DE102013111974A1

DE102013111974A1 - Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbremse

Info

Publication number: DE102013111974A1
Application number: DE201310111974
Authority: DE
Inventors: Heinz Leiber; Christian Köglsperger; Valentin Unterfrauner; Thomas Leiber
Original assignee: Ipgate AG
Current assignee: Ipgate AG
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-04-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbremse, mit einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal, zumindest einer Kolben-Zylinder-Einheit, die über eine Hydraulikleitung mit der Fahrzeugbremse verbunden ist (Bremskreis), um dem Bremskreis Druckmittel zuzuführen und die Fahrzeugbremse mit Druck zu beaufschlagen und mit einem Antrieb für die Kolbenzylinder-Einheit. Es ist vorgesehen, dass zumindest ein, insbesondere gestuft ausgeführter, Kolben (10) der Kolben-Zylinder-Einheit (13) dem Bremskreis gesteuert in beiden Kolben-Bewegungsrichtungen, insbesondere Vor- und Rückhub, Druckmittel zuführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbremse.
Stand der Technik
Die Anforderungen an Bremssysteme steigen. Dies gilt insbesondere auch hinsichtlich Fehlersicherheit und guter Rückfallebene. Wenn der Bremskraftverstärker ausfällt, so soll bei der international vorgegebenen Fußkraft von 500 N eine Verzögerung möglichst größer als 0,64 g erreicht werden, was gegenüber der Mindestanforderung des Gesetzgebers von 0,24 g erheblich mehr bedeutet. Ein Vorteil der hohen erreichbaren Verzögerung ist es auch, dass eine rote Warnlampe, welche den Fahrer irritiert, nicht angesteuert werden muss.
Gelöst werden kann diese Forderung durch Brake-by-wire-Systeme mit Wegsimulator. Hierbei ist der Hauptzylinder (HZ) bzw. Tandem-Hauptzylinder (THZ) für die Rückfallebene bei Ausfall des Bremssystems ausgelegt. Dies erfolgt durch entsprechende Dimensionierung mit kleinem Durchmesser. Dadurch entstehen höhere Drücke bei einer entsprechenden Fußkraft. Das notwendige Volumen für 0,64 g und entsprechenden Druck ist relativ klein im Vergleich zu dem maximalen Druck bei voller Fahrzeugverzögerung und Fading. Das notwendige Volumen kann ein THZ auch bei größerem Hub nicht voll aufbringen. In der DE 10 2007 062 839 der Anmelderin ist hierfür eine Lösung vorgeschlagen mit Speicherkammer, welche bei höheren Drücken entsprechende Volumen in den Bremskreis einspeist. Ferner ist in der DE 10 2011 009 059 der Anmelderin eine weitere Lösung beschrieben, bei der über entsprechende Ventil- und HZ-Steuerung Volumen vom HZ aus dem Vorratsbehälter in den Bremskreis gefördert wird. Bei Fahrzeugen mit großer Volumenaufnahme, z. B. SUV und Kleintransportern, muss die Auffüllung der Bremskreise beim Abbremsen schon vor dem Blockierdruck für high μ notwendig erfolgen. Beide Lösungen stellen eine hohe Anforderung an die Dichtheit der Ventile. Außerdem ist für die zusätzliche Auffüllung der Bremskreise eine Unterbrechung des Druckaufbaus und kleiner Bremswegverlust verbunden.
In der DE 10 2011 111 368 der Anmelderin ist ein System mit Zusatzkolben beschrieben, welche das erforderliche Druckmittelvolumen bringen und den Vorteil haben, dass sie von der Motorspindel betätigt werden und in der Rückfallebene nicht wirksam sind, d. h. die vorgegebene Verzögerung ermöglichen. Nachteilig können sich hierbei unter Umständen die entsprechend höheren Kräfte auswirken, welche die Spindel, den Kugel-Gewinde-Trieb (KGT) und die Lager belasten.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Betätigungsvorrichtung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage zu schaffen, die insbesondere auch auf einfache Weise genügend Druckflüssigkeitsvolumen, insbesondere für die Bremsenaktivierung ermöglicht.
Lösung der Aufgabe
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Vorteile der Erfindung
Mit der erfindungsgemäßen Lösung und ihren Ausgestaltungen wird eine Betätigungseinrichtung, insbesondere für eine Kraftfahrzeugbremse, geschaffen mit der auf überraschend einfachem Wege ausreichend Flüssigkeitsvolumen insbesondere für die Bremsenaktivierung zur Verengung gestellt wird Dies kann in sehr vorteilhafter Weise ohne nennenswerte Verzögerung im Druckaufbau unter Wahrung der Fehlersicherheit und Diagnosemöglichkeit der Fehler erfolgen.
Grundgedanke ist die Ausbildung des angetriebenen (DK-)Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere als gestuften, Doppelhubkolben (DHK), der im der Druckkammer zugewandten Teil als konventioneller zylindrischer Kolben (DK) wie gewohnt im Vorhub den Druck in der Kolben-Zylinder-Einheit bzw. HZ/THZ aufbaut und im Rückhub, insbesondere als Ringkolben, wirkt und insbesondere ebenso Volumen in einen oder beide Bremskreise fördert.
