WO2020083702A1

WO2020083702A1 - Simulator für hydraulische bremssysteme, bremssystem und betriebsverfahren

Info

Publication number: WO2020083702A1
Application number: PCT/EP2019/077856
Authority: WO
Inventors: Stefan Drumm
Original assignee: Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2020-04-30
Also published as: DE102018218145A1

Abstract

Simulator (2) zur Erzeugung einer die Druckmittelvolumenaufnahme eines hydraulischen Systems simulierenden Relation zwischen Betätigungskraft und Betätigungsweg eines Bremspedals (8) eines hydraulischen Bremssystems in einer By-Wire-Betriebsart,und mit einer Druckmittelgeberfunktion zum Betrieb des hydraulischen Bremssystems in einer Reservebetriebsart,mit einer im Simulator ausgebildeten hydraulischen Druckkammer (20), die sowohl im By-Wire-Betrieb als Simulatorkammer als auch in der Reservebetriebsart als Geberkammer fungiert, wobei die hydraulische Druckkammer (20) jeweils teilweise begrenzt wird durch einen mit Hilfe des Bremspedals (8) betätigbaren und als Ringkolben ausgebildeten Pedalkolben (14) und einen in dem Pedalkolben (14) geführten und ihm gegenüber abgedichteten SimulatorkoIben (16).

Description

Beschreibung

Simulator für hydraulische Bremssysteme, Bremssystem und Be triebsverfahren

Die Erfindung betrifft einen Simulator zur Erzeugung einer die Druckmittelvolumenaufnahme eines hydraulischen Systems simu lierenden Relation zwischen Betätigungskraft und Betätigungsweg eines Bremspedals eines hydraulischen Bremssystems in einer By-Wire-Betriebsart , und mit einer Druckmittelgeberfunktion zum Betrieb des hydraulischen Bremssystems in einer Reservebe triebsart, mit einer im Simulator ausgebildeten hydraulischen Druckkammer, die sowohl im By-Wire-Betrieb als Simulatorkammer als auch in der Reservebetriebsart als Geberkammer fungiert. Sie betrifft weiterhin ein Bremssystem mit einem solchen Simulator und ein Verfahren zum Betreiben dieses Bremssystems.

Bekannt sind Simulatorbremssysteme mit der Primärfunktion einer By-Wire-Bremse mit hydraulischer Entkopplung zwischen Pedal und Radbremsen und der Sekundärfunktion einer unverstärkten hyd raulischen Bremse mit direkter hydraulischer Kopplung.

In einer Normalbetriebsart wird die Primärfunktion genutzt, in der eine elektrohydraulische Aktuatorik einen Bremssystemdruck zum Beaufschlagen der Radbremsen bereitstellt . Gesteuert wird dieser Bremssystemdruck entsprechend den Vorgaben von virtuellem Fahrer, Assistenzsystemen und menschlichem Fahrer. Letzterer tritt dazu wie gewohnt auf ein Bremspedal, das im Normalbetrieb mit einer Simulatorfeder gekoppelt ist, die das Pedalgefühl erzeugt .

In einer Reservebetriebsart wird die Sekundärfunktion genutzt, bei der das Pedal einen hydraulischen Geberzylinder direkt betätigt, der den Bremssystemdruck bereitstellt .

Die Reservebetriebsart soll auch in der Situation einer fehlenden Stromversorgung des Bremssystems funktionieren. Daher wird ein hydraulisches Trennventil verwendet, das in der Reservebe triebsart den Geberzylinder mit einer Bremssystemdruckleitung verbindet und diese hydraulische Verbindung in der Normalbe triebsart trennt.

Bekannt sind Pedalwegsimulatoren für Bremssysteme mit einem Pedalkolben und einem koaxial zu diesem angeordneten und als den Pedalkolben umgreifend als Ringkolben ausgebildeten Simula torkolben, der sich im Simulatorbetrieb entgegen der Betäti gungsrichtung des Pedalkolbens bewegt.

In der DE 102015213551 Al ist ein derartiger„Pedalwegsimulator mit hydraulischer Geberzylinderfunktion für einen Reservebe trieb des Bremssystems" offenbart, der im Hinblick auf mehrere Aspekte nachteilige Eigenschaften aufweist.

Der Pedalwegsimulator nach dem genannten Stand der Technik besitzt einen komplexen Aufbau mit einer Mehrzahl hydraulischer Kammern. Diese Kammern sind allesamt druckbeaufschlagbare Hydraulikkammern, die mit elastomeren Dichtringen abgedichtet werden. Es wäre von Vorteil, eine geringere Anzahl von Hyd raulikkammern zu benötigen.

