DE10119128A1 - Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire", die einen Tandemhauptzylinder umfaßt, dessen erster und zweiter Kolben durch jeweils eine Rückstellfeder entgegen der Betätigungsrichtung vorgespannt sind. Der erste Druckraum des Tandemhauptzylinders ist mit einem hydraulischen Raum verbunden, der von einem Simulatorkolben begrenzt wird. Andererseits begrenzt der Simulatorkolben eine eine Simulatorfeder aufnehmende Simulatorkammer. Dabei ist eine Ventileinrichtung vorgesehen, die die hydraulische Verbindung zwischen dem ersten Druckraum und dem hydraulischen Raum absperrt bzw. freigibt. DOLLAR A Um eine Feststellung des Zustands der dritten Ventileinrichtung in ihrer unbetätigten Stellung zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß Mittel zur Überprüfung der Funktion der dritten Ventileinrichtung (11, 14) vorgesehen sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire" mit:
einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren, durch eine erste Rückstellfeder vorgespannten ersten Kolben (DK-Kolben) sowie einem durch eine zweite Rückstellfeder vorgespannten zweiten Kolben (SK-Kolben), die in einem Gehäuse hintereinander angeordnet sind und mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung stehende Druckräume begrenzen, an die mittels einer ersten und einer zweiten Ventileinrichtung absperrbare hydraulische Leitungen angeschlossen sind, mit einem Wegsimulator, der durch einen eine Simulatorkammer begrenzenden, mit einer Simulatorfeder zusammenwirkenden Simulatorkolben gebildet wird, der mittels einer hydraulischen Verbindung mit dem im ersten Druckraum eingesteuerten Druck beaufschlagbar ist, sowie mit einer dritten Ventileinrichtung, die die vom ersten Druckraum zum Simulatorkolben führende hydraulische Verbindung absperrt bzw. freigibt und die durch eine Relativbewegung des zweiten Kolbens gegenüber dem Gehäuse betätigbar ist.

Eine derartige Betätigungseinheit ist z. B. aus der internationalen Patentanmeldung WO 99/32337 bekannt. Das Besondere an der vorbekannten Betätigungseinheit besteht darin, daß die Simulatorkammer eine in der die Kolben aufnehmenden Bohrung mündende Eingangsöffnung aufweist, und daß die dritte Ventileinrichtung im Ruhezustand des zweiten Kolbens die Simulatorkammer mit dem ersten Druckraum verbindet und bei der Bewegung des zweiten Kolbens aus dem Ruhezustand die Simulatorkammer von dem ersten Druckraum trennt. Als nachteilig wird bei der vorbekannten Betätigungseinheit insbesondere die Tatsache angesehen, daß bei der Betätigung eine fehlerhafte Funktion der dritten Ventileinrichtung nicht erkannt werden kann. Somit nimmt der Simulator Druckmittel­ volumen auf, so daß die Gefahr droht, daß die zur Betätigung des Hauptzylinders aufgebrachte Betätigungskraft sowie der von den Kolben zurückgelegte Weg nicht ausreichen, die gesetzlich geforderte Verzögerung zu gewährleisten.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Betätigungseinheit der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, die eine Feststellung des Zustands der dritten Ventileinrichtung in ihrer unbestätigten Stellung ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel zur Überprüfung der Funktion der dritten Ventileinrichtung vorgesehen sind.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, daß Mittel vorgesehen sind, die bei jeder Betätigung der Betätigungseinheit das Dichtelement der dritten Ventileinrichtung mit dem im ersten Druckraum eingesteuerten Druck beaufschlagen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß Mittel vorgesehen sind, die den im ersten Druckraum eingesteuerten Druck sowie den vom ersten Kolben zurückgelegten Weg erfassen und deren den genannten Größen entsprechende Signale einer elektronischen Steuereinheit zugeführt werden.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen 4 bis 11 aufgeführt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit im Axialschnitt; und

Fig. 2 eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Betätigungseinheit besteht im wesentlichen aus einem mittels eines nicht gezeigten Betätigungspedals betätigbaren, zweigleisigen Druckerzeuger bzw. Tandemhauptzylinder 1 sowie einem mit dem Hauptbremszylinder 1 zusammenwirkenden Pedalwegsimulator 30. Der in Fig. 1 dargestellte Tandemhauptzylinder 1 ist vorzugsweise als ein Plunger-Hauptbremszylinder ausgebildet.

Ein Hauptbremszylindergehäuse 10 weist in einer Bohrung 21 durch zwei Tauchkolben 2, 3 begrenzte, voneinander getrennte Druckräume 4, 5 auf, die mit einem drucklos ausgeführten, nicht gezeigten Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung stehen. An die beiden Druckräume (Primärdruckraum 4, Sekundärdruckraum 5) sind über nicht dargestellte, mittels Elektromagnetventile absperrbare hydraulische Verbindungen den Fahrzeugachsen zugeordnete hydraulische Radbremsen angeschlossen. Der erste, sowie der zweite Druckraum 4, 5 stehen jeweils mittels eines Druckmittelkanals 6, 7 mit dem Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung.