Mit dem erfindungsgemäßen Einsatz eines Doppelhubkolbens (wie er z. B. aus der DE 10 2011 007 672 A1 an sich bekannt ist) kann theoretisch unbegrenzt Volumen in die Bremskreise gefördert werden mit einer hohen Dynamik. Dabei wird das Umschalten der Kolbenbewegung durch einen dynamischen Motor begünstigt, so dass diese Phase im zeitlichen Druckaufbau nur eine Unterbrechung von wenigen ms bedeutet.
Weitere vorteilhafte Ausführungen bzw. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der weiteren Ansprüche, auf die hier der Einfachheit halber zu Beschreibungswecken Bezug genommen wird.
Die Volumensteuerung erfolgt zweckmäßig über Magnetventile ohne die üblichen Rückschlagventile.
Diese Magnetventile zur Volumensteuerung sind sicherheitskritisch und können in der Funktion voll diagnostiziert werden. Es sind auch zusätzliche Varianten der Ventilsteuerung denkbar, wie nachfolgend beschrieben ist.
Auch sind verschiedene Ventilschaltungen zur Druckmodulation ABS denkbar. Neben der einfachen und vorteilhaften Druckmodulation über Multiplex-Verfahren (MUX), wie es z. B. in der EP 06724475 der Anmelderin näher beschrieben ist, kann auch die konventionelle Ventilschaltung mit Ein- und Auslassventilen eingesetzt werden. Die restliche Systemgestaltung entspricht der in den DE 10 2013 105 377 und DE 10 2010 045 617 der Anmelderin beschriebenen Gestaltung.
Die Volumensteuerung kann vorteilhaft sowohl für Bremskraftverstärkung (BKV) als auch ABS eingesetzt werden.
Die Magnetventile (EA) können zweckmäßig auch für Zusatzfunktionen eingesetzt werden, wie Druckabbau aus den Bremskreisen ohne HZ-Kolbenbewegung für spezielle Funktionen wie z. B. bei Rekuperation oder klemmendem Spindelantrieb u. a.
Für die volle Nutzung der Rückfallebene ist eine Trennung der Spindel vom angetriebenen (DK-)Kolben zweckmäßig. Dies kann z. B. mittels einer Kupplung erfolgen, wie sie in der EP 07819692 der Anmelderin beschrieben ist, erfolgen. Auf diese wird hiermit Bezug genommen.
Bremsgeräte sind regelmäßig an der Spritzwand des Fahrzeuges angebaut und ragen zum einen in den Fußraum zur Verbindung mit dem Bremspedal und zum anderen in den Motorraum. Bei Leckage von Dichtungen im Bremsgerät kann Flüssigkeit in beide Räume austreten was zu vermeiden ist.
Eine zweckmäßige Ausführung der Bremsbetätigungs-vorrichtung sieht daher vor, dass Leckageflüssigkeit nicht nach außen dringen kann. Hierbei wird das Gehäuse, insbesondere das Motorgehäuse vergrößert und als Auffangbehälter verwendet. Die ausgetretene Leckageflüssigkeit wird bei entsprechender Menge vom Niveaugeber des Vorratsbehälters erkannt. Der Sensor ist vorteilhaft mit der benachbarten ECU verbunden. Alternativ kann auch eine Elektrode im Auffangbehälter eingesetzt werden, die frühzeitig auch kleinere Flüssigkeitsmengen erkennt. Um ein Schwappen der Flüssigkeit zu vermeiden, können entsprechende Schottkammern mit einem Schwamm eingesetzt werden.
Mit entscheidend für zukünftige Bremssysteme ist die Baulänge der Betätigungsvorrichtung. Bei integrierten Lösungen, so genannten „1-Box-Konzepten”, unterscheidet man zwischen Seriell- und Parallel-Systemen, wobei hohe Anforderungen an die Fehlersicherheit und Beherrschbarkeit der Fehler in der z. B. veränderten Pedalcharakteristik in der Rückfallebene gestellt werden. Bei zukünftigen Fahrzeugen soll die Reibung der Bremsbacken, welche bis zu 300 W Verlustleistung verursachen und damit CO₂, vermieden werden. Viele Maßnahmen, z. B. verstärkte Rollbackdichtung im Bremskolben, ermöglichen eine reibungsarme Bremse. Der dadurch verursachte Leerweg zum Anlegen der Bremsbacken soll in der Auswirkung auf das Bremspedal möglichst klein gehalten werden.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung betreffen daher eine verbesserte Betätigungsvorrichtung, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage zu schaffen, die insbesondere auch auf einfache Weise genügend Druckflüssigkeitsvolumen, insbesondere für die Bremsenaktivierung ermöglicht. Weiterhin soll die Baulänge möglichst kurz sein. Das System soll im Packaging flexibel sowohl für Seriell- als auch Parallel-Systeme in der sogenannten kompakten Bauweise einsetzbar sein. Für reibungsarme Bremsen mit verstärktem Rollback soll der Pedalwegverlust möglichst klein sein.
Infolge der größeren Wirkflächen des Doppelhubkolbens (DHK) entstehen insbesondere beim Anbremsen und hoher Kolbengeschwindigkeit eine relative hohe Durchflussmenge, bei der auf der Rückseite des Kolbens kein Unterdruck entstehen darf. Dementsprechend sind vorteilhaft für beide Kolbenseiten Saugventile angeordnet.
