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Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugbremsanlage mit einem Pedalsimulator.
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Pedalsimulatoren werden überall dort benötigt, wo die Bremskraft einer Fahrzeugbremsanlage nicht mehr unmittelbar durch die vom Fahrer an einem Bremspedal aufgebrachte Betätigungskraft, sondern durch andere Energiequellen wie beispielsweise einen Elektromotor, einen Kompressor oder dergleichen erzeugt wird. Über den Pedalsimulator wird dem Fahrer beim Betätigen des Bremspedals eine haptische Rückmeldung in Form eines vorgegebenen Kraft-Weg-Verhaltens vermittelt, welche mit dem tatsächlichen Bremsverhalten der Fahrzeugbremsanlage korrespondiert, um dem Fahrer die Dosierung der Bremskraft zu erleichtern. Insbesondere kann mit dem vorgegebenen Kraft-Weg-Verhalten ein von herkömmlichen hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen gewohntes Bremsgefühl simuliert werden. Es ist jedoch auch möglich, Kraft-Weg-Kennlinien zu realisieren, die von dem bisher gewohnten Bremsgefühl abweichen.
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Eine Fahrzeugbremsanlage mit einem Pedalsimulator ist aus der
DE 10 2006 030 846 A1 bekannt. Die Bremsanlage ist dabei als Brake-by-wire System ausgebildet, so dass eine mechanische Rückfallebene, die es dem Fahrer ermöglichen würde, die von diesem physisch aufgebrachte Betätigungskraft mechanisch an die Radbremsen zu übertragen, nicht zur Verfügung steht. Dabei ist der Pedalsimulator als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet. Zwischen dem Kolben und dem Zylinder befindet sich eine Dichtung, die in Abhängigkeit des Drucks in der Kompressionskammer oder aber in Abhängigkeit einer Relativstellung zwischen dem Kolben und dem Zylinder ein Entweichen von Luft aus der Kompressionskammer ermöglicht, bei einem höheren Druck bzw. nach einem bestimmten Verschiebeweg hingegen absperrt. Ferner weist der Zylinder eine zweite Öffnung auf, die vom Kolben unbeeinträchtigt stets eine Verbindung zur Außenumgebung ermöglicht. Diese zweite Öffnung ist als Drosselöffnung ausgeführt. Durch Abstimmung der Öffnungsquerschnitte kann eine von der Geschwindigkeit der Bremspedalbetätigung abhängige Kraft-Weg-Kennlinie eingestellt werden. In der
DE 10 2006 030 846 A1 wird weiterhin vorgeschlagen, die zweite Öffnung mit einem kontinuierlich verstellbaren Verschlusselement wie zum Beispiel einer Blende oder dergleichen. zu versehen, um einen variablen Öffnungsquerschnitt zur Außenumgebung zu ermöglichen. Insbesondere kann die Öffnungsweite des Verschlusselements in Abhängigkeit der Signale eines Kraftsensors und/oder eines Linearmessensors, der die Stellung des Kolbens erfasst, gesteuert werden. Dies dient dazu, eine geregelte Drosselwirkung zur Kennlinienvariation zu ermöglichen.
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Eine weitere Fahrzeugbremsanlage mit einem Pedalsimulator wird in der
DE 197 57 996 A1 offenbart. Die Fahrzeugbremsanlage ist wiederum ein Brake-by-wire System, während der Pedalsimulator als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist. Zur Bereitstellung einer nichtlinearen, progressiven Reaktionskraft durch dem Pedalsimulator ist am Zylinder eine Drosselöffnung vorgesehen, die in einer ersten Stellung des Kolbens eine Verbindung der Kompressionskammer mit der Außenumgebung bereitstellt, welche nach einem bestimmten Verschiebeweg des Kolbens jedoch unterbrochen wird, so dass bei einem weitergehenden Verschieben des Kolbens das in der Kompressionskammer verbleibende Volumen immer komprimiert wird. Hierdurch wird ein zunächst weiches Ansprechen des Bremspedals ermöglicht, da Luft aus der Kompressionskammer über die Drosselöffnung entweichen kann. Mit zunehmendem Verschiebeweg des Kolbens und dementsprechend zunehmender Bremspedalbetätigung steigt die Reaktionskraft progressiv an, da ein Entweichen von Luft über die Drosselöffnungen nicht mehr möglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugbremsanlage mit einem Pedalsimulator zu schaffen, die es ermöglicht, in einer Notsituation eine vom Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft mechanisch vom Bremspedal an die Radbremsen zu übertragen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugbremsanlage gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage umfasst ein Bremspedal sowie Radbremsen, eine Kraftübertragungseinrichtung zur mechanischen Kopplung des Bremspedals mit den Radbremsen, und einen Pedalsimulator, der eine Kompressionskammer und eine Einrichtung zur Verminderung des Raumvolumens der Kompressionskammer infolge einer Bremspedalbetätigung aufweist, sowie ein ansteuerbares Ventil, über das die Kompressionskammer mit der Außenumgebung koppelbar und gegen die Außenumgebung absperrbar ist. Die Fahrzeugbremsanlage weist einen ersten Betriebsmodus auf, in dem das Bremspedal mit dem Pedalsimulator zusammenwirkt und von der Kraftübertragungseinrichtung entkoppelt ist, sowie einen zweiten Betriebsmodus, in dem das Bremspedal mit der Kraftübertragungseinrichtung gekoppelt und der Pedalsimulator deaktiviert ist. Für den ersten Betriebsmodus ist das Ventil geschlossen, für den zweiten Betriebsmodus hingegen offen.
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Dies ermöglicht die Kombination eines Pedalsimulators mit einer Fahrzeugbremsanlage mit mechanischer Rückfallebene. Im normalen Fahrbetrieb wird durch Schließen des Ventils der Pedalsimulator aktiviert. Kommt es zu einer Störung, wird bei geöffnetem Ventil der Pedalsimulator überbrückt. Das Volumen in der Kompressionskammer kann dabei ungehindert zur Außenumgebung abströmen, so dass der Betätigungskraft des Fahrers kein merklicher Widerstand entgegenwirkt. Hierdurch kann die Betätigungskraft des Fahrers zur mechanischen Erzeugung einer Bremskraft über die Kraftübertragungseinrichtung weitestgehend verlustfrei ausgenutzt werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
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Vorzugsweise ist das Ventil im stromlosen Zustand offen, wobei die Kompressionskammer mit der Außenumgebung in Verbindung steht. Das Ventil wird lediglich während einer Bremsbetätigung geschlossen, so dass über dieses ein Gasaustausch mit der Außenumgebung möglich ist. Eine Alterung des Kompressionsmediums wird hierdurch vermieden, des Weiteren erfolgt kontinuierlich eine Anpassung an den Umgebungsluftdruck, z. B. bei Änderung der topographischen Höhenlage. Bei einem Ausfall der Stromversorgung, der bei einer Fahrzeugbremsanlage mit elektromechanischem Bremskrafterzeuger zu einem Ausfall desselben führen würde, steht automatisch die mechanische Rückfallebene zur Verfügung.