Wie Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, sind in den erwähnten Druckräumen 4, 5 eine erste sowie eine zweite Rückstellfeder 8, 9 angeordnet, die die Kolben 2, 3 entgegen deren Betätigungsrichtung vorspannen bzw. in der Ausgangsposition halten. Die erste Rückstellfeder 8 ist dabei vorzugsweise als eine gefesselte Feder definierter Länge ausgeführt. Im Primärdruckraum 4 ist ein zwei Dichtelemente 11, 12 tragender Ringkolben 22 angeordnet, der mit der Wandung der vorhin erwähnten Bohrung 21 einen Ringraum 13 begrenzt, der über einen senkrecht ausgebildeten Druckmittelkanal 14 mit dem Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung steht und somit drucklos ist. Die Anordnung des Ringkolbens 22 in der Bohrung 21 ist dabei vorzugsweise derart getroffen, daß er mit dem zweiten Tauchkolben 3 gekoppelt und somit synchron mit diesem verschiebbar ist. Außerdem ist an den Primärdruckraum 4 ein hydraulischer Raum 15 angeschlossen, der von einem Simulatorkolben 16 begrenzt ist. Der Simulatorkolben 16, der andererseits eine Simulatorkammer 17 begrenzt, bildet zusammen mit einer in der Simulatorkammer 17 angeordneten Simulatorfeder 18 den vorhin erwähnten Pedalwegsimulator 30, der beim Absperren der Druckräume 4, 5 dem Fahrer des Fahrzeuges das gewöhnliche Pedalgefühl vermittelt. Die Simulatorfeder 18 bestimmt dabei der Verlauf der Pedalcharakteristik, d. h., der Abhängigkeit der Pedalkraft vom Betätigungsweg.

Um beim Absperren der Druckräume 4, 5 eine Relativbewegung des ersten Tauchkolbens 2 gegenüber dem Hauptzylindergehäuse 10 zu ermöglichen, die ein Beaufschlagen des hydraulischen Raumes 15 mit dem aus dem ersten Druckraum 4 verdrängten Druckmittel­ volumen zur Folge hat, ist zwischen den beiden Räumen 4, 15 eine hydraulische Verbindung 14 vorgesehen, die im Falle einer Notbremsung unterbrochen bzw. abgesperrt werden muß. Die hydraulische Verbindung 14 ist im in Fig. 1 gezeigten Beispiel als eine Bohrung bzw. ein Kanal ausgebildet, mit dessen Mündungsbereich im Primärdruckraum 4 das vorhin erwähnte, am Ringkolben 12 angeordnete Dichtelement bzw. Dichtmanschette 11 zusammenwirkt. Der Mündungsbereich des Kanals 14 bildet zusammen mit der Dichtmanschette 11 eine dritte Ventileinrichtung. Durch die beschriebene Anordnung wird erreicht, daß beim abgesperrten zweiten Druckraum 5 das Druckmittel aus dem ersten Druckraum 4 in den hydraulischen Raum 15 verschoben werden kann. Dabei wirkt der im Primärdruckraum 4 bzw. im hydraulischen Raum 15 eingesteuerte hydraulische Druck auf die Dichtmanschette 11. Nicht gezeigte Meßmittel erfassen sowohl den im ersten Druckraum 4 eingesteuerten Druck als auch den vom ersten Tauchkolben 2 zurückgelegten Weg, wobei ihre Ausgangssignale einer ebenso nicht gezeigten elektronischen Steuereinheit zugeführt werden. Wenn die Dichtmanschette 11 defekt ist, kann das Druckmittel aus dem Primärdruckraum 4 über den drucklosen Raum 13 in den Druckmittelvorratsbehälter verdrängt werden. Demzufolge wird von der elektronischen Steuereinheit erkannt, daß der erste Tauchkolben 2 einen Weg zurückgelegt hat (das Betätigungspedal fällt durch), ohne daß eine signifikante Druckerhöhung in ersten Druckraum 3 erfolgte. Dadurch kann eine fehlerhafte Funktion der Dichtmanschette 11 zuverlässig erkannt werden. Bei einer Notbremsung, bei der die vorhin erwähnten Absperrventile offen bleiben, werden die beiden Tauchkolben 2, 3 verschoben, so daß die auf dem Ringkolben 12 angeordnete Dichtmanschette 11 die Mündung des Kanals 14 überfährt und die Verbindung zwischen dem Primärdruckraum 4 und dem hydraulischen Raum 15 unterbricht, so daß der Pedalsimulator 30 kein Druckmittelvolumen mehr aufnehmen kann und in den beiden Druckräumen 4, 5 ein hydraulischer Druck aufgebaut werden kann. Es ist auch denkbar, den Mündungsbereich der hydraulischen Verbindung 14 als eine Ringnut auszuführen, die derart bemessen ist, daß die Dichtmanschette 11 radial spannungsfrei verbaut ist. Dadurch werden im Brake-by-wire- Modus sowohl die Reibkräfte als Störgröße in der Kraft-Weg- Kennlinie als auch der Verschleiß der Dichtmanschette entfallen.