Eine Baulängenverkürzung kann erreicht werden durch konzentrische Anordnung von DK-Kolben und insbesondere als Ringkolben ausgebildeten Doppelhubkolben DHK (wie beispielhaft in 10 der Zeichnung dargestellt). Weitere Möglichkeiten bestehen in der Anordnung des SK-Kolben parallel zum DK-Kolben bzw. Doppelhubkolben (wie beispielsweise in 11 der Zeichnung dargestellt) oder in der Anordnung des Doppelhubkolbens parallel zum Hauptzylinder, insbesondere mit Hilfskolben. Eine weitere Variante besteht darin, dass mit entsprechender Ventilschaltung und Ankoppelung an die Spindel die Rückseite des DK-Kolbens ebenfalls zur Volumenförderung genutzt wird (wie beispielsweise in 13, 13a der Zeichnung dargestellt).
Der Doppelhubkolben (DHK) kann wegen seiner größeren Kolbenwirkflächen verwendet werden zur Vorfüllung z. B. zu Beginn der Bremsung über z. B. ein Überdruckventil, indem durch diesen Überdruck durch die Primärmanschette des Druckstangenkolbens (DK-Kolben) entsprechendes Volumen in den DK-Kreis geleitet wird. Damit wirkt das für das Anlegen der Bremsbacken notwendige Volumen nicht nennenswert auf den Pedalhub und unter Umständen entsprechend höheren Kräften aus, welche die Spindel, den Kugel-Gewinde-Trieb (KGT) und die Lager belasten.
Weitere Baulängenverkürzungen sind erfindungsgemäß möglich durch folgende Maßnahmen. Verkürzung des Kolbenhubes. Ausgehend von einer schnellen Umschaltung von Vor- auf Rückhub wird im Normalfall genügend Volumen mit ausreichender Dynamik über den Doppelhubkolben in das Bremssystem gefördert. Hierzu wird ein Leerweg zwischen Pedalstößel und Kolbenstößel entsprechend dem Hub des Wegsimulators festgelegt, z. B. 16 mm. Durch den Leerweg ist keine sog. hydraulische Leerwegfreischaltung notwendig, um zu vermeiden, dass bei voller Aussteuerung des Pedalstößels und des Wegsimulators eine Kollision mit dem Kolbenstößel stattfindet. Der minimale Kolbenhub resultiert aus dem maximalen Pedalhub abzüglich Leerweg, z. B. 36–16 mm = 20 mm, was zur o. g. Volumenförderung ausreicht. Bei Ausfall des Motors liefert in der Rückfalleben der Hilfskolben durch Einspeisung in den Bremskreis das notwendige Volumen.
Eine weitere Baulängenverkürzung ist möglich durch Vergrößerung des Schwimmkolbens SK und kleineren Hub, womit dasselbe Fördervolumen erreicht wird.
Mit diesen Ausführungen bzw. ihren Ausgestaltungen wird eine Betätigungseinrichtung, insbesondere für eine Kraftfahrzeugbremse, geschaffen mit der auf überraschend einfachem Weg ausreichend Flüssigkeitsvolumen insbesondere für die Bremsenaktivierung zur Verfügung gestellt wird. Dies kann in sehr vorteilhafter Weise ohne nennenswerte Verzögerung im Druckaufbau unter Wahrung der Fehlersicherheit und Diagnosemöglichkeit der Fehler erfolgen.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele, sowie weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung und bzw. ihrer Ausgestaltungen, sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
Beschreibung der Figuren
Es zeigen:
1 ein Bremssystem mit dem erfindungsgemäßen Doppelhubkolben (DHK);
2 einen Ausschnitt des Bremssytems mit Doppelhubkolben (DHK) mit Ventilschaltung;
3 einen Ausschnitt des Bremssytems mit einer alternativen Ventilschaltung;
4 eine Darstellung des Doppelhubkolbens (DHK);
5 die zeitliche Volumenförderung in drei Stufen;
5a einen Auszug betreffend Stufe 1;
5b einen Auszug betreffend Stufen 1 und 2;
6 eine andere Ausführungsform eines Bremssystems mit einem erfindungsgemäßen Doppelhubkolben;
6a eine Ausführungsform mit Leerhub und Einspeisung aus einem Hilfskolben, wobei in der oberen Hälfte der Figur die Spindel des Antriebs mittels eines Verbindungselementes, insbesondere Biegestab mit dem Kolben verbunden ist und in der unteren Hälfte mittels einer Kupplung;
7 eine Ausführung mit einer Einrichtung zur Vermeidung des Austritts von Leckageflüssigkeit nach außen;
8 eine alternative Ventilschaltung des Doppelhubkolbens (DHK);
9 einen Doppelhubkolben (DHK) mit einer Erweiterung zur Vorfüllung der Bremskreise;
9a ein Doppel-Absperrventil;
10 eine Ausführung mit einem Ringkolben;
10a eine Doppeldichtung am als Ringkolben ausgeführten Doppelhubkolben;
10b eine bauliche Trennung von Ringkolben und DK-Kolben;
11 die Anordnung nach 1 mit Doppelhubkolben (DHK) und SK-Kolben in paralleler bzw. Twin-Anordnung;
12 die Kolben-Zylinder-Einheit (THZ) mit Hilfskolben und den Aktuator mit Doppelhubkolben (DHK) als Parallel-System;
13 eine andere Ausführungsform des Doppelhubkolbens (DHK);
13a eine Erweiterung der in 13 dargestellten Ausführung mit einem Stufenkolben; und
14 eine weitere Ausführungsform mit parallelem rückhubfähigen Kolben.