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Das Ventil kann beispielsweise als elektrisches Magnetventil ausgeführt sein. Ein solches lässt sich platzsparend einbauen und ermöglicht ein hinreichend schnelles Öffnen und Schließen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wirkt das Ventil im bestromten Zustand als Rückschlagventil derart, dass dieses ein Durchströmen von der Kompressionskammer in Richtung der Außenumgebung absperrt, in Gegenrichtung hingegen öffnet. Dies begünstigt die Bremspedalrückstellung.
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In einer Ausführungsvariante weist der Pedalsimulator ein die Kompressionskammer begrenzendes Gehäuse auf, während die Einrichtung zur Verminderung des Raumvolumens der Kompressionskammer eine Membran oder einen Rollbalg umfasst. Die Bremspedalbetätigung kann über ein Betätigungsglied, das an der Membran bzw. dem Rollbalg befestigt ist, eingeleitet werden.
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Durch eine Membran oder einen Rollbalg lassen sich bei der Krafteinleitung durch das Betätigungsglied Querkraftkomponenten in gewissen Grenzen durch die elastischen Eigenschaften der Membran bzw. die Verformungseigenschaften des Rollbalgs ausgleichen, ohne dass hierfür Gelenke oder drehbare Lager erforderlich wären. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht damit einen Pedalsimulator, der sich durch einen besonders einfachen Aufbau auszeichnet und hinsichtlich des Einbaus am Fahrzeug sehr flexibel ist.
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Zudem wird eine hohe Konstanz des Kraft-Weg-Verhaltens über die Lebensdauer der Bremse erzielt, da reibungsbedingte Dichtungs- und Leckageprobleme vermieden werden.
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Bevorzugt weist das Gehäuse außerhalb der Kompressionskammer einen Führungsabschnitt auf, gegen den die Membran bzw. der Rollbalg in der Ausgangsstellung anliegt. Hierdurch wird ein definiertes Verformungsverhalten der Membran bzw. des Rollbalg gewährleistet und ein seitliches Ausweichen vermieden. Letzteres ist insbesondere dann von Vorteil, wenn sich die Krafteinleitungsrichtung während der Bremspedalbetätigung verändert. Dies kann beispielsweise dann auftreten, wenn der Pedalsimulator über eine Druckstange mit einem Pedalhebel ohne Ausgleichsgelenk gekoppelt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bildet der Führungsabschnitt eine Kammer, die durch die Membran bzw. den Rollbalg von der Kompressionskammer getrennt und über eine oder mehrere Öffnungen mit der Außenumgebung verbunden ist. Die Öffnung bzw. Öffnungen sind dabei derart dass diese in der Ausgangsstellung durch die Membran bzw. den Rollbalg abgesperrt sind, bei komprimierter Kompressionskammer hingegen freigegeben sind. Bei einer Bremspedalbetätigung entsteht infolge der Bewegung der Membran bzw. des Rollbalgs in der durch den Führungsabschnitt gebildeten Kammer ein Unterdruck gegenüber der Außenumgebung. Hierdurch strömt Luft von außen durch die Öffnung bzw. Öffnungen in die Kammer des Führungsabschnitt nach. Durch die Wahl der Größe der Öffnung bzw. Öffnungen lässt sich eine pneumatische Dämpfung einstellen und damit das Pedalgefühl verbessern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine starre Platte in die Membran bzw. in den Rollbalg integriert, wobei das Betätigungsglied an der starren Platte angreift. Der Führungsabschnitt weist eine Durchgangsöffnung auf, durch die sich das Betätigungsglied erstreckt, wobei das Betätigungsglied radial zu der Durchgangsöffnung Spiel aufweist. Hierdurch wird eine stabile Anbindung des Betätigungsglieds an der Membran bzw. dem Rollbalg möglich. Das Betätigungsglied ist dabei nicht am Gehäuse geführt, sondern vielmehr in gewissen Grenzen winkelbeweglich, wodurch eine hohe Lebensdauer begünstigt wird und zusätzliche Gelenke und Führungen entfallen können.
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Über das ansteuerbare Ventil kann im ersten Betriebsmodus durch Umschalten des Ventils in Abhängigkeit z. B. der Bremspedalstellung der Kraft-Weg-Verlauf des Pedalsimulators flexibel eingestellt werden. In einer ersten Ausführungsform kann ein Öffnen und Schließen des Ventils in Abhängigkeit der Bremspedalstellung und des ermittelten Umgebungsdrucks derart erfolgen, dass bei geringem Umgebungsdruck das Ventil bezogen auf die Bremspedalstellung früher geschlossen wird als bei höherem Umgebungsdruck. Bei geringem Umgebungsdruck wird somit die pneumatische Feder früher zugeschaltet, als bei hohen Umgebungsdruck. Hierdurch lässt sich der Kraft-Weg-Verlauf des Pedalsimulators unabhängig von der topographischen Höhenlage im Wesentlichen konstant halten, so dass sich für den Fahrer der Bremseindruck nicht verändert. Mittel zur Ermittlung des Umgebungsdrucks sind an modernen Kraftfahrzeugen im Zusammenhang mit der Ansteuerung des Verbrennungsmotors in der Regel vorhanden, so dass diese keinen apparativen Zusatzaufwand bedeuten. In einer zweiten Ausführungsform kann bei einem sportlich abgestimmten Fahrzeug das Schließen des Ventils bereits bei geringeren Pedalwinkeln als bei einem komfortabel abgestimmten Fahrzeug erfolgen um so eine Anpassung der Kraft-Weg-Kennung an den Fahrzeugcharakter zu erzeugen. Bevorzugt kann dieses in Abhängigkeit der Schaltstellung eines Auswahltasters (Sporttaster) erfolgen.
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In einer alternativen Ausführungsvariante ist anstelle der Membran oder des Rollbalgs ein Kolben vorgesehen, der in einem Gehäuse bewegbar geführt ist, um in Abhängigkeit der Bremspedalbetätigung die Kompressionskammer zu komprimieren. Durch eine entsprechende Betätigung des ansteuerbaren Ventils kann im ersten Betriebsmodus der Kennlinienverlauf des Pedalsimulators sehr flexibel eingestellt werden. Eine entsprechende Kolben-Zylinder-Einheit wird bevorzugt in Kunststoff ausgeführt und ist damit sehr leicht. Sowohl der Kolben als auch das Gehäuse bzw. der Zylinder können Spritzgussteile sein. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Fertigung.
