practically
  • the deformable membrane is thus integrated according to the second embodiment in the simulator piston.
  • Membrane 132 separates in simulator piston 118
  • Simulator space 126 from a swallowing volume receiving space 127 is depressurized, since it is connected via one or more ventilation channels 145 with the simulator spring chamber 117.
  • the second simulator room 126 is connected to the first via at least one connection channel 146
  • the attachment of the membrane 132 in the simulator piston 118 is effected by a in the front of the
  • Simulator piston 118 pressed-piston front cover 133, which limits the simulator space 126 together with the diaphragm 132.
  • By pressing in the membrane 132 is fixed pressure-tight at its outer periphery annular.
  • piston end cap 133 with a housing 105
  • ⁇ kende stop surface 148 and the communication passage 146 from the first simulator chamber 116 are formed for the second simulator chamber 126th
  • FIG. 4 shows the example pedal travel simulator 104 in various states of actuation. If the pedal travel simulator 104 is actuated, the diaphragm 132 initially deforms, as shown in FIG. 4 a, ie pressure medium is received in the second simulator space 126. Membrane 132 moves into the pressureless receiving space 127, the filling volume (air or pressure medium) of which is displaced by the ventilation channels 145 leading to the simulator spring space 117.
  • Fig. 4a shows the pedal travel simulator 104 in the transition phase of the soft start of the acquisition to Volumenauf ⁇ start running the simulator envelope 118.
  • FIG. 4b shows the pedal travelimulator 104 with a moved simulator piston 118 with the diaphragm 132 not yet fully applied to a hollow contour 134 in the simulator piston 118.
  • the membrane is applied to the corresponding hollow contour 134 in the simulator piston 118 132nd
  • the simulator piston 118 thus acts in this embodiment as a membrane support body.
  • a volume acquisition then takes place exclusively in the first simulator space 116 by moving the simulator piston 118. 104 of this was to ⁇ of the pedal travel at higher pressure is shown in Fig. 4c.
  • Desirable effect of gentle transition from unpressurized State of the simulator 104 to an operating state in which the stop surface 148 of the simulator piston 118 has detached from the housing 105 can be predetermined by the shape of the movement limiting contours 147, 134 for the diaphragm 132.
  • pedal travel simulator 104 is also preferably used in an operating unit or a hydraulic brake system of the "brake-by-wire" type, as explained in connection with FIG. 1.
  • pedal travel simulator 104 is advantageously provided with an electromagnetically operable, in particular ⁇ sondere normally closed, simulator release valve to be switched ⁇ which is attached ⁇ arranged in a hydraulic connection between a pressure chamber of the master brake cylinder and the hyd ⁇ raulischen port 141 of the pedal travel 104th

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Abstract

Pedalwegsimulator (4, 104) zum hydraulischen Anschließen an einen Druckraum (8) eines Hauptbremszylinders (3) einer hydraulischen Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der ein Gehäuse (5, 30, 105) und einen in dem Gehäuse verschiebbar gelagerten Simulatorkolben (18, 118) aufweist, wobei der Simulatorkolben mit dem Gehäuse einen ersten hydraulischen Simulatorraum (16, 116) begrenzt, der Druckmittel aufnehmen kann, wobei der Simulatorkolben (18, 118) von einem elastischen Rückstellmittel (19, 119) beaufschlagt wird, wobei der Pedalwegsimulator (4, 104) einen zweiten hydraulischen Simulatorraum (26, 126) zur Aufnahme von Druckmittel umfasst, welcher von einer elastisch verformbaren Membran (32, 132) begrenzt wird, sowie Betätigungseinheit für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage vom Typ "Brake-by-wire" und hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage.

Description

Pedalwegsimulator, Betätigungseinheit für eine hydraulische Bremsanlage sowie Bremsanlage
Die Erfindung betrifft einen Pedalwegsimulator gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Betätigungseinheit für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage und eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem solchen Pe¬ dalwegsimulator .
Es sind hydraulische Fahrzeugbremsanlagen bekannt, welche als Fremdkraftbremsanlagen ausgebildet sind und neben einem muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder, an den Radbremsen hydraulisch angeschlossen sind und der Druck und Volumen zum Betätigen von Radbremsen bereitstellt, eine weitere, elektrisch steuerbare Druck- und Volumenbereitstel¬ lungseinrichtung umfassen, die in einer „Brake-by-wire"- Betriebsart die Radbremsen ansteuert. Nur bei Ausfall der elektrisch steuerbaren Druck- und Volumenbereitstellungseinrichtung erfolgt eine Betätigung der Bremsanlage durch die Muskelkraft des Fahrzeugführers (Rückfallbetriebsart) . In Fremdkraftbremsanlagen werden Pedalwegsimulatoren ver- wendet, welche dem Fahrzeugführer in der „Brake-by-wire"- Betriebsart ein gewohntes Bremspedalgefühl vermitteln.
Aus der WO 2011/029812 AI ist eine elektrohydraulische Bremsanlage mit einem muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder bekannt, an dessen ersten Druckraum ein hydraulischer Pedalwegsimulator anschließbar ist. Der Pedalwegsimulator umfasst einen Simulatorkolben, der eine
Simulatorkammer von einer Simulatorfederkammer trennt. Die Simulatorkammer ist hydraulisch an den ersten Druckraum des Hauptbremszylinders anschließbar. In der
Simulatorfederkammer ist eine Simulatorfeder angeordnet, an welcher sich der Simulatorkolben abstützt. Als nachteilig wird bei der Bremsanlage empfunden, dass die während einer Fahrerbetätigung erzeugte Kraft-Weg-Charakteristik aufgrund von Reibkräften, Stick-Slip-Effekten und/oder Vorspannkräften der einzelnen Elemente von Hauptbremszylinder und Pedalwegsimulator eine oder mehrere Unstetigkeiten, d.h.