Das in 1 dargestellte Bresmssystem basiert z. B. auf dem in der DE 10 2013 105 377 der Anmelderin dargestellten und beschriebenen Bremssystem auf das hiermit auch zu Offenbarungszwecken Bezug genommen wird.
Das Bremssystem besteht im Wesentlichen aus einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal 1, einem Pedalinterface 14 mit einem Hilfskolben 16 und redundanten Pedalhubsensoren 2, einem Antrieb mit Motor 8 und Getriebe, insbesondere einem Kugel-Gewinde-Getriebe 7 mit Spindel 5, einer mittels des Antriebes, insbesondere der Spindel 5 betätigbaren Kolben-Zylinder-Einheit, einem Tandem-Hauptzylinder (THZ) 13 mit einem unmittelbar angetriebenen Doppelhubkolben (DHK) 10, der an der Spindel 5 anliegt und einem mittelbar, d. h. hier hydraulisch angetriebenen Kolben (SK) 12. Der Doppelhubkolben 10 ist gestuft ausgeführt und bildet mittels der Stufung einen Ringraum 10a. Zwischen dem Antrieb, insbesondere der Spindel 5 und dem Doppelhubkolben 10 ist eine Kupplung 9 angeordnet, die in diesem Falle mechanisch wirkt und mechanisch betätigbar ist. Ein Beispiel für eine derartige Kupplung ist in der EP 2217478A2 der Anmelderin beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird, und ist daher in 1 nur schematisch dargestellt. Mit der Kolben-Zylinder-Einheit 13 ist ein Vorratsbehälter 11 über Hydraulikleitungen verbunden und zwar mit den Druckkammern 10b, 12b der Kolben-Zylinder-Einheit 13 und über ein stromlos offenes Magnetventil AS mit dem Ringraum 10a. Der Ringraum 10a ist ferner über hydraulische Leitungen, in die stromlos geschlossene Magnetventile EA geschaltet sind, mit den Bremskreisen A, B verbinden. Ferner sind eine Wegsimulatoreinrichtung WS und im Folgenden näher beschriebene weitere Ventileinrichtungen sowie eine (nicht dargestellte) elektronische Steuer- und Regeleinrichtung (ECU) vorgesehen.
Das Bremspedal 1 wirkt auf den im Pedalinterface 14 angeordneten Hilfskolben 16. Dieser wirkt auf den Pedalstößel 3 und letzterer wirkt auf den Kolbenstößel 4. Pedalstößel 3 und Kolbenstößel 4 können getrennt sein oder miteinander verbunden sein. Zwischen dem Pedalstößel 3 und dem Doppelhubkolben 10 ist ein Leerhub bzw. Leerweg LW vorgesehen. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel ist der Leerweg LW zwischen dem Ende des Kolbenstößels 4 und der Kupplung 9 vorgesehen. Bei der Ausführungsform gemäß 6 ist der Leerweg LW zwischen dem getrennt ausgeführten Pedalstößel und dem Kolbenstößel vorgesehen. Wenn kein großer Leerweg entsprechend der DE 10 2013 105 377 der Anmelderin vorgesehen ist, ist bei der Alternative mit kleinem Leerweg der Leerweg zwischen Kolbenstößel 4 und Kupplung annähernd Null, damit bei jeder Bremsung die Kupplung bewegt wird. Das hat den Vorteil, dass ein Klemmen diagnostiziert werden kann.
Der Kolbenstößel 4 wirkt über die Kupplung 9 auf den Doppelhubkolben (DHK) 10, der insbesondere gestuft ausgeführt ist und ein Ringraum 10a bildet. Dieser Ringraum 10a ist über Hydraulikleitungen mit dem Vorratsbehälter 11 und den Bremskreisen A, B verbunden.
Im Normalfall wird der Motor 8 über die Pedalhubsensoren 2 gesteuert und wirkt über Rotor, Kugel-Gewinde-Trieb (KGT) 7 und Spindel 5 über ein kleines Spiel auf den Kolben (DHK) 10. Dieser erzeugt Druck im Bremskreis A, der sich in bekannter Weise über den (SK-)Kolben 12 in den Bremskreis B auswirkt. Vorzugsweise sind die Kolben in einem Tandem-HZ (THZ) 13 angeordnet. Es sind im Rahmen der Erfindung auch Twin-Anordnungen möglich.
Im Folgenden ist zunächst der Druckaufbau P_auf und Druckabbau P_ab für die normale Bremsfunktion beschrieben werden, danach für die ABS-Funktion. Die Funktion der Wegsimualtoreinrichtung WS ist in DE 10 2013 105 377 der Anmelderin beschrieben auf die hiermit Bezug genommen wird.