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Vorzugsweise weist das Gehäuse eine oder mehrere Öffnung auf, welche die Kompressionskammer mit der Außenumgebung verbinden, wobei die Öffnung bzw. Öffnungen derart angeordnet sind, dass die Verbindung der Kompressionskammer zur Außenumgebung nach einem definierten Verschiebeweg des Kolbens aus der Ausgangsstellung heraus durch den Kolben unterbrochen wird. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein weiches Ansprechen erzielt werden, da über einen gewissen anfänglichen Bewegungsweg des Bremspedals die Wirkung der pneumatischen Feder ausgeschaltet oder allenfalls gering ist.
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Prinzipiell ist es möglich, die Funktion einer solchen Öffnung über das vorstehend genannte Ventil darzustellen, so dass eine solche Öffnung auch entfallen kann. Durch Kombination mit dem vorstehend genannten Ventil lässt sich das Kraft-Weg-Verhalten noch flexibler gestalten.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zur Ermittlung des Umgebungsdrucks vorgesehen. Zudem ist die Lage der Öffnung bzw. Öffnungen zum Verschiebeweg des Kolbens in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks derart verstellbar, dass bei geringerem Umgebungsdruck die Öffnung bzw. Öffnungen früher geschlossen werden als bei höherem Umgebungsdruck. Hierdurch ist ein barometrischer Höhenausgleich möglich, so dass das Pedalgefühl unabhängig vom Umgebungsdruck bzw. der topographischen Höhenlage des Fahrzeugs gleich bleibt. Der Umgebungsdruck ist an Kraftfahrzeugen im Zusammenhang mit der Ansteuerung des Verbrennungsmotors bekannt, so dass zur Ermittlung derselben kein apparativer Mehraufwand entsteht.
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Weiterhin kann an einer der Kompressionskammer abgewandten Seite des Kolbens eine zweite Kammer gebildet sein, die zur Außenumgebung einen definierten Drosselquerschnitt aufweist. Wird der Kolben aus der Ausgangsstellung heraus bewegt, strömt Luft über den definierten Profilquerschnitt in die zweite Kammer nach. Hierdurch kann auf besonders einfache Art und Weise die Funktion eines zusätzlichen Dämpfers bereitgestellt werden, dessen Dämpfungseigenschaften über den Drosselquerschnitt beeinflusst werden können. Ein separater Pedaldämpfer wird so überflüssig oder kann zumindest kleiner ausgelegt werden. Bevorzugt wird nur in Betätigungsrichtung des Bremspedals eine Drosselung eingestellt, während in Richtung Loslassen des Bremspedals die Drosselwirkung möglichst gering sein sollte.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Pedalsimulator eine Rückstellfedereinrichtung zur Rückstellung der Einrichtung zur Verminderung des Raumvolumens der Kompressionskammer in eine Ausgangsstellung. Die Rückstellfedereinrichtung weist vorzugsweise eine in der Kompressionskammer angeordnete vorgespannte Druckfeder auf. Hierdurch wird gewährleistet, dass nach einer Bremspedalbetätigung der Pedalsimulator und damit das Bremspedal selbsttätig in ihre Ausgangsstellung zurückkehren. Die Anordnung in der Kompressionskammer ist dabei besonders platzsparend. Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, eine Feder zwischen dem Gehäuse und dem Betätigungsglied einzugliedern, um eine selbsttätige Rückführung in die Ausgangsstellung zu bewirken.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Pedalsimulator nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der Pedalsimulator in seiner Ausgangsstellung dargestellt ist,
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2 eine weitere Ansicht des Pedalsimulators aus 1 im komprimierten Zustand,
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3 eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels, bei dem eine zusätzliche Rückstellfeder vorgesehen ist,
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4 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Pedalsimulator nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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5 eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels,
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6 einen Pedalsimulator nach einem dritten Ausführungsbeispiel mit Höhenanpassung,
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7 Diagramme a und b zur Veranschaulichung der Ventilansteuerung und der zugehörigen Betätigungskraft am Bremspedal in Abhängigkeit des Pedalwegs zur Höhenanpassung, und in
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8 eine schematische Ansicht einer weiteren Fahrzeugbremsanlage nach einem vierten Ausführungsbeispiel, bei der ein Pedalsimulator als Sollwertgeber für ein Brake-by-wire System dient.
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Das erste Ausführungsbeispiel zeigt eine Fahrzeugbremsanlage 1 mit einem elektromechanischen Bremskrafterzeuger 2, der zwischen einem Bremspedal 3 und einem Tandem-Hauptbremszylinder 4 angeordnet ist. An den Hauptbremszylinder 4 ist eine ESP-Hydraulikeinheit 5 bekannter Bauart angeschlossen, um einen Bremsdruck an den Radbremsen 6 eines Kraftfahrzeugs radindividuell einzustellen.
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Der Bremskrafterzeuger 2 wird in Abhängigkeit einer Betätigung des Bremspedals 3 angesteuert, um eine Bremskraft bereitzustellen. Hierzu wird die Stellung des Bremspedals 3 mittels eines Stellungssensors 7 erfasst. Vorliegend ist als Stellungssensor 7 ein Drehwinkelgeber vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, die Bremspedalstellung mittels eines linearen Wegsensors zu erfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Betätigungskraft F mittels eines Kraftsensors ermittelt und zur Ansteuerung des Bremskrafterzeugers 2 herangezogen werden.
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Zur Erzeugung der Bremskraft dient ein elektrischer Antriebsmotor 8. Zwischen dem Antriebsmotor 8 und einem Primärkolben 9 des Hauptbremszylinders 4 ist eine mechanische Getriebeeinrichtung 10 vorgesehen, welche die Rotationsbewegung des Antriebsmotors 8 in eine Translationsbewegung des Primärkolbens 9 übersetzt, um entsprechend der Bremspedalbetätigung einen Bremsdruck für die ESP-Hydraulikeinheit 5 vorzugeben.
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Bei der dargestellten Fahrzeugbremsanlage dient das Bremspedal 3 im Normalbetrieb lediglich als Signalgeber. Die vom Fahrer erzeugte Betätigungskraft F wird lediglich dazu genutzt, um über den Stellungssensor 7 und/oder einen gegebenenfalls vorhandenen Kraftsensor ein Ansteuersignal für den Bremskrafterzeuger 2 bereitzustellen. Eine mechanische Kopplung mit dem hydraulischen System der ESP-Hydraulikeinheit 5 ist dabei im Falle eines intakten Bremskrafterzeugers 2 nicht gegeben.