Kraftsprünge, aufweisen kann. Diese treten insbesondere bei geringen Pedalkräften auf, also in einem Bereich, in welchem Unstetigkeiten im Pedalgefühl vom Fahrer als besonders störend oder unangenehm empfunden werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Pedalwegsimulator, eine Betätigungseinheit für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage bzw. eine hyd¬ raulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit einer solchen Betä¬ tigungseinheit bereitzustellen, welcher / welche dem Fahrer, vor allem im Bereich geringer Pedalwege bzw. Pedalkräfte, eine verbesserte, insbesondere als kontinuierlich empfundene, Kraft-Weg-Charakteristik vermittelt. Der Pedalwegsimulator bzw. die Betätigungseinheit soll dem Fahrer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermitteln und insbe- sondere beim „Losbrechen" des Simulatorkolbens keinen
Kraftsprung zeigen, welcher als ein unerwünschter Ruck am Bremspedal spürbar ist. Weiterhin soll der Pedalwegsimula¬ tor konstruktiv einfach ausgestaltet und kostengünstig herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Pedalwegsi¬ mulator gemäß Anspruch 1, eine Betätigungseinheit gemäß An¬ spruch 13 und eine Bremsanlage gemäß Anspruch 15 gelöst.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass der Pedal¬ wegsimulator einen zweiten hydraulischen Simulatorraum zur Aufnahme von Druckmittel umfasst, welcher von einer elas¬ tisch verformbaren Membran begrenzt wird. Der zweite
Simulatorraum stellt eine zusätzliche, ruckfrei ansprechen¬ de Druckmittelvolumenaufnahme dar, durch welche etwaige Kraftsprünge in der durch den von dem mit dem Rückstellmit¬ tel beaufschlagten Simulatorkolben begrenzten ersten
Simulatorraum bedingten Kraft-Weg-Charakteristik sozusagen verschliffen werden.
Bevorzugt sind der erste und der zweite Simulatorraum hyd¬ raulisch parallel geschaltet, so dass durch den von dem mit dem Rückstellmittel beaufschlagten Simulatorkolben begrenzten ersten Simulatorraum der hauptsächliche Anteil der Kraft-Weg-Charakteristik des Pedalwegsimulators beigetragen wird, was einfach durch geeignete Auslegung des Rückstell¬ mittels möglich ist, und durch den ansprechkraftfrei Volu¬ men aufnehmdenden zweiten Simulatorraum, welcher entsprechend kleiner ausgelegt sein kann, das Pedalgefühl optimiert wird.
Eine Verformung der Membran wird bevorzugt durch zumindest eine Begrenzungskontur eines Membranstützkörpers räumlich begrenzt. Zur Erzielung einer kompakten Bauweise ist der Membranstützkörper im Simulatorkolben ausgebildet.
Es ist bevorzugt, dass das maximale Aufnahmevolumen des zweiten Simulatorraums durch die Begrenzungskontur des Membranstützkörpers bzw. des Simulatorkolbens definiert wird. Hierdurch kann die Wirkung des zweiten Simulatorraums als Druckmittelaufnahmevolumen auf den Bereich kleiner Drücke, d.h. einen Ansprechbereich der Kraft-Weg- Charakteristik begrenzt werden.
Der Membranstützkörper (bzw. der Simulatorkolben) und die Membran begrenzen vorteilhafterweise einen Aufnahmeraum, welcher durch die Ausdehnung/Verformung der Membran abhängig vom Druck verkleinert wird, bis die Membran zur Anlage an die Begrenzungskontur des Membranstützkörpers gelangt. Vorteilhafterweise ist der Aufnahmeraum mit Atmosphärendruck verbunden. Hierzu kann der Aufnahmeraum selbst direkt mit Atmosphärendruck verbunden sein und/oder über zumindest eine Verbindungsleitung mit einem Raum, z.B. dem Raum, in welchem das Rückstellmittel angeordnet ist, verbunden sein, welcher an Atmosphärendruck angeschlossen ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das elastische Rückstellmittel in einem Raum angeordnet, welcher von dem Simulatorkolben und dem Gehäuse begrenzt wird und welcher gegenüber dem ersten Simulatorraum abgedichtet ist, wobei auch dieser Raum mit Atmosphärendruck verbunden ist. Hierzu kann der Raum selbst direkt mit Atmosphärendruck verbunden sein und/oder über zumindest eine Verbindungsleitung mit dem Aufnahmeraum verbunden sein, welcher an Atmosphärendruck angeschlossen ist. Weil die pedalseitige Fläche des Hauptbremszylinders ebenfalls mit Atmosphärendruck beauf- schlagt wird, ist so sichergestellt, dass die Funktion der Betätigungseinheit unabhängig vom Wert des herrschenden At¬ mosphärendruck ist.
Für eine gleichmäßige Kraft-Weg-Charakteristik sind bevorzugt der erste und der zweite Simulatorraum über zumindest eine Verbindungsleitung hydraulisch miteinander verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form des erfindungsgemäßen Pedalwegsimulators umfasst dieser zwei räumlich ge¬ trennte Einheiten, wobei die erste Einheit den ersten
Simulatorraum und den Simulatorkolben und die zweite Einheit den zweiten Simulatorraum und die elastisch verformbare Membran umfasst. Für eine kompakte Bauweise sind die beiden Einheit besonders bevorzugt in einem gemeinsamen Ge¬ häuse angeordnet.