Bei der Funktion des Druckaufbaues P_auf kommt der Doppelhubkolben (DHK) 10 und (SK-)Kolben 12 in den Bereich des Hubendes, welches beim DHK durch den Motorsensor 6 über die Rotorumdrehung und Spindelsteigung (Hub) erfasst wird. Die Bewegung (Position) des Kolbens SK 12 kann aus dem Spindelhub und dem von einem im Bremskreis A vorgesehenen Druckgeber DG festgestellten Druck unter der bekannten Auswertung der Druck-Volumen-Kennlinie ausgewertet werden. Wird nun das Hubende erreicht, so wird der Motor 8 und die Spindel 5 von Vorhub auf Rückhub umgeschaltet. Hierbei wird das in der Hydraulikleitung zum Vorratsbehälter 11 angeordnete stromlos geöffnete Ventil AS geschlossen und eines oder beide der in Hydraulikleitungen zu den Bremskreisen A, B angeordneten stromlos geschlossenen Ventile EA geöffnet Die Spindel 5 bewegt nun über die geschlossene Kupplung 9 den Doppelhubkolben 10 zurück, und das Volumen aus dem Ring-Kolbenraum 10a gelangt nun über die EA in die Bremskreise A und B. Dies kann simultan oder seriell erfolgen. Ist nun das Ende der Rückhubs erreicht, so erfolgt unter Schließung der Ventile EA und Öffnung des Ventils AS wieder der Vorhub.
Der Rückhub hängt dabei von der Stellung des Pedals 1 bzw. Pedalstößel ab. Bei voller Aussteuerung des Wegsimulators WS kann der Rückhub ca. 60% des Vorhubs betragen, was aber ausreichend Volumen fördert. Bei einem normalen Fahrzeug ist der Rückhub erst im Fadingbereich notwendig, bei kleinen NFZ kann er schon bei 50% Abbremsung erfolgen.
Es sind Grenzfälle denkbar, bei denen die zusätzliche Volumenförderung über den Rückhub früher einsetzt, z. B. bei kleiner Leckage oder bei Dampfblasenbildung. Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, dass die Volumenförderung hoch dynamisch und ohne nennenswerten Zeitverzug theoretisch nur durch den Vorrat im Vorratsbehälter 11 begrenzt erfolgen kann. Dies bei relativ kleinen Kolbendimensionen und entsprechenden Spindelkräften.
Ventilschaltungen:
Die ABS-Regelung kann in der bevorzugten und oft beschriebenen Weise durch Ventile SV im Multiplex(MUX)-Verfahren erfolgen, wobei pro (nicht dargestellter) Radbremse RZ jeweils nur ein Ventil SV vorgesehen ist, wie dies in 1 für den Bremskreis A dargestellt ist. Durch die Möglichkeit der kontinuierlichen Volumenförderung kann auch das konventionelle Verfahren der Druckmodulation über Einlassventile E und Auslassventile A (je ein Ventil E und A pro Radbremse RZ) erfolgen wie dies in der 1 bezüglich des Bremskreises B dargestellt ist. Das zum Druckabbau P_ab notwendige Volumen, das über die Rücklaufleitung R in den Vorratsbehälter geleitet wird, kann durch die Volumenförderung des Kolbens (DHK) 10 ergänzt werden.
Die E- bzw. A-Ventile haben noch zusätzliche Funktionen. Bei Regelung auf low μ muss der Kolben (DHK) 10 sehr weit zurück gefahren werden, was zur Kollision mit dem Pedal/Kolbenstößel führen würde. Um dies zu verhindern, kann zweckmäßig eine Öffnung des EA Ventiles und Druckabbau aus dem Bremskreis erfolgen, wie dies in der DE 10 2010 045 617 der Anmelderin beschrieben ist (sog. HLF) Das Volumen aus dem Bremskreis A oder zusätzlich B kann zum Druckabbau in den Vorratsbehälter 11 über den Kolben 10 bzw. die zugeordnete Druckkammer und das Ventil AS geleitet werden.
Alternativ kann zwischen Pedal und Kolbenstößel ein Leerweg LW vorgesehen werden, wie dies z. B. in der DE 10 2013 105 377 der Anmelderin näher beschrieben ist. Ein weiterer Grenzfall ist denkbar durch blockierten Motor oder Spindel. Hier bliebe das Fahrzeug gebremst stehen. Hierbei kann der Druck über die E/A-Ventile abgelassen werden.
In der Rückfallebene (RFE) wird die Kopplung zwischen der Spindel 5 und dem Kolben 10 zweckmäßig getrennt, d. h. die Kupplung ist dann offen, da sonst die RFE-Wirkung um die zusätzliche Kraft zur Überwindung von Restmoment und Spindelrückstellfeder vermindert wird, was ca. 15% ausmacht, so dass die 0,64 g nicht erreicht werden können. Deshalb trennt der Kolbenstößel in der RFE die Kupplung 9 und wirkt direkt auf den Kolben 10 DHK. Falls, z. B. aus Kostengründen die Kupplung weggelassen wird, ergibt sich eine entsprechende Verminderung des Wirkungsgrades. Auch es denkbar, den Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit (THZ) 13 im Durchmesser zu verkleinern, da das schnelle Nachfördern dies erlaubt und in der Rückfallebene über Einspeisen genügend Druckmittel-volumen bereitgestellt wird.