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Um dem Fahrer bei einer Bremspedalbetätigung die Dosierung der Bremskraft zu erleichtern, umfasst die Fahrzeugbremsanlage 1 einen Pedalsimulator 11, der mit dem Bremspedal 3 gekoppelt ist. Der Pedalsimulator 11 erzeugt bei einer Bremspedalbetätigung einen der Betätigung entgegengerichteten Widerstand nach einer vorgegebenen Kraft-Weg-Kennlinie. Die Kraft-Weg-Kennlinie ist derart konfiguriert, dass der Fahrer mit zunehmender Betätigungskraft einen größeren Widerstand spürt. Diese haptische Rückmeldung korreliert stark mit der über den Bremskrafterzeuger 2 erzeugten Bremskraft und entspricht im Wesentlichen dem von herkömmlichen hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen bekannten Bremsgefühl.
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Der Pedalsimulator 11 des Ausführungsbeispiels kann in einer Brake-by-wire Bremsanlage zum Einsatz kommen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist gleichwohl eine mechanische Rückfallebene vorgesehen, die bei einem Ausfall des Bremskrafterzeugers 2 gestattet, die Betätigungskraft F des Fahrers an dem Hauptbremszylinder 4 zur Wirkung zu bringen und dadurch einen Bremsdruck zu erzeugen. Hierzu ist zwischen dem Bremspedal 3 und dem Bremskrafterzeuger 2 eine Koppelstange 12 angeordnet, die jedoch im normalen Betrieb bei einer Betätigung des in Bremspedals 3 kraftfrei ist. Die Koppelstange 12 ist in einer Linearführung 13 eines auf den Primärkolben 9 des Hauptbremszylinders 4 einwirkenden Druckkörpers 14 des Bremskrafterzeugers 2 aufgenommen, weist jedoch zu dem Bremskrafterzeuger 2 axial einen Spalt s auf. Bei einer Bremspedalbetätigung wird der Druckkörper 14 durch den elektrischen Antriebsmotor 8 verlagert, so dass der Spalt s trotz Bewegung der Koppelstange 12 bestehen bleibt. Fällt der Antriebsmotor 8 aus, wird bei einer Bremspedalbetätigung der Spalt s überwunden, so dass die Koppelstange 12 auf den Druckkörper 14 und dieses wiederum auf den Primärkolben 9 des Hauptbremszylinders 4 drückt. Dabei bilden die Koppelstange 12, der Druckkörper 14, der Hauptbremszylinder 4 und die Hydraulikeinheit 5 eine mechanische Kraftübertragungseinrichtung zwischen dem Bremspedal 3 und den Radbremsen 6.
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Um über die Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs das Bremsgefühl konstant zu halten, kann der Pedalsimulator 11 in der nachfolgend näher erläuterten Art und Weise ausgebildet werden.
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1 zeigt den Pedalsimulator 11 in seiner Ausgangsstellung, bei der die Betätigungskraft F am Bremspedal 3 null ist. 2 zeigt den Pedalsimulator 11 hingegen bei niedergedrücktem Bremspedal 3.
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Der Pedalsimulator 11 umfasst ein Gehäuse 15, das eine Kompressionskammer 16 ausbildet. Die Kompressionskammer 16 ist durch eine Einrichtung 17 begrenzt, welche es ermöglicht, bei einer Bremspedalsbetätigung das Raumvolumen der Kompressionskammer 16 zu verringern und damit deren Inhalt zu verdichten. Dazu ist die Einrichtung 17 mit dem Bremspedal 3 mittels eines Betätigungsglieds 18 mechanisch gekoppelt. Die Kopplung kann beispielsweise mittels eines Gestänges erfolgen. In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels ist es jedoch auch möglich, die Bremspedalbetätigung hydraulisch auf die Einrichtung 17 zu übertragen, beispielsweise bei Fahrzeugbremsanlagen, bei denen das Bremspedal 3 mechanisch auf einen Hauptbremszylinder 4 durchgeschaltet ist.
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Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 16 zur Verminderung des Raumvolumens der Kompressionskammer 16 eine Membran 19, die aus elastischen Kunststoff, Gummi oder Kautschuk hergestellt ist und eine Seite der Kompressionskammer 16 begrenzt. Anstelle einer Membran 19 kann auch ein Rollbalg vorgesehen sein. Die Membran 19 ist am Rand 20 eines ersten Abschnitts 21 des starren Gehäuses 15 befestigt und abgedichtet, welches die restlichen Seiten der Kompressionskammer 16 ausbildet. Aufgrund der Flexibilität der Membran 19 kann der Querschnitt des ersten Abschnitts 20 bzw. der Kompressionskammer 16 verhältnismäßig frei gewählt werden, wodurch sich für das Gehäuse 15 ein großer Gestaltungsspielraum ergibt. In die Membran 19 ist eine starre Platte 22 integriert, an der ein Betätigungsglied 18 in Form einer Verbindungsstange anschließt. Diese Verbindungsstange ist über ein Gelenk 23 an das Bremspedal 3 angekoppelt. Wie ein Vergleich der 1 und 2 zeigt, resultiert aus der Bewegung des Bremspedals 3 eine Winkelbewegung des Betätigungsglieds 18, die durch die Flexibilität der Membran 19 ohne nachteilige Auswirkungen auf die Dichtigkeit des Anschlusses an die Kompressionskammer 16 ausgeglichen wird.
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In der in 1 dargestellten Ausgangsstellung ist die Membran 19 abschnittsweise an dem Gehäuse 15 geführt. Hierzu weist dieses einen Führungsabschnitt 24 auf. Der Führungsabschnitt 24 ist an dem Rand 20 des ersten Abschnitts 21 befestigt und liegt dort dicht gegen einen Randabschnitt der Membran 19 an. Über den Führungsabschnitt 24 wird gewährleistet, dass die Membran 19 bei einer Belastung bzw. Druckerhöhung in der Kompressionskammer 16 nicht seitlich ausweichen kann. Der Führungsabschnitt 24 kann als einfacher Rohrabschnitt ausgebildet sein, der auf Seiten des Bremspedals 3 offen ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird durch den Führungsabschnitt 24 jedoch eine von der Kompressionskammer 16 separate Kammer 25 gebildet, die in Richtung des Bremspedals 3 konisch verjüngt sein kann und eine Durchgangsöffnung 26 für das Betätigungsglied 18 bzw. die Verbindungsstange ausbildet. Die Durchgangsöffnung 26 weist zu dem Betätigungsglied 18 bzw. der Verbindungsstange radial Spiel auf, um die oben erwähnte Winkelbewegung zu ermöglichen, ohne dass das Betätigungsglied 18 an dem Führungsabschnitt 24 anschlägt.