Die Simulatorfeder dieses Pedalwegsimulators umgreift den Pedalkolben und muss daher einen ungünstig großen Durchmesser aufweisen. Es wäre von Vorteil, wenn eine Simulatorfeder mit kleinerem Durchmesser verwendet werden könnte.

Zum Umschalten des Simulators in die Reserve-Betriebsart „Geberzylinder" ist das Umschalten sowohl eines Trennventils (im Falle von zwei angeschlossenen Hydraulikkreisen von zwei Trennventilen) als auch eines Simulatorventils notwendig. Es wäre von Vorteil, wenn kein Simulatorventil benötigt werden würde .

Im Simulatorbetrieb über das Pedal eingebrachte und in der Simulatorfeder gespeicherte Betätigungsenergie verbleibt im Falle eines Umschaltens in die Reservebetriebsart so lange im Simulator, bis das Pedal wieder gelöst wurde. Es wäre vor teilhaft, wenn in der Reservebetriebsart diese Betätigungs- energie zur hydraulischen Betätigung der Radbremsen genutzt werden könnte.

Gleiches gilt für das zum Betätigen der Simulatorfeder benötigte Druckmittelvolumen. Es wäre von Vorteil, wenn in der Reser vebetriebsart dieses Volumen in vollem Umfang zum hydraulischen Betätigen der Radbremsen zur Verfügung stehen würde.

Die Simulatorfeder und die Pedalkolben-Rückstellfeder befinden sich in druckmittelgefüllten Räumen. Es wäre von Vorteil, diese Federn außerhalb der Druckräume anzuordnen um die für das Bremssystem benötigte Druckmittelmenge zu reduzieren und um zu vermeiden, dass metallischer Abrieb, der im Kontakt einer Feder mit ihrer Abstützfläche entstehen kann die Bremsflüssigkeit kontaminiert .

Wie oben diskutiert, besteht ein funktionaler Nachteil des Pedalsimulators des Standes der Technik darin, dass bei einem Übergang von der Primärfunktion „Normalbremsung" zur Sekun därfunktion „Reservebetriebsart" während einer Bremsung

Bremsflüssigkeit im Simulator bleibt und daher trotz eines korrekt schließenden Simulatorventils weniger als das nominale Hauptbremszylindervolumen zum Radbremsdruckaufbau zur Verfügung steht .

Bei einem fehlerhaft nicht schließenden Simulatorventil für die Sekundärfunktion steht nicht das nominale Hauptbremszylin dervolumen zur Verfügung.

Das Simulatorventil muss vor jeder Inbetriebnahme des Fahrzeugs in aufwändiger Weise auf mögliche Funktionsdefizite geprüft werden .

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Simulator mit einer verbesserten Funktionalität bereitzustellen

und die oben aufgezählten Nachteile zu beseitigen. Weiterhin soll ein vorteilhaftes Bremssystem sowie ein entsprechendes Be triebsverfahren bereitgestellt werden. In Bezug auf den Simulator wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die hydraulische Druckkammer jeweils teilweise begrenzt wird durch einen mit Hilfe des Bremspedals betätigbaren und als Ringkolben ausgebildeten Pedalkolben und einen in dem Pedalkolben geführten und ihm gegenüber abge dichteten Simulatorkolben.

Die im Stand der Technik separat ausgebildeten Simulatorkammer und Geberzylinderkammer sind somit nunmehr zu einer gemeinsamen, in einem Simulatorgehäuse ausgebildeten Kammer zusammengelegt, wobei diese teilweise begrenzt wird durch einen mit Hilfe des Bremspedals betätigbaren und als Ringkolben ausgebildeten Pedalkolben und einen in dem Pedalkolben geführten und ihm gegenüber abgedichteten Simulatorkolben, der mit einer

Stirnseite in die hydraulische Kammer taucht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein Simulator bei möglichst kompakter Bauweise auch in einer Sekundärbetriebsart möglichst viel Bremsmittelvolumen bereitstellen sollte, so dass auch in dieser Betriebsart das Fahrzeug entsprechend stark gebremst werden kann.

Wie nunmehr erkannt wurde, können diese Anforderungen erfüllt werden, indem der Pedalkolben als Ringkolben bzw. Hohlkolben ausgebildet wird, in welchem der Simulatorkolben geführt wird.