Zur Verbesserung des Pedalweges in der Rückfallebene kann, wie in der DE 10 2013 105 377 der Anmelderin beschrieben, Volumen aus dem Druckraum des Hilfskolbens 16 über das Ventil ESV in die Bremskreise geleitet werden. Das kann hier z. B. über Ventil ESV in den Bremskreis A erfolgen. Alternativ kann Druckmiitel über das Ventil ESV auf die Rückseite des Kolbens 10, (entsprechend der in 6 gestrichelt eingezeichneten Link). Das hat den Vorteil, dass bei einem Leck des Ventiles ESV kein Bremskreisausfall auftritt. Außerdem kann auch, abhängig von der Position der Kolben 10, 12 über die Ventile EA Druckmittelvolumen in die Bremskreise eingespeist werden. Das Einspeisen ist besonders voreilhaft bei einer Lösung mit Leerhub, wie sie in der DE 10 2013 105 377 der Anmelderin beschrieben ist. Das Auftreffen des Pedalstößels auf den Doppelhubkolben 10, kann über den Pedalwegsensor 2 erfasst werden.
2 zeigt in der Leitung vom Ringraum 10a des DHK-Kolbens 10 zu den Ventilen EA ein zusätzliches, stromlos geschlossenes Sicherheitsventil SiV. Undichte EA-Ventile haben einen Bremskreisausfall zur Folge, da das Leckvolumen über den DHK-Kolben 10 in den Vorratsbehälter 11 gelangt. Dieses verhindert das redundante SiV in der Leitung zum Vorratsbehälter 11 über das Ventil AS. Auch kann das Ventil AS durch Parallelschaltung eines zweiten Ventiles redundant ausgeführt werden. Damit ist sichergestellt, dass ein Druckaufbau auch bei Ausfall eines Ventiles möglich ist.
3 zeigt eine vereinfachte Ventilschaltung für die Steuerung des DHK-Kolbens 10. Anstelle der Ventile EA und AS kann für jeden Bremskreis A, B ein 3/2-Wege Magnetventil MV eingesetzt werden, das das Ventil AS einspart, weil in der Ausgangsstellung der Ringraum 10a des Ventils 10 über das 3/2-Magnetventil mit dem Vorratsbehälter verbunden ist. Im geschalteten Zustand ist und diese Verbindung gesperrt und der Ringraum 10a ist mit dem Bremskreis A oder B über das Ventil 3/2-Magnetventil verbunden. In der Figur ist dies nur für einen Bremskreis A dargestellt, da für den anderen eine alternative Ausführung gezeigt ist. Für den Bremskreis B wäre dann ebenso ein 3/2-magnetventil einzusetzen. Auch hier kann noch zusätzlich in der Leitung ein SiV (nicht dargestellt) eingesetzt werden. Für Bremskreis B kann die Öffnung des Bremskreises B durch einen Plunger 17 zusammen mit EA-Ventil vermieden werden.
4 zeigt vergrößert den gestuften DHK-Kolben 10 mit dem Ringraum 10a seinen verschiedenen Wirkflächen A1–A3. Das Volumen für Vorhub wird bestimmt aus Volumen V_V = A₁ × Kolbenhub, für Rückhub gilt V_R = (A₂ – A₃ – A₁) × Kolbenhub. Vorzugweise wird V_R kleiner gewählt, damit ist für den höheren Druckbereich eine kleinere Kolbenkraft = Motormoment notwendig, wenn nur ein Rückhub erforderlich ist. Bei zwei Vorhüben kann derselbe Effekt ggf. durch einen Leerhub beim Vorhub erzielt werden, indem der Vorhub bei geschlossenem Ventil SV in den Vorratsbehälter 11 fördert.
5 zeigt die zeitliche Volumenförderung in drei Stufen über zweimaligen Vorhub VH und einen Rückhub RH. Die Umschaltzeit von Vorhub VH zu Rückhub RH erfordert einen nur sehr kleinen Zeitverzug von < 10 ms.
5a zeigt nur eine Stufe, was bei über 90% der Bremsungen genutzt wird. Diese Phase kann auch zur Diagnose der Dichtheit der Ventile EA und AS genutzt werden. Ein Leck von EA kann durch zwei Methoden festgestellt werden. Zum Ersten durch Vergleich Druck und Kolbenweg und Auswertung der Druck-Volumen-Kennlinie. Bei einem Leck würde die bekannte Zuordnung von Druck und Volumen (bzw. Kolbenweg) gestört sein. Zum Zweiten kann beim Druckabbau P_ab bei x der Druck durch entsprechende Kolbenstellung gehalten und über t_D ausgewertet werden. Bei beiden Tests werden alle Undichtheiten in den Bremskreisen erfasst. Beim Einsatz des SiV gem. 2 können durch Schließen von SiV die Ventile EA getrennt getestet werden.
5b zeigt die Volumenförderung in zwei Stufen. Bei Zurücknahme des Bremspedals aus Stufe 2 wird der entsprechende Druck reduziert durch Öffnung des Ventils EA, gesteuert über den Druckgeber DG. Damit wird verhindert, dass der DHK-Kolben 10 oder SK-Kolben 12 sich mit zu viel Druck über das Schnüffelloch im Hauptzylinder bewegt. Es wird nur so viel Druck reduziert, damit in Stufe 1 die normale Zuordnung des Drucks zum Kolbenweg entsteht, damit ggf. nur mit kleinem Druck über die Manschette gefahren wird.