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An dem Führungsabschnitt 24 können zusätzlich zu der Durchgangsöffnung 26 eine oder mehrerer Öffnungen 27 ausgebildet sein, welche die Kammer 25 mit der Außenumgebung verbinden und zumindest in der Ausgangsstellung durch die Membran 19 verschlossen sind, nach einer gewissen Verformung derselben infolge einer Bremspedalbetätigung jedoch freigegeben werden, wie dies in 2 gezeigt ist. Wird die Membran 19 verformt, entsteht in der Kammer 25 je nach Betätigungsgeschwindigkeit ein Unterdruck, so dass Umgebungsluft über die Durchgangsöffnung 26 und die weiteren Öffnungen 27 in die Kammer 25 nachströmen kann. Durch Wahl der Größe dieser Öffnungen 26 und 27 kann eine pneumatische Dämpfung erreicht werden, die ein gutes Pedalgefühl begünstigt. Zudem kann durch Abstimmung der Öffnungsquerschnitte untereinander und/oder durch Wahl der Lage der weiteren Öffnungen 27 eine Feinabstimmung der pneumatischen Dämpfung erfolgen.
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An der Kompressionskammer 16 ist weiterhin ein ansteuerbares Ventil 28 angeordnet, über das die Kompressionskammer 16 je nach Schaltstellung des Ventils 28 mit der Außenumgebung verbunden oder gegenüber dieser abgesperrt werden kann. Das Ventil 28 befindet sich an einer Stelle der Kompressionskammer 16, die von der Membran 19 nicht erreicht wird. Durch Öffnen und Schließen desselben kann das Luftvolumen in der Kompressionskammer 16 reguliert und damit Einfederverhalten des Pedalsimulators 11 eingestellt werden. Das Ventil 28 ist so angesteuert, dass dieses im stromlosen Zustand offen ist. Vorzugsweise wird das Ventil 28 so lange offen gehalten, solange keine Bremsabsicht erkennbar ist. Durch diese Ankopplung des Luftvolumens in der Kompressionskammer 16 an die Umgebungsluft wird eine Alterung des Kompressionsmediums vermieden. Zudem wird der Luftdruck innerhalb der Kompressionskammer so kontinuierlich an den Umgebungsdruck angeglichen. Für eine Bremsbetätigung wird das Ventil 28 geschlossen. Dies kann beispielsweise bereits dann erfolgen, wenn der Fahrer das Gaspedal loslässt. Denkbar ist auch, ein Schließsignal dann zu erzeugen, wenn der Fahrer das Bremspedal 3 betätigt oder dieses einen bestimmten Betätigungsweg zurückgelegt hat. Über den Schließschaltpunkt kann die Masse der in der Kompressionskammer eingeschlossenen Luft, welche als Gasfeder wirkt, und damit das Einfederverhalten des Pedalsimulators 11 beeinflusst werden.
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Während des Komprimierens der Luft in der Kompressionskammer 16 kann durch Öffnungsimpulse des Ventils 28 Druck abgebaut werden. Hierdurch ist es möglich, den Druckanstieg in der Kompressionskammer zu beeinflussen und damit bei Bedarf die Kraft-Weg-Kennlinie des Pedalsimulators 11 modifizieren.
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Durch gezielte Ansteuerung des Ventils 28 kann ferner eine Höhenanpassung des Pedalsimulators 11 vorgenommen werden, so dass eine gewünschte Kraft-Weg-Kennlinie unabhängig von der topographischen Höhenlage im Wesentlichen gleich bleibt. Aufgrund des mit zunehmender Seehöhe abfallenden Umgebungsdrucks verringert sich die Masse der in der Kompressionskammer befindlichen Luft, so dass ohne Gegenmaßnahmen das Bremspedal 3 mit zunehmender Seehöhe weicher wird. 7a zeigt anhand einer Kennlinie 1 den Kraft-Weg-Verlauf auf Meereshöhe sowie anhand einer Kennlinie 2 den weicheren Kraft-Weg-Verlauf im Hochgebirge. Wird mit zunehmender Seehöhe das Ventil 28 früher geschlossen, wie dies in 7b durch die Vorverlegung des Schaltpunkts von A nach B dargestellt ist, kann die Kennlinie 2 in Richtung der Kennlinie 1 verlagert werden, wie dies durch Kennlinie 3 in 7a angedeutet ist.
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Für eine entsprechende Ansteuerung des Ventils 28 ist es erforderlich, den Umgebungsdruck zu kennen. Bei modernen Kraftfahrzeugen erfordert dies jedoch keinen zusätzlichen Aufwand, da der Umgebungsdruck für die Regelung des Verbrennungsmotors benötigt wird und damit am Fahrzeug zur Verfügung steht. Selbstverständlich kann der Umgebungsdruck auch mit einem eigenen Drucksensor gemessen werden. Zudem kann aus GPS-Signalen beispielsweise in Verbindung mit einem Navigationssystem eine Höheninformation gewonnen und aus dieser mittels der barometrischen Höhenformel der Umgebungsdruck hinreichend genau bestimmt werden.
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Wie bereits angedeutet, ist das Ventil 28 im stromlosen Zustand offen und wird durch ein Bestromen geschlossen. Durch das Schließen des Ventils 28 wirkt die Kompressionskammer 16 als Gasfeder. Zusätzlich zu diesem vorstehend erläuterten ersten Betriebsmodus der Bremsanlage wird über das Ventil ein zweiter Betriebsmodus ermöglicht, der bei einer Systemstörung wirksam wird. Bei fehlender Bestromung bleibt das Ventil 28 während einer Bremspedalbetätigung offen, so dass in der Kompressionskammer 16 befindliche Luft ohne merklichen Widerstand ausgeschoben wird. Die Betätigungskraft F des Fahrers steht daher für die mechanische Rückfallebene ohne große Verluste zur Verfügung, da über die Kompressionskammer kein Widerstand aufgebaut wird. Das Ventil 28 ist vorliegend ein elektrisches Magnetventil. Jedoch sind auch andere Ventiltypen einsetzbar. Wie 1 und 2 zeigen, kann die Schließstellung so ausgestaltet sein, dass Luft zwar nicht aus der Kompressionskammer zur Außenumgebung abströmen kann, ein Durchströmen in Gegenrichtung jedoch möglich ist. Bei der Kompression erwärmt sich die komprimierte Luft (adiabatische Kompression) in der Kompressionskammer 16. Bei längerer Betätigung des Bremspedals 3 kühlt sich die Luft innerhalb der Kompressionskammer 16 wieder ab, indem sie thermische Energie an die Umgebung abgibt. Beim Loslassen des Bremspedals 3 würde dieses trotz Rückstellfeder 29 nicht mehr vollständig oder nur zeitverzögert in die ungebremste Stellung zurückgehen. Bei Druckgleichheit zwischen Kompressionskammer 16 und Umgebung erlaubt das Ventil 28 nun einen Luftstrom von der Umgebung in die Kompressionskammer 16 hinein und gleicht diesen Effekt so aus. Die Rückstellung des Bremspedals 3 wird begünstigt.