Die beiden Einheiten sind bevorzugt hydraulisch parallel geschaltet, um die Verschleifung von Kraftsprüngen bei der Aufnahme von Druckmittel in dem ersten Simulatorraum zu erreichen .
Vorteilhafterweise umfasst die zweite Einheit einen Hohl¬ raum, in welchem die Membran und ein Membranstützkörper mit einer Begrenzungskontur für die Membran angeordnet sind, wobei die Membran den zweiten Simulatorraum von einem Aufnahmeraum trennt, welcher zwischen dem Membranstützkörper und der Membran angeordnet ist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Aus führungs form des erfindungsgemäßen Pedalwegsimulators ist der zweite
Simulatorraum in einem Hohlraum des Simulatorkolbens angeordnet. So kann der Pedalwegsimulator in einer einzigen Einheit ausgeführt werden. Dabei ist der zweite Simulatorraum besonders bevorzugt in einem dem Rückstell¬ mittel gegenüberliegenden Bereich des Simulatorkolbens angeordnet, wodurch die Anordnung von Verbindungskanälen zwischen Räumen vereinfacht sowie der Bauraumbedarf reduziert wird .
Der zweite Simulatorraum wird bevorzugt von der in dem Simulatorkolben angeordneten Membran und einem Kolbenstirndeckel des Simulatorkolbens begrenzt. Durch einen Kolben¬ stirndeckel wird die Herstellung des Pedalwegsimulators vereinfacht. Die Montage der Membran und des Kolbenstirnde¬ ckels im Simulatorkolben erfolgt besonders bevorzugt durch Einpressen in den Simulatorkolben.
Die bereits erwähnte hydraulische Verbindung zwischen den Simulatorräumen ist hier bevorzugt mittels eines im Kolbenstirndeckel angeordneten Verbindungskanals realisiert.
An dem Kolbenstirndeckel ist bevorzugt eine Begrenzungskon¬ tur ausgebildet, an welcher die Membran in einem
unbetätigten Zustand des Pedalwegsimulators im Wesentlichen anliegt. Durch die Ausformung der Begrenzungskontur kann die Kraft-Weg-Charakteristik des Pedalwegsimulators beein- flusst werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung befindet sich im Hohlraum des Simulatorkolbens ein Aufnahmeraum, welcher von der Membran und einer im Simulatorkolben ausgebildeten Begrenzungskontur begrenzt wird. Die Membran kann sich somit verformen, indem der Aufnahmeraum verkleinert und der zweite Simulatorraum vergrößert wird, bis bei Anlage der Memb¬ ran an die Begrenzungskontur das maximale Aufnahmevolumen des zweiten Simulatorraums erreicht ist. In dem Simulatorkolben ist bevorzugt zumindest ein weiterer Verbindungskanal angeordnet, über welchen der Aufnahmeraum mit einem das elastische Rückstellmittel aufnehmenden Raum verbunden ist, um einen Druckausgleich zwischen Aufnahmeraum und Rückstellmittel aufnehmenden Raum sowie dem für die Funktion notwendigen Anschluss an den Atmosphärendruck zu gewährleisten.
Die Erfindung betrifft auch eine Betätigungseinheit für ei¬ ne hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage vom Typ „Brake-by- wire" mit einem mittels eines Bremspedals betätigbaren Hauptbremszylinder mit zumindest einem Druckraum, an den Radbremsen hydraulisch anschließbar sind, und
einem erfindungsgemäßen Pedalwegsimulator sowie eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit einer solchen Betä¬ tigungseinheit .
Gemäß einer Weiterbildung der Betätigungseinheit bzw. der Kraftfahrzeugbremsanlage ist in der hydraulischen Verbin¬ dung zwischen dem, z.B. ersten, Druckraum des Hauptbremszylinders und dem Pedalwegsimulator eine Schalteinrichtung vorgesehen, welche in der „Brake-by-wire"-Betriebsart durch ihre Aktivierung dem Druckraum des Hauptbremszylinders den ersten und zweiten Simulatorraum zuschaltet und außerhalb der „Brake-by-wire"-Betriebsart durch ein Beenden der Akti¬ vierung abtrennt.
Um ein ungedämpftes Lösen des Bremspedals in der „Brake-by- wire"-Betriebsart sowie ein Entleeren der Simulatorräume im unbetätigten Zustand des Bremspedals zu ermöglichen, wird die Schalteinrichtung bevorzugt durch ein elektrisch ansteuerbares Zuschaltventil und ein dem Zuschaltventil pa¬ rallel geschaltetes, in Richtung des Hauptbremszylinders öffnendes Rückschlagventil gebildet. Damit in der stromlo¬ sen Rückfallebene der Pedalwegsimulator unwirksam ist, ist das Zuschaltventil vorteilhafterweise stromlos geschlossen ausgeführt .