Vorteilhafterweise ragt der im Pedalkolben geführte Simula torkolben mit einer Stirnseite in die hydraulische Druckkammer und wird im Simulatorbetrieb hydraulisch entgegen der Betä tigungsrichtung in den Pedalkolben hinein verdrängt.

Bevorzugt ist eine wirkungsmäßig zwischen dem Simulatorkolben und dem Simulatorgehäuse geschaltete Simulatorfeder als

Druckfeder ausgebildet, die sich in Betätigungsrichtung am Simulatorkolben und entgegen der Betätigungsrichtung am Si mulatorgehäuse abstützt.

Die wirkungsmäßige Abstützung der Simulatorfeder am Simula torkolben erfolgt bevorzugt über ein in sich starres, mit dem Simulatorkolben zumindest in axialer Richtung gekoppeltes, mechanisches Übertragungselement .

Das Übertragungselement weist bevorzugt wenigstens einen Ab schnitt auf, der einen Boden des Pedalkolbens durchdringt. Vorzugsweise sind zwei, drei oder vier Abschnitte vorgesehen, diese können beispielsweise als Stäbe ausgebildet sein.

Das Übertragungselement nimmt bevorzugt zumindest teilweise die Koppelstange auf.

Zwischen dem Übertragungselement und dem Simulatorgehäuse ist vorteilhafterweise ein erster mechanischer Anschlag ausge bildet, über den der Weg des mit dem Übertragungselement ge koppelten Simulatorkolbens innerhalb des Simulatorgehäuses in Betätigungsrichtung begrenzt ist.

Zwischen dem Pedalkolben und dem Simulatorgehäuse ist vor teilhafterweise ein zweiter mechanischer Anschlag ausgebildet, der den Weg des Pedalkolbens innerhalb des Simulatorgehäuses entgegen der Betätigungsrichtung begrenzt. Vorteilhafterweise kann der zweite mechanische Anschlag pedalkolbenseitig am Boden des Pedalkolbens ausgebildet sein.

Zwischen dem Pedalkolben und dem Simulatorkolben ist vor teilhafterweise ein dritter mechanischer Anschlag ausgebildet, über den der Eintauch-Weg des Simulatorkolbens innerhalb des Pedalkolbens entgegen der Betätigungsrichtung begrenzt ist.

Das mechanische Übertragungselement ist bevorzugt zumindest bereichsweise radial innerhalb des Simulatorkolbens und des Pedalkolbens angeordnet, wodurch eine bauraumsparende Aus führung ermöglicht wird. Vorteilhafterweise ist eine als Druckfeder ausgebildete Pe dalkolbenrückstellfeder wirkungsmäßig zwischen Pedalkolben und Simulatorkolben angeordnet, so dass deren Federkraft den Pe dalkolben entgegen der und den Simulatorkolben in Betäti gungsrichtung mit seiner Federkraft beaufschlagt.

Das Bremspedal ist vorzugsweise über eine Druckstange mit dem Pedalkolben gekoppelt, wobei die Simulatorfeder die Druckstange zumindest bereichsweise umgreift. Dies hat den Vorteil, dass der Querschnitt der Simulatorfeder relativ frei gewählt und dadurch konstruktiv optimiert werden kann. Zudem kann für die Simu latorfeder eine Elastomerfeder eingesetzt werden. Diese ist vorteilhafterweise ausgebildet als hohler Gummizylinder bzw. als ein von einer Ausnehmung für die Druckstange durchdrungener Elastomerkörper mit einer die Simulatorkennlinie definierenden Kontur. Es kann auch eine Stahlfeder mit einer Elastomerfeder kombiniert werden, beispielsweise durch Einvulkanisieren einer Stahlfeder in einem Gummimaterial.

Vorzugsweise ist die als Druckfeder ausgebildete Pedalkol benrückstellfeder in einem nicht mit Bremsflüssigkeit gefüllten Hohlraum angeordnet, der sich aus einem Hohlraumabschnitt im Inneren des Simulatorkolbens und aus einem Hohlraumabschnitt im Inneren des Pedalkolbens zusammensetzt.

Die Pedalkolbenrückstellfeder weist vorzugsweise bei unbetä- tigtem Pedal eine Vorspannkraft auf, durch die einen Schwel lenwert für die Pedalbetätigungskraft festgelegt wird, der mindestens aufgebracht werden muss um einen Bremspedalweg zu bewirken .

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Betätigungsweg des Pedalkobens mittels eines Kolbenwegsensors erfasst.