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Zur Rückstellung der Membran 19 in die Ausgangsstellung ist eine Rückstellfedereinrichtung vorgesehen, welche etwaige Reibungsverluste überwindet. Darüber hinaus dient die Rückstellfedereinrichtung dazu, die Membran 19 und das Bremspedal 3 in der Ausgangsstellung zu halten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierzu eine vorgespannte Rückstellfeder 29 in der Kompressionskammer 16 angeordnet. Die Rückstellfeder 29 stützt sich vorzugsweise an der steifen Platte 22 ab und wird bei einer Bremspedalbetätigung weiter zusammengedrückt.
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Der Einsatz eines solchen Pedalsimulators 11 ist insbesondere bei Fahrzeugen zweckmäßig, welche mit einem Elektroantrieb ausgestattet sind, sei es als Hybridfahrzeug mit einer Kombination aus Elektro- und Verbrennungsmotor oder als reines Elektrofahrzeug. Bei einer Bremsung wird über den Elektroantrieb versucht, kinetische Energie in elektrische Energie zu verwandeln, um diese z. B. für einen späteren Beschleunigungsvorgang zu nutzen. Zur optimalen Rekuperation wird daher bei einer Bremsung zunächst der Elektroantrieb genutzt, während möglichst wenig mit den Radbremsen verzögert wird. Da Elektroantriebe nicht beliebige Leistungen rekuperieren können, wird in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit ein Überblenden zwischen elektrischer Abbremsung und Reibungsbremsung über die Radbremsen vorgenommen. Mit der vorstehend erläuterten Konfiguration wird vermieden, dass solche Überblendvorgänge am Bremspedal spürbar sind.
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3 zeigt eine Abwandlung des vorstehend erläuterten Pedalsimulators 11, die sich von dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich darin unterscheidet, dass die Rückstellfedereinrichtung eine zusätzliche Feder 30 umfasst, die in vorgespanntem Zustand zwischen dem Gehäuse 15 und dem Betätigungsglied 18 eingebaut ist. Die zusätzliche Feder 30 ist koaxial zu dem Betätigungsglied 18 angeordnet und stützt sich mit einem Ende außenseitig an dem Führungsabschnitt 24 ab. Das andere Ende ist beispielsweise an einem Kragen 31, der an dem Betätigungsglied 18 festgelegt ist, abgestützt.
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Für die Einstellung des Kraft-Weg-Verlaufs des Pedalsimulators 11 bestehen damit folgende Einstellmöglichkeiten. Über die Rückstellfedereinrichtung, insbesondere die Federkonstante und die Vorspannkraft, sowie den Schaltpunkt des Ventils 28 lässt sich das Ansprechverhalten des Bremspedals 3 bei geringen Betätigungskräften F einstellen. Über das Volumen der Kompressionskammer 16 wird vor allem die Progressivität des Kraftanstiegs bei größeren Betätigungskräften F vorgegeben, wobei durch Öffnungsimpulse für das Ventil 28 zusätzliche Modifikationsmöglichkeiten bestehen.
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Von dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel sind zahlreiche Abwandlungen möglich. Insbesondere kann der dargestellte Pedalsimulator 11 nicht nur bei Bremsanlagen mit einer mechanisch-hydraulischen Rückfallebene zum Einsatz kommen, sondern auch bei sogenannten Brake-by-wire Systemen, welche eine solche mechanisch-hydraulische Rückfallebene nicht aufweisen. Dort wird vielmehr durch Redundanzen einem Systemausfall vorgebeugt.
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4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugbremsanlage 1', die sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Ausgestaltung und Anordnung des Pedalsimulators 11' unterscheidet. Für alle weiteren Komponenten wird auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen.
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Der Pedalsimulator 11' des zweiten Ausführungsbeispiels umfasst ein Gehäuse 15' mit einer Kompressionskammer 16', die durch einen in dem Gehäuse 15' gleitbewegbar geführten Kolben 32' komprimierbar ist. Der Kolben 32' weist eine Kolbendichtung 33' auf, die in allen Betriebstellungen des Kolbens 32' gegen die Innenwand 34' des Gehäuses 15' abdichtet.
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An den Kolben 32' ist ein Betätigungsglied 18' in Form einer Verbindungsstange über ein Gelenk 35' angekoppelt, um die Kolbendichtung 33' zu entlasten. Das Betätigungsglied 18' ist über ein weiteres Gelenk 23' mit dem Bremspedal 3 verbunden. Zusätzlich zur Stellungserfassung am Bremspedal 3 kann auch die Stellung des Kolbens 32' mittels eines Sensors 7a' erfasst und zur Ansteuerung des Bremskrafterzeugers 2 herangezogen werden.
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Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt die Anbindung an das Bremspedal 3 oberhalb eines Schwenklagers 36' desselben. Beispielsweise kann der Pedalsimulator 11' in einen nicht näher dargestellten Lagerbock des Bremspedals 3 integriert sein. Es ist jedoch auch möglich, wie in 5 gezeigt, den Pedalsimulator 11' im Bereich der Koppelstange 12 des ersten Ausführungsbeispiels einzugliedern. In diesem Fall ist die Koppelstange 12' an den Kolben 32' bzw. im Fall des ersten Ausführungsbeispiels an die Membran 19 bzw. Platte 22 angeschlossen und erstreckt sich durch das Gehäuse 15 bzw. 15' hindurch zu dem Bremskrafterzeuger 2.
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Der Pedalsimulator 11' des zweiten Ausführungsbeispiels umfasst weiterhin eine Rückstellfedereinrichtung zur Rückstellung des Kolbens 32' in die in 4 gezeigte Ausgangsstellung. Hierzu ist in der Kompressionskammer 16' eine vorgespannte Rückstellfeder 29' angeordnet, die gegen den Kolben 32' und gegen eine diesem gegenüberliegende Stirnwand des Gehäuses 15' abgestützt ist.