Ein Vorteil der Erfindung liegt in einer kostengünstigen Verbesserung der Bremspedalcharakteristik einer Betätigungseinheit für eine hydraulische Kraftfahrzeug¬ bremsanlage. Die oft von Fahrern bei kleinen Pedalwegen als unstetig kritisierte Kraft-Weg-Charakteristik bekannter Betätigungseinheiten wird harmonisiert.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Weitere Merkmale, Vorteile und bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
Es zeigen schematisch
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Betätigungseinheit mit einem ersten Ausführungs¬ beispiel eines erfindungsgemäßen Pedalwegsimula¬ tors,
Fig. 2 ein Teil des Pedalwegsimulators des ersten Aus¬ führungsbeispiels in Explosionsdarstellung,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungs¬ gemäßen Pedalwegsimulators in einem unbetätigten Zustand, und Fig. 4 den beispielgemäßen Pedalwegsimulator der Fig. 3 in verschiedenen Betätigungszuständen .
In Fig. 1 ist stark schematisch eine beispielhafte Betäti¬ gungseinheit 2 für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsan¬ lage vom Typ „Brake-by-wire" bzw. hydraulische Fremdkraft- bremsanlage dargestellt. Betätigungseinheit 2 umfasst einen mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 1 betätigbaren zweikreisigen Hauptbremszylinder bzw. Tandemhauptzylinder 3 und einen mit dem Hauptbremszylinder 3 zusammen wirkenden Pedalwegsimulator 4. Hauptbremszylinder 3 umfasst zwei in einem Gehäuse 5 hintereinander angeordnete Kolben 6, 7, welche zwei hydraulische Druckräume 8, 9 begrenzen. In ei¬ ner beispielhaften Kraftfahrzeugbremsanlage stehen die Druckräume 8, 9 einerseits über in den Kolben 6, 7 ausge¬ bildete radiale Bohrungen sowie entsprechende Druckaus¬ gleichsleitungen 10, 11 mit einem nicht dargestellten
Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung der Kolben 8, 9 im Gehäuse 5 absperrbar sind. Andererseits stehen die Druckräume 8, 9 mittels hydraulischer Leitungen I, II, vorteilhafterweise unter Zwischenschaltung eines, z.B. stromlos offenen, Trennventils je Bremskreis und/oder radindividuellen elektrisch steuerbaren Druckmodulationsventilen (z.B. ein Einlass- und ein Auslassventil je Radbremse), mit den nicht dargestell¬ ten Radbremsen der Bremsanlage in Verbindung. Bevorzugt sind jedem Bremskreis I, II zwei hydraulisch betätigbare Radbremsen zugeordnet. Weiterhin nehmen die Druckräume 8, 9 nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 6, 7 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 3 in einer Ausgangslage positionieren. Eine Kolbenstange 12 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetä¬ tigung mit der Translationsbewegung des ersten (Hauptzylin- der-) Kolbens 6, dessen Betätigungsweg von einem vorzugswei¬ se redundant ausgeführten Wegsensor 13 erfasst wird. Da¬ durch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Brems¬ wunsch eines Fahrzeugführers.
Die beispielhafte, nicht dargestellte Kraftfahrzeug¬ bremsanlage umfasst weiter eine elektrisch steuerbare
Druckquelle, welche mit den Bremskreisen bzw. Radbremsen der Bremsanlage hydraulisch verbindbar ist. Bevorzugt ist die elektrisch steuerbare Druckquelle als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. als ein einkreisiger elekt- rohydraulischer Aktuator ausgebildet, dessen Kolben von einem Elektromotor unter Zwischenschaltung eines Rotations- Translationsgetriebes betätigbar ist. In einer Normalbrems¬ funktion der Bremsanlage („Brake-by-wire"-Betriebsart ) wird der Hauptbremszylinder 3, und damit der Fahrzeugführer, von den Radbremsen durch Schließen der Trennventile entkoppelt und ein Simulatorfreigabeventil 15 wird aktiviert, welches dem Hauptbremszylinder 3 den Pedalwegsimulator 4 zuschaltet. Der mit dem Hauptbremszylinder 3 zusammen wirkende Pedalwegsimulator 4 vermittelt dann dem Fahrzeugführer ein angenehmes Pedalgefühl. Die Bremskreise werden mit der Druckquelle verbunden, welche den Bremsdruck zur Betätigung der Radbremsen bereitstellt.
Beispielsgemäß ist der Pedalwegsimulator 4 über das elekt¬ risch betätigbare Simulatorfreigabeventil 15 hydraulisch an den ersten Druckraum 8 des Hauptbremszylinders 3
ankoppelbar. Es ist aber auch möglich, dass die beiden Druckräume 8, 9 des Hauptbremszylinders mit dem Pedalwegsi¬ mulator hydraulisch verbindbar gestaltet werden oder dass jeweils ein Pedalwegsimulator an jeden der beiden Druckräu- me angeschlossen ist. Mittels des Simulatorfreigabeventils 15 kann der Pedalwegsimulator 4 zu- bzw. abgeschaltet werden. Bei einer Bremspedalbetätigung und aktiviertem (geöffnetem) Simulatorfreigabeventil 15 (z.B. in der („Brake-by- wire"-Betriebsart ) strömt Druckmittel vom Hauptzylinder- Druckraum 8 in zumindest einen der im Folgenden beschriebenen hydraulischen Simulatorräume 16, 26 des Pedalwegsimula¬ tors 4. Das dabei generierte Pedalgefühl hängt von dem im Simulator 4 aufgebauten Gegendruck und von den Drosseleigenschaften des aktivierten Simulatorfreigabeventils 15 ab. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorfreigabeventil 15 angeordnetes Rückschlagventil 25 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorfreigabeventils 15 und unabhän¬ gig von dessen Drosselwirkung ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von den Simulatorräumen 16, 26 zum Hauptzylinder-Druckraum 8. Das daraus resultierende ungedämpfte Lösen des Bremspedals 1 wird als angenehm emp¬ funden. Ohne diese Funktion könnte der Eindruck so genannter „klebender" Bremsen entstehen.
Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines Pedalwegsimulators ist der Pedalwegsimulator 4 zweiteilig ausgeführt. Eine erste Einheit 14 besteht im We¬ sentlichen aus einem Simulatorraum 16, einem
Simulatorfederraum 17 sowie einem die beiden Räume 16, 17 voneinander trennenden Simulatorkolben 18, wobei
Simulatorraum 16 mittels des Simulatorfreigabeventils 15 mit dem Druckraum 8 verbindbar ist. Beispielsgemäß wird Simulatorkolben 18 in Gehäuse 5 geführt und begrenzt mit Gehäuse 5 Simulatorraum 16 und Simulatorfederraum 17.
Simulatorkolben 18 stützt sich durch ein in
Simulatorfederraum 17 angeordnetes elastisches Element 19 (z.B. eine Feder), welches vorteilhafterweise vorgespannt ist, am Gehäuse 5 ab. Bei der Simulatoreinheit 14 wird die erzeugte Kraft-Weg-Charakteristik (vom Fahrer gefühlte Pe¬ dalcharakteristik, Pedalkraft als Funktion des Pedalweges) im Wesentlichen durch die Federcharakteristik des elastischen Elements 19, aber auch z.B. durch Reibkräfte des Simulatorkolbens 18 oder der Kolben 6, 7, bestimmt. Es hat sich gezeigt, dass sich im für den Fahrer hochsensibel empfundenen Anfangsbereich der Pedalcharakteristik, d.h. bei kleinen Pedalkräften, bei alleiniger Verwendung der Einheit 14 gewisse Unstetigkeiten (Kraftsprünge) infolge des An¬ sprechverhaltens der Simulatorfeder 19 (z.B. zu hoch eingestellte Federvorspannung) , der Reibung des Simulatorkolbens 18 im Gehäuse 5 sowie Stick-Slip-Effekten des Kolbendicht¬ rings 20 ergeben.
Pedalwegsimulator 4 umfasst daher gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine zweite Einheit 24. Einheit 24 stellt ei¬ nen ruckfrei ansprechenden Volumenverbraucher dar, der an den Simulatorkreis 21 angeschlossen ist. Einheit 24 führt zu einer Verschleifung der Kraftsprünge und damit zu einer vom Fahrer als kontinuierlich empfundenen Kraft-Weg- Charakteristik. Einheit 24 umfasst einen zweiten hydraulischen Simulatorraum 26 zur Aufnahme von Druckmittel, welcher von einer verformbaren Membran 32 begrenzt wird.
Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, umfasst die Simulatoreinheit 24 im Wesentlichen ein Gehäuse 30, welches auch einstückig mit dem Gehäuse 5 ausgeführt sein kann, mit ei¬ nem, z.B. zylindrischen, Hohlraum, welcher durch die elastisch verformbare Membran 32 in zwei Räume 26, 27 getrennt wird. Der hydraulische Simulatorraum 26 ist über Leitung 22 mit Simulatorkreis 21, und somit auch mit Simulatorraum 16 der Einheit 14, hydraulisch verbunden. Die Simulatoreinheit 24 ist als ruckfrei ansprechender Volumenverbraucher der Simulatoreinheit 14 hydraulisch parallel geschaltet und in den über das Simulatorfreigabeventil 15 in der „Brake-by- wire"-Betriebsart dem Hauptbremszylinder 3 zugeschalteten Simulatorkreis 21 integriert. Schluckvolumen-Aufnahmeraum 27 steht beispielsgemäß über Leitung 23 mit dem
Simulatorfederraum 17 der Einheit 14 und dessen (in Fig. 1 nicht dargestellten) Belüftungsanschluss mit der Atmosphäre in Verbindung. Ein den Simulatorraum 26 einseitig begrenzender Deckel 33 ermöglicht die Montage der Einheit 24. In Aufnahmeraum 27 ist ein Membranstützkörper 31 angeordnet, dessen Innenkontur 34 zur zumindest teilweisen Anlage der Membran 32 geeignet ist. Membran 32 und Innenkontur 34 des Membranstützkörpers 31 sind derart gestaltet, dass sich das Aufnahmevolumen des Simulatorraums 26 und der zugehörige Simulatordruck entsprechend der gewünschten Kraft-Weg- Charakteristik verhalten. Dieses Verhalten wird durch die formgebende Gestaltung der Membran 32 und der Innenkontur 34 erzielt.
Zu Beginn einer Bremsung in der „Brake-by-wire"-Betriebsart wird aus dem Druckraum 8 verdrängtes Druckmittel zunächst in dem hydraulischen Simulatorraum 26 der Simulatoreinheit 24 aufgenommen, wobei sich die verformbare Membran 32 immer weiter ausdehnt. Im Weiteren wird Druckmittel von erstem und zweitem Simulatorraum 16, 26 aufgenommen. Wenn die Außenkontur der Membran 32 zur Anlage an die Innenkontur 34 des Membranstützkörpers 31 gelangt, so ist das maximal vom Volumenverbraucher 24 aufnehmbare Druckmittelvolumen erreicht. Es ist keine weitere Volumenaufnahme durch die Ein¬ heit 24 mehr möglich. Das verdrängte Druckmittel wird dann nur noch von dem ersten Simulatorraum 16 der
Simulatoreinheit 14 aufgenommen. Die Kraft-Weg- Charakteristik wird dann im Weiteren für größer werdende Pedalwege durch die Simulatorfeder 19 der Einheit 14 bestimmt. Durch die Integration eines ruckfrei ansprechenden Volumenverbrauchers 24 mit einem durch eine elastische Membran 32 begrenzten Simulatorraum 26 in den Pedalwegsimulator 4 wird die oft von Fahrern kritisierte unstetige Kraft-Weg-Charakteristik der Betätigungseinheit 2 im Anfangsbereich (kleinen Pedalwegen) harmonisiert und dadurch verbessert. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind einfach und kostengünstig herzustellen.