Der Aufbau der in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführung der Erfindung entspricht im wesentlichen dem, der im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurde. Bei der zweiten Ausführung ist der Hauptbremszylinder als ein Tandemhauptzylinder ausgebildet, dessen Druckräume 40, 50 über in den Kolben 20, 30 angeordnete Zentralventile 24, 25 mit Nachlaufräumen 26, 27 verbindbar sind, die mit einem nicht dargestellten Druckmittelvorrats­ behälter in Verbindung stehen. Der im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnte Ringkolben 22 wird hierbei durch eine axiale Verlängerung 28 des Sekundärkolbens 30 gebildet, während der drucklose Ringraum 13 mittels eines im Ringkolben 22 ausgebildeten Kanals 29 mit dem dem Sekundärdruckraum 50 zugeordneten Nachlaufraum 27 in Verbindung steht. Ansonsten entspricht die Funktionsweise dieser Ausführung der Funktionsweise der ersten Ausführung, so daß sich eine weitergehende Erklärung erübrigt.

Claims (11)

1. Betätigungseinheit für eine elektrohydraulische Bremsanlage vom Typ "Brake-by-wire" mit: einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren, durch eine erste Rückstellfeder vorgespannten. ersten Kolben (DK-Kolben) sowie einem durch eine zweite Rückstellfeder vorgespannten zweiten Kolben (SK-Kolben), die in einem Gehäuse hintereinander angeordnet sind und mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung stehende Druckräume begrenzen, an die mittels einer ersten und einer zweiten Ventileinrichtung absperrbare hydraulische Leitungen angeschlossen sind, mit einem Wegsimulator, der durch einen eine Simulatorkammer begrenzenden, mit einer Simulatorfeder zusammenwirkenden Simulatorkolben gebildet wird, der mittels einer hydraulischen Verbindung mit dem im ersten Druckraum eingesteuerten Druck beaufschlagbar ist, sowie mit einer dritten Ventileinrichtung, die die vom ersten Druckraum zum Simulatorkolben führende hydraulische Verbindung absperrt bzw. freigibt und die durch eine Relativbewegung des zweiten Kolbens gegenüber dem Gehäuse betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Überprüfung der Funktion der dritten Ventileinrichtung (11, 14) vorgesehen sind.

2. Betätigungseinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die bei jeder Betätigung der Betätigungseinheit das Schließelement (11) der dritten Ventileinrichtung (11, 14) mit dem im ersten Druckraum (4, 40) eingesteuerten Druck beaufschlagen.

3. Betätigungseinheit nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die den im ersten Druckraum (4, 40) eingesteuerten Druck sowie den vom ersten Kolben (2, 20) zurückgelegten Weg erfassen und deren den genannten Größen entsprechende Signale einer elektronischen Steuereinheit zugeführt werden.

4. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement (11) der dritten Ventileinrichtung auf einem Ringkolben (22) angeordnet ist, der sich bei der Betätigung der Betätigungseinheit mit dem den zweiten Druckraum (5, 50) begrenzenden Kolben (3, 30) synchron bewegt.

5. Betätigungseinheit nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (22) einen drucklosen Raum (13) begrenzt, der in der Betätigungsrichtung der Betätigungseinheit vor dem Schließelement (11) ausgebildet ist.

6. Betätigungseinheit nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß der drucklose Raum (13) mit einem Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung steht, der mit den Druckräumen (4, 5, 40, 50) verbindbar ist.

7. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das Schließelement (11) der dritten Ventileinrichtung (11, 14) als eine Dichtmanschette ausgeführt ist.

8. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (22 bzw. 28) mit dem den zweiten Druckraum (50) begrenzenden Kolben (30) einteilig ausgebildet ist.

9. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die die Kolben (20, 30) und Druckräume (40, 50) umfassende hydraulische Anordnung als ein Tandemhauptzylinder ausgeführt ist, wobei die Druckräume (40, 50) unter Zwischenschaltung von in den Kolben (20, 30) angeordneten Zentralventilen (24, 25) mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbindbar sind.

10. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die die Kolben (2, 3) und Druckräume (4, 5) umfassende hydraulische Anordnung als ein Tandemhauptzylinder ausgeführt ist, dessen Kolben (2, 3) als Tauchkolben ausgebildet sind.

11. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die die Kolben und Druckräume umfassende hydraulische Anordnung als ein Hybrid- Tandemhauptzylinder ausgeführt ist.