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Weiterhin ist ein schaltbares Ventil 28', beispielsweise ein elektrisches Magnetventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, vorgesehen, das die Kompressionskammer 16' je nach Schaltzustand mit der Außenumgebung verbindet oder gegenüber dieser absperrt. Das Ventil 28' sitzt vorzugsweise an einer Stelle der Kompressionskammer 16', die von dem Kolben 32' nicht oder lediglich in einer Extremstellung erreicht wird. Zusätzlich zu dem Ventil 28' weist das Gehäuse 15' mindestens eine ungeschaltete Öffnung 37' auf, welche die Kompressionskammer 16' mit der Außenumgebung verbindet. Diese Öffnung bzw. Öffnungen 37' sind derart angeordnet, dass die Verbindung der Kompressionskammer 16' zur Außenumgebung nach einem definierten Verschiebeweg des Kolbens 32' aus der Ausgangsstellung heraus durch den Kolben 32' unterbrochen wird.
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Bei einer Normalbremsung arbeitet der Pedalsimulator 11' wie folgt. Bei unbetätigtem Bremspedal 3 wird dieses durch die Rückstellfedereinrichtung, vorliegend die Feder 29' in die in 4 dargestellte Ausgangsstellung gedrückt, die durch einen nicht näher dargestellten mechanischen Anschlag vorgegeben sein kann. Sobald ein Bremswunsch des Fahrers erkannt wird, beispielsweise weil dieser das Gaspedal loslässt oder das Bremspedal betätigt oder dieses eine bestimmte Betätigungsstellung erreicht, wird das Ventil 28' bestromt und schaltet in die gesperrte Stellung. Durch die Betätigung des Bremspedals 3 wird die Feder 29' zusammengedrückt und parallel hierzu die Luft innerhalb des Gehäuses 15' komprimiert. Durch die Gaskompression ergibt sich ein progressiver Anstieg der Fußkraft über dem Pedalweg. Dieser Kraft-Weg-Verlauf kann, wie bereits oben erläutert, durch den Schließschaltpunkt des Ventils 28' eingestellt werden.
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Sollte der Kraftanstieg am Anfang des Pedalwegs zu stark sein, kann über eine oder mehrere Öffnungen 37' der anfängliche Druckanstieg gemindert werden. Dies lässt sich über den Öffnungsquerschnitt der Öffnungen 37' beeinflussen. Nach einem Überfahren der Öffnungen 37' wirkt dann die eingeschlossene Luft als Gasfeder, wobei eine Modifikation des Druckanstiegs nur noch über das Ventil 28' möglich ist. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiels kann eine Öffnung 37' auch vollständig entfallen, wenn deren Wirkung über das Ventil 28' dargestellt wird.
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Bei einer etwaigen Störung wird das Ventil 28' nicht bestromt. Dieses bleibt dann offen, so dass keine Kompression im Gehäuse 15' aufgebaut wird. Als Gegenkraft durch den Pedalsimulator 11' wirkt dann lediglich der Kraftanstieg durch die Rückstellfedereinrichtung auf den Fahrer zurück. Damit steht dessen Fußkraft weitestgehend für die mechanische Rückfallebene zur Abbremsung des Fahrzeugs zur Verfügung, sofern dieses eine solche aufweist.
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Der Pedalsimulator 11' des zweiten Ausführungsbeispiels ermöglicht über die Rückstellfedereinrichtung und deren Vorspannung die Darstellung der Ansprechkraft und des Kraftverlaufs auf den ersten Millimetern des Pedalwegs des Bremspedals 3. Über die Länge des Gehäuses 15' lässt sich die Progressivität des Kraftanstiegs nach den bekannten Gasgesetzen einstellen. Über die Querschnittsfläche des Kolbens 32' kann das Druckniveau und zudem die Progressivität der Kraft-Weg-Kennlinie mit beeinflusst werden. Die Lage der Schnüffelöffnung 37' bestimmt den Leerweg, über den noch kein progressiver Kraftanstieg durch Kompression erfolgt.
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In 4 und 5 ist der Pedalsimulator 11' in Verbindung mit einem elektromechanischen Bremskrafterzeuger 2 dargestellt. Letzterer kann jedoch auch pneumatisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Auch kann der Bremskrafterzeuger 2 vollständig entfallen, so dass die Koppelstange 12' unmittelbar zu dem Hauptbremszylinder 4 führt. In diesem Fall erfolgt die Druckerzeugung für die Radbremsen 6 erst durch eine im Hydraulikaggregat 5 angeordnete Rückförderpumpe in Verbindung mit einem Hochdruckspeicher oder dergleichen. Dies gilt analog auch für das erste Ausführungsbeispiel.
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6 zeigt anhand eines dritten Ausführungsbeispiels eine weitere. Möglichkeit zur Höhenanpassung des Pedalsimulators 11' des zweiten Ausführungsbeispiels. Wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel bereits ausgeführt, nimmt der Luftdruck mit zunehmender Seehöhe ab, wodurch es zur der in 7a dargestellten Verschiebung der Kraft-Weg-Kennlinie von ”1” nach ”2” kommt, das heißt das Bremspedal 3 mit zunehmender Seehöhe weicher wird.
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Bei einem Pedalsimulator 11'' mit Kolben 32'' kann dies durch die nachfolgend erläuterten Maßnahmen vermieden werden. Der Pedalsimulator 11'' des dritten Ausführungsbeispiels entspricht weitgehend demjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels, so dass gleichartige Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und hier lediglich noch näher auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Wie 6 zeigt, ist die Lage der Öffnungen 37'' zum Verschiebeweg des Kolbens 32'' veränderbar. Hierzu können an dem Gehäuse 15'' in Richtung des Verschiebewegs mehrere Öffnungen 37'' vorgesehen sein, die zur Ausgangsstellung des Kolbens 32'' unterschiedliche Abstände aufweisen. Ferner ist eine Abdichteinrichtung 38'' vorgesehen, mit der in Abhängigkeit des Umgebungsdrucks, der mit geeigneten Mitteln 45'' erfasst wird, die Öffnungen 37'' wahlweise geöffnet und geschlossen werden können. Die Abdichteinrichtung 38'' kann beispielsweise ein Schieber sein, der längs des Gehäuses 15'' bewegt wird. Es ist jedoch auch denkbar, anstelle der Öffnungen 37'' individuell ansteuerbare Ventile vorzusehen, was jedoch mit einigem Aufwand verbunden ist. In 6 sind beispielhaft zwei Schaltstellungen A und B für die Öffnungen 37'' dargestellt, die mit den in 7 dargestellten Schaltpunkten korrespondieren. Bei einer geringen Seehöhe sind beide Öffnungen A und B von der Abdichteinrichtung 44'' unbeeinträchtigt, so dass diese in Abhängigkeit der Verschiebung des Kolbens 32'' geschlossen werden. Die Kompression beginnt in diesem Fall erst dann, wenn der Kolben 32'' die weiter von der Ausgangsstellung entfernt liegende Öffnung A erreicht hat. Bei größerer Seehöhe wird mit der Abdichteinrichtung 38'' die Öffnung A geschlossen, während die Öffnung B offen bleibt. In diesem Fall beginnt die Kompression bereits dann, wenn mit der Verschiebung des Kolbens 32'' die näher zur Ausgangsstellung des Kolbens 32'' liegende Öffnung B geschlossen wird, so dass in Bezug auf die in 7a dargestellte Kraft-Weg-Kennlinie eine Verschiebung von Kennlinie 2 zu Kennlinie 3 und damit eine Annäherung an die für Meereshöhe geltende Kennlinie 1 erzielt wird.