Die verformbare Membran wird bevorzugt durch eine elastome- re Membran gebildet. Andere Membranlösungen, z.B. eine Metallmembran, sind jedoch ebenso denkbar.
Pedalwegsimulator 4 kann auch als eine eigenständige Baugruppe ausgebildet sein.
In Fig. 2 ist die Einheit 24 des Pedalwegsimulators 6 der Fig. 1 in Explosionsdarstellung abgebildet. In einer Bohrung in Gehäuse 30 sind nacheinander der Membranstützkörper 31, die elastisch verformbare Membran 32 und der Deckel 33 angeordnet .
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Pedal¬ wegsimulators schematisch dargestellt. Der Pedalwegsimula¬ tor befindet sich in einem unbetätigten Zustand. Pedalwegsimulator 104 umfasst ein Gehäuse 105, das in einer, z.B. gestuften, Bohrung einen Simulatorkolben 118 aufnimmt.
Simulatorkolben 118 hat beispielsgemäß eine glatte Zylin¬ deroberfläche, die mit einem gehäusefesten Dichtring 120 zusammenwirkt. Dichtring 120 unterteilt die Bohrung in ei¬ nen ersten Simulatorraum 116 und einen Simulatorfederraum 117, wobei der Simulatorfederraum 117 eine der gewünschten, vorteilhafterweise progressiven, Kraft-Weg-Charakteristik (Simulatorkennlinie) entsprechende nichtlineare
Simulatorfeder 119 aufnimmt. Simulatorfederraum 117 ist über einen Belüftungsanschluss 140 mit Atmosphärendruck verbunden und entweder mit Luft oder mit Druckmittel (unter Atmosphärendruck = „drucklos") gefüllt. Simulatorraum 116 ist über einen hydraulischen Anschluss 141 mit z.B. einem nicht dargestellten Bremspedal-betätigbaren Hauptbremszylinder verbindbar, so dass Simulatorraum 116 Druckmittel aus einem Druckraum des Hauptbremszylinders aufnehmen kann. Dabei ändert sich das Volumen des ersten Simulatorraums 116 durch ein Verschieben des Simulatorkolbens 118 relativ zum Gehäuse 105. In seiner drucklosen Ruhestellung (Druck im hydraulischen Anschluss 141 ist gleich dem Druck im Belüf- tungsanschluss 140) wird Simulatorkolben 118 von
Simulatorfeder 119 stirnseitig an einen Anschlag im Gehäuse 105 gedrückt. Um ein „schlaffes" Pedalgefühl beim Lösen des Bremspedals zu vermeiden, wird die Vorspannkraft der
Simulatorfeder 119 üblicherweise ausreichend groß gewählt. Dies hat zur Folge, dass beim Betätigen des Bremspedals zu¬ nächst ein Druck aufgebaut werden muss, dessen Kraftwirkung auf den Simulatorkolben 118 die Vorspannkraft der
Simulatorfeder 119 und die Haftreibungskraft des Dichtrings 120 überwindet, bevor der Pedalwegsimulator 104 Druckmittelvolumen in dem Simulatorraum 116 aufnimmt. Dieses „Losbrechen" des Simulatorkolbens 118 ist bei bekannten Simula¬ tor-Bremsanlagen als ein unerwünschter Ruck im Bremspedal spürbar .
Zur Verbesserung des Ansprechverhaltens des Pedalwegsimula¬ tors 104 und zur Vermeidung des oben beschriebenen Los- brech-Effekts ist in Simulatorkolben 118 eine zusätzliche, ruckfrei ansprechende Volumenaufnahme angeordnet. Diese ist als ein zweiter Simulatorraum 126 ausgebildet, dessen Volumen durch die Deformation einer aus einem elastischen Material hergestellten Membran 132 änderbar ist. Die Deformation einer elastischen Membran 132 erfolgt praktisch
hysteresefrei, d.h. ohne den unerwünschten Ruck im Bremspe¬ dal zu verursachen. Die verformbare Membran ist also gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in den Simulatorkolben integriert .
Membran 132 trennt in dem Simulatorkolben 118 den
Simulatorraum 126 von einem Schluckvolumen-Aufnahmeraum 127. Aufnahmeraum 127 ist drucklos, da er über ein oder mehrere Belüftungskanäle 145 mit dem Simulatorfederraum 117 verbunden ist. Der zweite Simulatorraum 126 ist über mindestens einen Verbindungskanal 146 mit dem ersten
Simulatorraum 116 verbunden.