Der Kolbenwegsensor verwendet vorteilhafterweise ein magne tisches Messprinzip, das die Position eines auf dem Kolben fixierten Permanentmagneten durch die Wand des Simulatorgehäuses hindurch berührungslos erfasst.

Das Simulatorgehäuse weist vorteilhafterweise einen Befesti gungsflansch zur Befestigung des Simulators an der Spritzwand eines Fahrzeuges auf.

In dem Pedalkolben sind bevorzugt Ausgleichsöffnungen vorge sehen, die einen Druckausgleich der Simulatorkammer mit einem Ausgleichsbehälter im unbetätigten Zustand des Bremspedals ermöglichen .

Die Pedalrückstellfeder ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass sie das Bremspedal sicher zurückstellt, insbesondere auch wenn das Fahrzeug bergab am Hang steht, wobei die Gewichtskraft von Bremspedalhebel und Bremspedalplatte nicht zu einer selbst tätigen Bremsung führen sollte. Wie in der Bremssystemtechnik üblich, kann im Falle, dass mit nur der Pedalkolbenrückstellfeder dies nicht erreicht werden kann, eine weitere, am Bremspedal oder an der Druckstange zwischen Pedal und Pedalkolben angreifende Pedalrückstellfeder vorgesehen werden.

Erfindungsgemäß ist jedoch durch den hohl ausgebildeten Si mulatorkolben ein relativ großer Bauraum für diese Feder vorgehalten, so dass in den meisten Fällen auf eine zusätzliche Feder verzichtet werden kann. Für die Rückstellfunktion ist es günstig, wenn die Federkraft mit zunehmendem Betätigungsweg möglichst wenig ansteigt. Die Rückstellfeder wird entsprechend ausgelegt und ist typischerweise eine Feder mit einer linear über den Kompressionsweg ansteigenden Federkraft.

Dagegen ist die Simulatorfeder vorzugsweise mit einer stark progressiven Kennlinie ausgebildet, so dass moderate Abbrem sungen über eine Variation des Bremspedalwegs gut dosierbar sind und bei starken Abbremsungen über die Progression der Kennlinie sichergestellt wird, dass selbst bei einer Vollbremsung der Bremspedalweg angenehm kurz ist.

In Bezug auf das Bremssystem wird die oben genannte Aufgabe gelöst mit einem Bremssystem mit hydraulisch betätigbaren Radbremsen und einer Druckbereitstellungseinrichtung zum aktiven Druck aufbau in den Radbremsen, und mit einem Simulator nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Simulatorkammer in einer Re servebetriebsart als Geberkammer fungiert und hydraulisch über eine Bremskreisleitung trennbar durch ein stromlos offenes Trennventil an die Radbremsen angebunden ist.

In einer Normalbetriebsart wird bei einer Bremspedalbetätigung sowie bei automatisierten und bei Assistenzbremsungen das Trennventil bestromt und somit geschlossen, wodurch das

Bremssystem „by-wire" betrieben werden kann, in dem Sinne, dass es dabei keine direkte hydraulische Kopplung zwischen Bremspedal und Radbremsen gibt indem wenigstens ein Teil der Wirkkette elektronisch ausgebildet ist.

In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Beaufschlagen des Bremssystems mit einem Druck in der Bremskreisleitung, der vom Druck im hydraulischen Anschluss des Simulators abweicht, das Trennventil geschlossen wird.

Die Vorteile der Erfindung liegen im Vergleich zum Stand der Technik unter anderem darin, dass ein Simulatorventil nicht mehr benötigt wird. Die Funktion des Bremssystems wird sicherer, weil ein entfallenes Simulatorventil nicht ausfallen kann. Die Funktion des Bremssystems beim Übergang von der Primärfunktion (by-wire) in die Sekundärfunktion (Reservebetriebsart mit direktem hydraulischem Durchgriff) wird verbessert, weil kein Verlustvolumen im Simulator bleibt. In der Sekundärfunktion steht immer das nominale Hauptzylindervolumen zur Verfügung. Die Baugröße des Bremssystem-Moduls wird durch die Integration der Simulatorfeder in den Hauptbremszylinder verringert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer

Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung : FIG. 1 einen Simulator in einem ersten Betriebszustand;

FIG. 2 den Simulator gemäß FIG. 1 in einem zweiten Be

triebszustand;

FIG. 3 den Simulator gemäß FIG. 1 in einem dritten Be

triebszustand;

FIG. 4 den Simulator gemäß FIG. 1 in einem vierten Be

triebszustand;

FIG. 5 den Simulator gemäß FIG. 1 in einem fünften Be

triebszustand;

FIG. 6 dem Simulator gemäß FIG. 1 in einem sechsten Be

triebszustand; und

FIG. 7 einen Simulator in einer bevorzugten Ausbildung für ein hydraulisch zweikreisiges Bremssystem.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen .

Ein in FIG. 1 dargestellter Simulator 2 umfasst ein Simula torgehäuse 6. Durch ein Bremspedal 8 wird über eine Druckstange 10 ein Pedalkolben 14 betätigt, welcher als Ringkolben ausgeführt ist. In dem Pedalkolben 14 ist ein Simulatorkolben 16 koaxial verschiebbar geführt. Eine hydraulische Kammer 20, die in dem Simulatorgehäuse 6 gebildet ist, wird von dem Simulatorgehäuse 6 und den beiden Kolben 14, 16 begrenzt. Die beiden Kolben 14, 16 sind gegeneinander abgedichtet, so dass innerhalb des Pe dalkolbens 14 bzw. des als Hohlkolben ausgebildeten Simula torkolbens 16 ein trockener Raum 22 gebildet ist.

Der Pedalkolben 6 weist Ausgleichöffnungen 44 auf, so dass im unbetätigten Zustand des Pedalkolbens 6 die hydraulische Kammer 20 mit einer Kammer eines, dem Simulator 2 zugeordneten, Bremsmittelflüssigkeitsbehälters 26 hydraulisch in Ausgleich steht. Im Simulatorgehäuse 6 ist in einem Teil des Simula torgehäuses, das als Geberzylinder 36 fungiert, ein hydrau lischer Anschluss 32 vorgesehen, über den die hydraulische Kammer 20 hydraulisch durch eine Bremskreisleitung 40 mit wenigstens einem Bremskreis verbunden werden kann. In die Bremskreisleitung 40 ist ein stromlos offenes Trennventil 42 geschaltet. Der Bremsmittelflüssigkeitsbehälter 26 ist mit Atmosphärendruck belüftet, so dass im unbetätigten Zustand des Simulators 2 und bei unbestromtem Trennventil 42 sichergestellt ist, dass die Radbremsen in diesem Zustand des Bremssystems lediglich mit Atmosphärendruck hydraulisch beaufschlagt sind, wodurch un erwünschte Restbremsmomente vermieden werden.

Im Normalbetrieb, d. h. dem Brake-by-Wire-Modus , kann zum Bremsen das Trennventil 42 geschlossen werden, um eine

Druckbereitstellungseinrichtung zum aktiven Druckaufbau in den Radbremsen zu nutzen und dabei einen Bremssystemdruck zu verwenden, der von der Pedalvorgabe abweichen kann - bei spielsweise um den Effekt einer Bremskraftverstärkung nach zubilden, um eine „Bremsassistent" genannte Dynamikerhöhung bei schnellen Bremspedal-Antritt darzustellen aber auch um einen Reibungsbremsanteil zu verringern, wenn in einem Rekuperati- ons-Bremsbetrieb ein Teil der Abbremsung mittels Motorbremsung durchgeführt wird.

Vorteilhafterweise kann bei pedalbetätigten Normalbremsungen auf ein solches Schließen des Trennventils 42 verzichtet werden, wenn die Druckbereitstellungseinrichtung zum aktiven Druck aufbau auf der dem Simulator 2 abgewandten Seite des Trennventils den gleichen Druck bereitstellt, wie er im Simulator 2 über die Pedalbetätigung vorgegeben wird. Dadurch wird ein möglicherweise als störend wahrnehmbares, mit einer Pedalbetätigung korre liertes Ventilklicken vermieden. In der Reserve-Betriebsart ist das Trennventil 42 permanent geöffnet und der Fahrer kann durch Muskelkraft bei Betätigung des Bremspedals 8 Bremsflüssigkeit aus der hydraulischen Kammer 20 durch die Bremskreisleitung 40 in den wenigstens einen Bremskreis verschieben. Der Simulator 2 umfasst ein mechanisches Übertragungselement 50, welches bereichsweise sowohl im Pedalkolben 14 als auch im Simulatorkolben 16 angeordnet ist. Das Übertragungselement 50 ist starr ausgeführt und weist einen Inneneinsatz 54 für den Simulatorkolben 16 auf sowie mehrere Abschnitte 58, die einen Boden 64 des Pedalkolbens 6 durchdringen. Die Abschnitte 58 münden in einem Federteller 70, auf den sich eine Simulatorfeder 74 stützt, die sich an ihrem anderen Ende an einer Innenseite des Simulatorgehäuses 6 abstützt. Die Simulatorfeder 74 ist in einer trockenen, d. h. druckmittelfreien, Kammer 82 des Simulator gehäuses 6 angeordnet. Sie kommt nicht mit der Bremsflüssigkeit in Kontakt, da die Simulatorkammer in abgedichteter Weise durch die beiden Kolben 14, 16 begrenzt wird.