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In Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels kann analog dem ersten Ausführungsbeispiel die Funktion der Öffnungen 37'' über das Ventil 28'' dargestellt werden. Hierzu wird auf die obigen Ausführungen verwiesen. Die Öffnungen 37'' können dann vollständig entfallen. Es ist jedoch auch möglich, beide Strukturen miteinander zu kombinieren.
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Der in 6 dargestellte Pedalsimulator 11'' unterscheidet sich von dem Pedalsimulator 11' des zweiten Ausführungsbeispiels ferner durch die Integration eines Pedaldämpfers. Während bei dem Pedalsimulator 11' des zweiten Ausführungsbeispiels an der Rückseite des Kolbens 32', das heißt an der von der Kompressionskammer 16' abgewandten Seite, der Umgebungsdruck ungedrosselt anliegt, ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel eine zweite Kammer 38'' vorgesehen. Hierzu ist das Gehäuse 15'' mit einem Deckel 39'' versehen, der eine Durchgangsöffnung 40'' für das Betätigungsglied 18'' aufweist. Weiterhin ist in dem Deckel 39'', gegebenenfalls auch in einem Wandabschnitt des Gehäuses 15'', eine Drosselöffnung 41'' ausgebildet, welche die zweite Kammer 38'' mit der Außenumgebung verbindet. Wird das Bremspedal 3 betätigt, so entsteht aufgrund der Kolbenbewegung in der zweiten Kammer 38'' ein Unterdruck, der durch nachströmende Luft ausgeglichen wird. Über den Querschnitt der Drosselöffnung 41'' sowie die gegebenenfalls unvermeidliche Leckage über die Durchgangsöffnung 40'' wird ein Dämpfungseffekt erzielt, so dass auf einen separaten Pedaldämpfer verzichtet werden kann. Bevorzugt wird dabei z. B. über ein Rückschlagventil in Betätigungsrichtung des Bremspedals stark gedrosselt, während in Löserichtung möglichst wenig gedrosselt wird.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Durchgangsöffnung 40'' so ausgestaltet, dass gewisse Winkelbewegungen des Betätigungsglieds 18'' zugelassen werden. Zur Vermeidung von Biegemomenten ist das Betätigungsglied 18'' über ein Gelenk 35'' an den Kolben 32'' angeschlossen. Es jedoch auch denkbar, außerhalb des Gehäuses 15'' in dem Betätigungsglied 18'' ein zusätzliches Gelenk anzuordnen. Die Durchgangsöffnung 40'' kann dann als Axialführung ausgebildet und das Betätigungsglied 18'' starr an den Kolben 32'' angeschlossen werden.
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8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, bei dem ein Pedalsimulator 11' gemäß dem zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel als Sollwertgeber in einer Brake-by-wire Bremsanlage eingesetzt ist. Hierbei besteht keine mechanische oder hydraulische Verbindung vom Bremspedal 3 zu den Radbremsen 6. Auf ein schaltbares Ventil 28' an der Kompressionskammer 16' kann daher verzichtet werden. Im Hinblick auf ein weiches Ansprechen ist jedoch an dem Gehäuse 15' mindestens eine Öffnung 37' in einem definierten Abstand l von der Ausgangsstellung des Kolbens 32' vorgesehen, die im Zuge der Verschiebung des Kolbens 32' überfahren wird. Eine Höhenanpassung kann wie in 6 dargestellt vorgenommen sein. Aus Redundanzgründen werden der Pedalwinkel und/oder der Pedalweg redundant gemessen und parallel in redundanten Steuergeräten 42' ausgewertet. Die Steuergeräte 42' jeweils individuell über eine Batterie 43' elektrisch versorgt. Vorliegend sind zur Erfassung des Pedalwegs des Bremspedals 3 je Steuergerät 42' zwei Sensoren 7a' an dem Pedalsimulator 11' angeordnet, um die Position des Kolbens 32' zu erfassen.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiel und die dargestellten Abwandlungen beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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Bezugszeichenliste
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Auflistung ohne etwaige Hochkommata:
- 1
- Fahrzeugbremsanlage
- 2
- Bremskrafterzeuger
- 3
- Bremspedal
- 4
- Hauptbremszylinder
- 5
- Hydraulikaggregat
- 6
- Radbremse
- 7
- Stellungssensor am Bremspedal
- 7a
- Stellungssensor am Pedalsimulator
- 8
- elektrischer Antriebsmotor
- 9
- Primärkolben
- 10
- Getriebeeinrichtung
- 11
- Pedalsimulator
- 12
- Koppelstange
- 13
- Linearführung
- 14
- Druckkörper
- 15
- Gehäuse
- 16
- Kompressionskammer
- 17
- Einrichtung zur Verminderung des Raumvolumens der Kompressionskammer
- 18
- Betätigungsglied
- 19
- Membran
- 20
- Rand
- 21
- erster Abschnitt
- 22
- Platte
- 23
- Gelenk
- 24
- Führungsabschnitt
- 25
- Kammer
- 26
- Durchgangsöffnung
- 27
- Öffnung
- 28
- Ventil
- 29
- Rückstellfeder
- 30
- Feder
- 31
- Kragen
- 32
- Kolben
- 33
- Dichtung
- 34
- Innenwand des Gehäuses
- 35
- Gelenk
- 36
- Drehpunkt des Bremspedals
- 37
- Öffnung
- 38
- zweite Kammer
- 39
- Deckel
- 40
- Durchgangsöffnung
- 41
- Drosselöffnung
- 42
- Steuergerät
- 43
- Batterie
- 44
- Abdichteinrichtung
- 45
- Mittel zur Ermittlung des Umgebungsdrucks
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006030846 A1 [0003, 0003]
- DE 19757996 A1 [0004]