Mit der dem Doppelhubkolben und den beschriebenen Steuerungsmöglichkeiten ist mit relativ geringem Aufwand eine schnelle und kontinuierliche Volumenänderung möglich, welche die Anwendung und Akzeptanz des Systems erweitert und zugleich fehlersicher ist.
In 6 ist eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremssystems dargestellt mit einer Magnetkupplung 9a und einem Leerweg LW zwischen Pedalstößel 3 und Kolbenstößel 4, der dem Aussteuerweg des Wegsimulators entspricht. Bei dieser Ausführung erfolgt die Volumenzuführung mit einer modifizierten Ventilschaltung. Hierbei wird beim Rückhub nicht über voll oder teilweise geöffnete Ventile SV bzw. Ventile E in den Bremskreis gefördert, sondern in die Druckammern 10b, 12b der Kolben-Zylinder-Einheit (THZ) 13. Dabei sind alle Ventile SV und E geschlossen. Vorteilhaft ist hierbei die Verwendung einer einfachen Magnetkupplung, wie diese in der DE 10 2010 044 754 der Anmelderin beschrieben ist, auf die hiermit auch zu Offenbarungszwecken Bezug genommen wird. Das ist bei dieser Ausführung möglich, weil eine vergleichsweise geringe Kolbenkraft ausreicht, um das Flüssigkeitsvolumen aus dem Ringraum 10a des Doppelhubkolbens 10 über die Ventile EA in die Arbeitskammern des Hauptzylinders zu fördern, die den Bremskreisen A, B zugeordnet sind. Herbei muss das Fördervolumen der Rückförderung mit dem Aufnahmevolumen der Hauptzylinderkreise durch entsprechende Dimensionierung abgestimmt sein. In 6 ist die Ventilschaltstellung beim Rückhubende dargestellt, d. h. Ventil EA offen und Ventil SV bzw. Ventil E zum Radbremszylinder sind geschlossen. Ferner ergeben sich geringere Lagerkräfte im Antrieb beim Rückhub. Allerdings kann diese Ausführungsform zu einem geringen Zeitverzug beim Druckaufbau führen gegenüber dem Ansaugen über Unterdruck. Im Übrigen können bei dieser Ausführungsform die Ventilschaltung gem. 2 und das 3/2-Wege-Ventil gem. 3 eingesetzt werden.
6a zeigt eine Ausführung ähnlich der 6, wobei in der oberen Hälfte die Figur die Spindel des Antriebs mittels eines Verbindungselementes, insbesondere Biegestab mit dem Kolben verbunden ist und in der unteren Hälfte mittels einer insbesondere mechanischen Kupplung.
Im Gegensatz zu 6 wird hier das Volumen vom Hilfskolben 16 jedoch nicht auf die Rückseite des Doppelhubkolbens 10 geführt, sondern in der Rückfallebene RFE bei Ausfall des Bordnetzes oder der ECU über ein stromlos offenes Ventil ESV, bei stromlos geschlossenem Ventil WA in den Bremskreis geführt. Da in der Ausgangsposition des Doppelhubkolbens DHK 10 das Schnüffelloch bei 40 des Druckstangenkolbens(DK)-Kreis offen ist, wird ein Absperrventil AV zum Vorratsbehälter 11 eingesetzt, welches zum Bremsbeginn geschlossen wird. Damit kann in der Rückfallebene kein Volumen in den Vorratsbehälter 11 abfließen. Das Absperrventil AV kann eingespart werden, wenn der Motor vor Bremsbeginn gegen die Anschlagfeder zurückgefahren wird, um das Schnüffelloch zu öffnen. Die Situation bei der das Schnüffelloch geschlossen ist bleibt auch bei höheren Drücken oder Pedalwegen bestehen, so dass beim Auftreffen des Pedalstößels 3 auf den Kolbenstößel 4 beide Flächen des Hilfskolbens 16 und des DK-Kolbens 10 Volumen fördern. In diesem Fall entsteht eine höhere Pedalkraft, die mit konventionellen Systemen vergleichbar ist. Ist jedoch die ECU intakt, so wird die Einspeisung wie beschrieben über ESV und WA gesteuert, bis ein bestimmter Druck erreicht ist. Die Volumenaufnahme des Wegsimulators WS stört in der Rückfallebene etwas durch den anfänglich flacheren Verlauf der Pedalkraft über dem Padalweg. Dies kann eliminiert werden durch ein zusätzliches stromlos geschlossenes Absperrventil WSA.