Die Simulatorfeder 74 umgreift bereichsweise die Druckstange 10, die am Boden 64 des Pedalkolbens 14 gelenkig befestigt ist. Eine Pedalrückstellfeder 80 ist bereichsweise im Pedalkolben 14 und bereichsweise im Simulatorkolben 16 angeordnet und stützt sich innenseitig an dem jeweiligen Kolben 14, 16 ab. Das Simula torgehäuse 6 weist einen Befestigungsflansch 100 auf, mit dem der Simulator 2 an der Spritzwand eines Kraftfahrzeuges befestigt werden kann.

In FIG. 1 ist der Simulator 2 im unbetätigten Zustand darge stellt, d. h. das Bremspedal 8 ist in seiner Ausgangsposition. Die Simulatorfeder 74 legt in diesem Zustand das Übertra gungselement 50 über den ersten Anschlag 112 in Betätigungs richtung an das Simulatorgehäuse 6 an und die Pedalrückstellfeder 80 legt den Pedalkolben 14 entgegen der Betätigungsrichtung über den zweiten Anschlag 114 an das Simulatorgehäuse 6 an. Durch die Ausgleichsöffnungen 44 steht die hydraulische Kammer 20 in Verbindung mit dem Reservoir bzw. Bremsmittelvorratsbehälter 26. Weiter findet in dem in FIG.l dargestellten Zustand auch keine softwaregesteuerte Bremsung statt. Daher ist das Trennventil 42 nicht bestromt und somit hydraulisch offen. Damit ist si chergestellt, dass die hydraulischen Radbremsen in diesem Zustand des Bremssystems drucklos im Sinne von „hydraulikseitig mit Atmosphärendruck beaufschlagt" sind.

In FIG. 2 ist der Simulator 2 in einem teilbetätigten Simu latorbetrieb, d. h. der Normalbetriebsart des Bremssystems und während eines pedalgesteuerten Bremsvorgangs, dargestellt, in dem das Trennventil 42 geschlossen ist. Durch die Betätigung sind die Ausgleichsöffnungen 44 geschlossen, so dass in der hyd raulischen Kammer 20 Druck aufgebaut wird. Das Bremspedal 8 ist zu einem gewissen Grad betätigt, wodurch der Pedalkolben 14 in die hydraulische Kammer 20 verschoben ist. Durch den Druck in der hydraulische Kammer 20 haben sich der Simulatorkolben 16 und mit ihm das Übertragungselement 50 entgegen der Pedalbetäti gungsrichtung verschoben bis sich ein Kräftegleichgewicht zwischen Pedalkraft, hydraulischem Druck und dem Federdruck der Federn 74, 80 eingestellt hat. Insbesondere aufgrund der Kompression der Simulatorfeder 74 wird dem Fahrer bei der Betätigung des Bremspedals 8 ein gewohntes Bremspedalgefühl vermittelt. Da das Trennventil 42 geschlossen ist, baut der Fahrer nicht selbst den Radbremsdruck auf. Vielmehr werden im gezeigten Brake-by-Wire-Modus die Radbremsdrücke aktiv und per Software gesteuert von einer Druckbereitstellungseinrichtung aufgebaut .

In FIG. 3 ist der Simulator 2 in der Normalbetriebsart und im bezüglich der Normalbetriebsart voll betätigten Zustand dar gestellt, d. h. der Simulatorkolben 16 ist bis zum dritten Anschlag 116 entgegen der Betätigungsrichtung in den Pedalkolben 14 verschoben. Das Bremspedal 8 kann nicht weiter betätigt bzw. durchgetreten werden obwohl der Pedalkolben erst zirka die Hälfte seines möglichen Verfahrwegs im Simulatorgehäuse 6 zurückgelegt hat. Dies ist durchaus beabsichtigt, weil kurze Pedalwege zu einem angenehmen Pedalverhalten in der Normalbetriebsart beitragen. Die By-Wire-Verarbeitung des über die Pedalbetätigung mitgeteilten Fahrerbremswunschs erkennt im dargestellten Falle den Befehl zu einer Vollbremsung.