Beispielsgemäß erfolgt die Befestigung der Membran 132 im Simulatorkolben 118 durch einen in die Stirnseite des
Simulatorkolbens 118 eingepressten Kolbenstirndeckel 133, welcher zusammen mit der Membran 132 den Simulatorraum 126 begrenzt. Durch das Einpressen ist die Membran 132 an ihrem äußeren Umfang ringförmig druckdicht fixiert. In Kolbenstirndeckel 133 sind eine mit dem Gehäuse 105 zusammenwir¬ kende Anschlagfläche 148 und der Verbindungskanal 146 vom ersten Simulatorraum 116 zum zweiten Simulatorraum 126 ausgebildet. Weiterhin weist der Kolbenstirndeckel 133 zum zweiten Simulatorraum 126 hin eine zapfenförmige Drehkontur 147 auf, auf welcher die Membran 132 im drucklosen
(unbetätigten) Zustand des Simulators 104 zumindest teil¬ weise aufliegt, so dass das Volumen des zweiten
Simulatorraums 126 in diesem Zustand den Wert Null oder beinahe Null annimmt.
Fig. 4 zeigt den beispielgemäßen Pedalwegsimulator 104 in verschiedenen Betätigungszuständen . Wird Pedalwegsimulator 104 betätigt, so verformt sich zunächst, wie in Fig. 4a dargestellt, die Membran 132, d.h. Druckmittel wird in dem zweiten Simulatorraum 126 aufgenommen. Membran 132 bewegt sich in den drucklosen Aufnahmeraum 127 hinein, dessen Befüllvolumen (Luft oder Druckmittel) dabei durch die zum Simulatorfederraum 117 führenden Belüftungskanäle 145 verdrängt wird. Fig. 4a zeigt also den Pedalwegsimulator 104 in der Übergangsphase des sanften Beginns der Volumenauf¬ nahme zum Loslaufen des Simulatorkolbens 118.
Bei einer weiteren Betätigung des Bremspedals nehmen sowohl der erste als auch der zweite Simulatorraum 116, 126 Druckmittel auf. Entsprechend zeigt Fig. 4b den Pedalwegsimula¬ tor 104 mit verfahrenem Simulatorkolben 118 bei noch nicht vollständig an eine Hohlkontur 134 im Simulatorkolben 118 angelegter Membrane 132.
Wenn das Volumen des Aufnahmeraums 127 den Wert Null er¬ reicht bzw. der Simulatoraum 126 sein maximal mögliches Aufnahmevolumen erreicht hat, ist die Membrane 132 an die entsprechende Hohlkontur 134 im Simulatorkolben 118 angelegt. Der Simulatorkolben 118 wirkt in diesem Ausführungsbeispiel also als Membranstützkörper. Eine Volumenaufnahme findet dann ausschließlich im ersten Simulatorraum 116 durch Verfahren des Simulatorkolbens 118 statt. Dieser Zu¬ stand des Pedalwegsimulators 104 bei höherem Druck ist in Fig. 4c dargestellt.
Der erwünschte Effekt des sanften Übergangs vom drucklosen Zustand des Simulators 104 zu einem Betriebszustand, in dem die Anschlagfläche 148 des Simulatorkolbens 118 sich vom Gehäuse 105 gelöst hat, ist durch die Formgebung der Bewe- gungs-Begrenzungskonturen 147, 134 für die Membran 132 vorgebbar .
Durch die Anordnung des zweiten Simulatorraums 126 zur Darstellung der ruckfrei ansprechenden Zusatzvolumenaufnahme im Simulatorkolben 118 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel in dem Gehäuse 105 keine weitere Bohrung zur Verbindung der beiden Simulatorräume benötigt.
Durch die Kombination der Drehteile Simulatorkolben 118, Schmiegekonturen 134, 147 und Einspannung der Ansprechmembran 132 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Bau¬ teil wird außerdem der konstruktive Aufwand minimiert.
Auch der Pedalwegsimulator 104 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird bevorzugt in einer Betätigungseinheit oder einer hydraulischen Bremsanlage vom Typ „Brake-by- wire" eingesetzt, wie sie in Zusammenhang mit der Fig. 1 erläutert wurden. Dabei ist Pedalwegsimulator 104 vorteilhafterweise über ein elektromagnetisch betätigbares, insbe¬ sondere stromlos geschlossenes, Simulatorfreigabeventil zu¬ schaltbar, welches in einer hydraulischen Verbindung zwischen einem Druckraum des Hauptbremszylinders und dem hyd¬ raulischen Anschluss 141 des Pedalwegsimulators 104 ange¬ ordnet ist.

Claims

Patentansprüche :
1. Pedalwegsimulator (4, 104) zum hydraulischen Anschließen an einen Druckraum (8) eines Hauptbremszylinders (3) einer hydraulischen Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der ein Gehäuse (5, 30, 105) und einen in dem Gehäuse verschiebbar gelagerten Simulatorkolben (18, 118) aufweist, wobei der Simulatorkolben mit dem Gehäuse einen ersten hydraulischen Simulatorraum (16, 116) begrenzt, der Druckmittel aufnehmen kann, wobei der Simulatorkolben (18, 118) von einem elastischen Rückstellmittel (19, 119) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalwegsimulator (4, 104) einen zweiten hydraulischen Simulatorraum (26, 126) zur Aufnahme von Druckmittel umfasst, welcher von einer elastisch verformbaren Membran (32, 132) begrenzt wird.
2. Pedalwegsimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verformung der Membran (32, 132) durch zumindest eine Begrenzungskontur (34, 134, 147) eines Membranstützkörpers (31, 118, 133) insbesondere des Simulatorkolbens (118), räumlich begrenzt wird.
3. Pedalwegsimulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Membranstützkörper (31, 118), insbesondere der Simulatorkolben (118), und die Membran (32, 132) einen Aufnahmeraum (27, 127) begrenzen, welcher insbesondere mit Atmosphärendruck verbunden ist.
4. Pedalwegsimulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Rückstellmittel (19, 119) in einem Raum (17, 117) angeordnet ist, welcher von dem Simulatorkolben (18, 118) und dem Gehäuse (5, 105) be- grenzt wird und welcher gegenüber dem ersten
Simulatorraum (16, 116) abgedichtet (20, 120) ist, wobei der Raum (17, 117) mit Atmosphärendruck verbunden ist und/oder über zumindest eine Verbindungsleitung (23, 145) mit dem Aufnahmeraum (27, 127) verbunden ist, welcher an Atmosphärendruck angeschlossen ist.
Pedalwegsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zumindest eine Ver¬ bindungsleitung (22, 146) umfasst, durch welche der erste und der zweite Simulatorraum (16, 26; 116, 126) hydraulisch miteinander verbunden sind.
Pedalwegsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalwegsimulator (4) zwei, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse (5) an¬ geordnete, räumlich getrennte Einheiten (14, 24) umfasst, wobei die erste Einheit (14) den ersten
Simulatorraum (16) und den Simulatorkolben (18) und die zweite Einheit (24) den zweiten Simulatorraum (26) und die elastisch verformbare Membran (32) umfasst.
Pedalwegsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Simulatorraum (126) in einem Hohlraum des Simulatorkolbens (118), insbesondere in einem dem Rückstellmittel (119) gegen¬ überliegenden Bereich des Simulatorkolbens (118), angeordnet ist.
Pedalwegsimulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Simulatorraum (126) von der in dem Simulatorkolben (118) angeordneten Membran (132) und einem, insbesondere eingepressten, Kolbenstirndeckel (133) des Simulatorkolbens (118) begrenzt wird.
9. Pedalwegsimulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kolbenstirndeckel (133) ein Verbin¬ dungskanal (146) angeordnet ist, über welchen der zwei¬ te Simulatorraum (126) mit dem ersten Simulatorraum (116) hydraulisch verbunden ist.
10. Pedalwegsimulator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kolbenstirndeckel eine Be¬ grenzungskontur ausgebildet ist, an welcher die Membran in einem unbetätigten Zustand des Pedalwegsimulators im Wesentlichen anliegt.
11. Pedalwegsimulator nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Hohlraum des Simulatorkolbens (118) ein Aufnahmeraum (127) befindet, welcher von der Membran (132) und einer in dem
Simulatorkolben (118) ausgebildeten Begrenzungskontur
(134) begrenzt wird.
12. Pedalwegsimulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (127) über zumindest einen in dem Simulatorkolben (118) angeordneten Verbindungskanal (145) mit einem das elastische Rückstellmit¬ tel (119) aufnehmenden Raum (117) verbunden ist.
13. Betätigungseinheit für eine hydraulische Kraftfahrzeug¬ bremsanlage vom Typ „Brake-by-wire" mit
• einem mittels eines Bremspedals (1) betätigbaren Hauptbremszylinder (3) mit zumindest einem Druckraum (8, 9), an den Radbremsen hydraulisch anschließbar (I, II) sind, und • einem Pedalwegsimulator (4, 104) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, durch welchen in einer „Brake-by- wire"-Betriebsart , in welcher der erste und der zweite Simulatorraum (16, 26; 116, 126) mit dem Druckraum (8) des Hauptbremszylinders (3) hydrau¬ lisch verbunden sind, eine auf das Bremspedal (1) wirkende Rückstellkraft simuliert wird.
14. Betätigungseinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der hydraulischen Verbindung zwischen dem Druckraum (8) und dem Pedalwegsimulator (4, 104), insbesondere dem ersten und zweiten Simulatorraum (16, 26; 116, 126), eine Schalteinrichtung (15, 25) vorgesehen ist, welche in der „Brake-by-wire"-Betriebsart dem Hauptbremszylinder (3) den ersten und zweiten
Simulatorraum zuschaltet und außerhalb der „Brake-by- wire"-Betriebsart die Verbindung trennt, wobei insbe¬ sondere die Schalteinrichtung durch ein elektrisch ansteuerbares, insbesondere stromlos geschlossenes, Zuschaltventil (15) und ein dem Zuschaltventil parallel geschaltetes, in Richtung des Hauptbremszylinders (3) öffnendes Rückschlagventil (25) gebildet wird.
15. Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage, die in einer
sog. „Brake-by-wire"-Betriebsart sowohl vom Fahrzeug¬ führer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer
ansteuerbar ist, vorzugsweise in der „Brake-by-wire"- Betriebsart betrieben wird und in mindestens einer Rückfallbetriebsart vom Fahrzeugführer betrieben werden kann, mit
• einem mittels eines Bremspedals (1) betätigbaren Hauptbremszylinder (3) mit zumindest einem Druck- räum (8, 9), an den Radbremsen hydraulisch angeschlossen sind,
• einer elektrisch steuerbaren Druckquelle, mittels welcher die Radbremsen mit Druck beaufschlagbar sind, und welche insbesondere mit jeder der Rad¬ bremsen hydraulisch verbindbar ist, und
• einem Pedalwegsimulator (4, 104) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, durch welchen in der „Brake-by- wire"-Betriebsart , in welcher der erste und der zweite Simulatorraum (16, 26; 116, 126) mit dem Druckraum (8) des Hauptbremszylinders (3) hydrau¬ lisch verbunden sind, dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt wird.
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