In FIG. 4 ist der Simulator 2 in der Reservebetriebsart des Bremssystems bei schwach teilbetätigtem Pedal dargestellt. In dieser Betriebsart arbeitet der Simulator als Geberzylinder . Das Trennventil 42 ist geöffnet, so dass mit Hilfe des Simulators 2 Bremsdruck in Radbremsen eines Bremssystems aufgebaut werden kann. Durch den vorgeschobenen Pedalkolben 14 wird Druckmittel aus der hydraulischen Kammer 20 in die hydraulische Brems kreisleitung 40 verdrängt. Dabei wird in Kauf genommen, dass ein Teil des vom Pedalkolben 14 verdrängten Druckmittelvolumens dadurch aufgebraucht werden kann, dass der Simulatorkolben 16 entgegen der Betätigungsrichtung innerhalb des Pedalkolbens 14 verschoben wird. Dies führt zu einem in dieser mittleren Pe dalstellung etwas nachgiebigen Pedalverhalten, das dem Fahrer haptisch anzeigt, dass sein Bremssystem in der Reservebe triebsart arbeitet.

Die FIG. 5 zeigt den Simulator 2 in der Reservebetriebsart des Bremssystems im Betrieb als Geberzylinder in stärker betätigtem Zustand. Der Simulatorkolben 16 ist bis zu dem dritten Anschlag 116 im Pedalkolben 14 von diesem aufgenommen.

In FIG. 6 ist der Simulator 2 in der Reservebetriebsart des Bremssystems im voll betätigten Zustand als Geberzylinder dargestellt. Dies ist der Zustand vollständiger Rückgabe des Simulatorvolumens als auch der in der Simulatorfeder 74 ge speicherten Energie. Auch die erwähnte zusätzliche Nachgie bigkeit des Bremspedals ist somit bei größeren Bremspedalwegen vollständig aufgehoben.

FIG. 7 stellt dar, dass die Erfindung auch in einem hydraulisch zweikreisigen Bremssystem verwendet werden kann. Dabei sind für jeden der beiden Bremskreise I und II jeweils eine separate Leitung 40, 140 und ein separates Trennventil 42, 142 vorgesehen. Der Simulator 2 umfasst für den zweiten Kreis eine weitere bzw. sekundäre Druckkammer 132, in die ein Sekundärkolben 126 verschoben wird, wenn Kolben 16 in der Druckkammer 20 einen, den Sekundärkolben 126 in Betätigungsrichtung beaufschlagenden Druck aufbaut. In Druckkammer 132 ist ein Rückstellelement 132 für den Kolben 126 vorgesehen. Die hydraulische Kammer 20 wird begrenzt von den Kolben 14, 16 sowie dem Sekundärkolben 126.

Claims

Patentansprüche

1. Simulator (2) zur Erzeugung einer die Druckmittelvolu

menaufnahme eines hydraulischen Systems simulierenden Relation zwischen Betätigungskraft und Betätigungsweg eines Bremspedals (8) eines hydraulischen Bremssystems in einer By-Wire-Betriebsart , und mit einer Druckmittelgeberfunktion zum Betrieb des hydraulischen Bremssystems in einer Re servebetriebsart, mit einer im Simulator ausgebildeten hydraulischen Druckkammer (20), die sowohl im

By-Wire-Betrieb als Simulatorkammer als auch in der Re servebetriebsart als Geberkammer fungiert,

dadurch gekennzeichnet, dass

die hydraulische Druckkammer (20) j eweils teilweise begrenzt wird durch einen mit Hilfe des Bremspedals (8) betätigbaren und als Ringkolben ausgebildeten Pedalkolben (14) und einen in dem Pedalkolben (14) geführten und ihm gegenüber ab gedichteten Simulatorkolben (16).

2. Simulator (2) nach Anspruch 1, wobei der im Pedalkolben (14) geführte Simulatorkolben (16) mit einer Stirnseite in die hydraulische Druckkammer (20) ragt und im Simulatorbetrieb hydraulisch entgegen der Betätigungsrichtung in den Pe dalkolben (14) hinein verdrängt wird.

3. Simulator (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine wir

kungsmäßig zwischen dem Simulatorkolben (16) und dem Si mulatorgehäuse (6) geschaltete Simulatorfeder (74) als Druckfeder ausgebildet ist, die sich in Betätigungsrichtung am Simulatorkolben (20) und entgegen der Betätigungsrichtung am Simulatorgehäuse (6) abstützt.

4. Simulator (2) nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei die wirkungsmäßige Abstützung der Simulatorfeder (74) am Si mulatorkolben (16) über ein in sich starres, mit dem Si- mulatorkolben (16) zumindest in axialer Richtung gekop peltes, mechanisches Übertragungselement (50) erfolgt.

5. Simulator (2) nach Anspruch 4 , wobei das Übertragungselement (50) wenigstens einen Abschnitt (58) aufweist, der einen Boden (64) des Pedalkolbens (14) durchdringt.

6. Simulator (2) nach Anspruch 4 oder 5, wobei zwischen dem Übertragungselement (50) und dem Simulatorgehäuse (6) ein erster mechanischer Anschlag (112) ausgebildet ist, überden der Weg des Übertragungselements (50) und des mit letzterem gekoppelten Simulatorkolbens (20) innerhalb des Simula torgehäuses (6) in Betätigungsrichtung begrenzt ist und wobei zwischen dem Pedalkolben (14) und Simulatorgehäuse (6) ein zweiter mechanischer Anschlag (114) ausgebildet ist, der den Weg des Pedalkolbens (14) innerhalb des Simula torgehäuses (6) entgegen der Betätigungsrichtung begrenzt und wobei zwischen dem Pedalkolben (14) und dem Simula torkolben (16) oder dem mit dem Simulatorkolben gekoppelten Übertragungselement (50) ein dritter mechanischer Anschlag (116) ausgebildet ist, über den der Eintauch-Weg des Si mulatorkolbens (16) innerhalb des Pedalkolbens (14) entgegen der Betätigungsrichtung begrenzt ist.

7. Simulator (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine als Druckfeder ausgebildete Pedalkolbenrück stellfeder (80) wirkungsmäßig zwischen Pedalkolben (14) und Simulatorkolben (16) angeordnet ist, so dass diese den Pedalkolben (14) entgegen der Betätigungsrichtung und den Simulatorkolben (16) in Betätigungsrichtung mit ihrer Federkraft beaufschlagt.

8. Simulator (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Bremspedal (8) über eine Druckstange (10) mit dem Pedalkolben (14) gekoppelt ist, und wobei die Simulatorfeder (74) die Druckstange (10) zumindest bereichsweise umgreift.

9. Simulator (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die als Druckfeder ausgebildete Pedalkolbenrück stellfeder (80) in einem nicht mit Bremsflüssigkeit ge füllten Hohlraum (22) angeordnet ist, der sich aus einem Hohlraumabschnitt im Inneren des Simulatorkolbens (16) und aus einem Hohlraumabschnitt im Inneren des Pedalkolbens (14) zusammensetzt .

10. Simulator (2) nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei die Pedalkolbenrückstellfeder (80) bei unbetätigtem Pedal eine Vorspannkraft aufweist, durch die ein Schwellenwert für die Pedalbetätigungskraft festgelegt wird, der mindestens aufgebracht werden muss um einen Bremspedalweg zu bewirken.

11. Simulator (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Betätigungsweg des Pedalkobens (14) mittels eines Kolbenwegsensors (4) erfasst wird.

12. Simulator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Simulatorgehäuse (6) einen Befestigungsflansch (100) zur Befestigung des Simulators (2) an der Spritzwand eines Fahrzeuges aufweist.

13. Simulator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei in dem Pedalkolben (14) Ausgleichsöffnungen (44) vorgesehen sind, die einen Druckausgleich der Simulatorkammer (20) mit einem Ausgleichsbehälter (26) im unbetätigten Zustand des

Bremspedals (8) ermöglichen.

14. Bremssystem mit hydraulisch betätigbaren Radbremsen und einer Druckbereitstellungseinrichtung zum aktiven Druck- aufbau in den Radbremsen, und mit einem Simulator (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Simulatorkammer (20) in einer Reservebetriebsart als Geberkammer fungiert und hydraulisch über eine Bremskreisleitung (40) trennbar durch ein stromlos offenes Trennventil (42) an die Radbremsen angebunden ist.

15. Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Beaufschlagen des

Bremssystems mit einem Druck in der Bremskreisleitung 40, der vom Druck im hydraulischen Anschluss 32 des Simulators abweicht, das Trennventil 42 geschlossen wird.