Diese Lösung bietet ein zusätzliches Potential zur Baulängenverkürzung, indem der Hub des Doppelhubkolbens DHK 10, gleich der Differenz aus Pedalhub und Leerweg ist, z. B. 36 mm – 16 mm = 20 mm, entsprechend dem Aussteuerweg des Wegsimulators WS, was eine Baulängenverkürzung von 48 mm bedeutet. Dies ist möglich, da über den Doppelhubkolben DHK 10 kontinuierlich Druck aufgebaut wird. Dadurch wird auch die Spindellänge verkürzt und auf die teure Bohrung in der Spindel 5 kann verzichtet werden. Hierbei kann die Spindel über einen Biegestab (wie in 12 dargestellt) mit dem Doppelhubkolben DHK 10 verbunden sein. In diesem Fall muss aber die Spindel mit Motor in der Rückfallebene RFE bewegt werden, was ca. 5% mehr Kraft erfordert, wenn der Pedalstößel auf die Rückseite der Spindel trifft. Alternativ kann auch die mechanische Kupplung 9 aus 1 eingesetzt werden. Damit wird in der Rückfallebene RFE mit ECU-Funktion bei Ausfall des Motors die o. g. zusätzliche Kraft nicht erforderlich. Eine weitere Möglichkeit der Baulängenverkürzung liegt in einem größeren Durchmesser und kleinerem Hub des Schwimmkolbens (SK). Dies gilt für alle Lösungen.
7 zeigt eine Ausführung mit einer Einrichtung zur Vermeidung des Austritts von Leckageflüssigkeit nach außen. Dichtungen bei hydraulischen Systemen neigen bei ungünstigen Bedingungen zur Leckage. Oft werden Doppeldichtungen eingesetzt, welche die Wahrscheinlichkeit von Leckagen verringern aber nicht ausschließen. Außerdem erzeugen derartige Dichtungen eine nachteilige höhere Reibung. Betroffen sind Dichtungen die sowohl den Fußraum als auch Aggregate oder den Motorraum bei Leckage betreffen. Zur Lösung wird ein entsprechendes Gehäuse, vorteilhaft ein erweitertes Motor- oder Motoranschlußgehäuse 21, 22 verwendet, das sowohl Ablaufkanäle 25 als auch ein Aufnahmevolumen für den Leckfluß aufweist. Zweckmäßig wird dabei im unteren Bereich von 22 eine Schottkammer 23 mit Schwamm 24 vorgesehen, um insbesondere beim Beschleunigen und Verzögern des Fahrzeuges ein Schwappen der Flüssigkeit zu vermeiden.
Der entsprechende Leckfluß wird von einem Niveaugeber 18 erkannt. Hierbei ist es weiter vorteilhaft, den Niveaugeber mit der benachbarten ECU zu kombinieren. Dabei lassen sich auch Sensoren mit hoher Fehlersicherheit einsetzen. Alternativ dazu können auch Elektroden 20 eingesetzt werden, die im unteren Bereich des Auffangbehälters angeordnet sind und mittels elektrischer Leitung mit der ECU verbunden sind. Mit diesen lassen sich schon sehr kleine Flüssigkeitsleck-mengen erkennen. Zur gesamten Integration ist die HCU, die die Magnetventile und die Druckgeber umfasst, integriert. Das heißt, es wird eine sog. „1-Box-Lösung” erreicht, die eine volle Integration aller Komponenten in einer Baueinheit umfasst.
Die Ausführungen gem. 8 und 9 bauen auf der der 4 auf, so dass in der nachfolgenden Beschreibung nur die Veränderungen beschrieben sind. Durch die relativ großen Wirkflächen des Doppelhubkolbens DHK 10 entstehen bei schneller Kolbenbetätigung große Durchflussmengen, bei denen auf der Saugseite des Kolbens kein Unterdruck entstehen darf. Deshalb sind für beide Bewegungsrichtungen (Vorhub und Rückhub) Saugventile S1 und S2 angeordnet. Für den Fall, dass die Fördermengen für Vorhub > Rückhub ist, kann über eine Blende das überschüssige Volumen abgeleitet werden. Die Vorhubgeschwindigkeit ist im Grenzfall größer als die Rückhubgeschwindigkeit. Daher wird das Volumen im Vorhub über das Saugventil S1 auf die Rückseite des Doppelbubkolbens 10 geleitet; das offene Magnetventil AS wirkt als Saugventil. Beim Rückhub wird die kleinere Durchflussmenge durch das Magnetventil AS geleitet und S2 wirkt als Saugventil. Im Fall der Volumenförderung in den Bremskreis, z. B. DK, wird das Magnetventil AS geschlossen und das Magnetventil EA geöffnet, wie bereits beschrieben.
9 zeigt eine etwas veränderte Anordnung des Magnetventiles AS und der Saugventil. Hier wird im Vorhub das Volumen durch das Magnetventil AS geleitet. Diese Version zeigt den Ausbau des DK zur Vorfüllung des Bremskreises zur Reduzierung des Leerwegs am Pedal. Im Vorhub wirkt ein Überdruckventil Ü, z. B. 4 bar, so dass dadurch entsprechendes Volumen über die Primärmanschette bzw. DK-Manschette 10 in den DK-Kreis gelangt und damit mehr Volumen bereitgestellt wird. Da dieser Vordruck nur zu Beginn der Bremsung gebraucht wird, wird über einen Stößel 33 nach der Vorfüllung (VF) das Überdruckventil Ü geöffnet. Es sind hier verschiedene Steuerungsmöglichkeiten denkbar, z. B. dass für die Rückfallebene bei Ausfall des E-Motors bei low μ, d. h. Druck 0 im DK-Kreis, erneut die Vorfüllung (VF) wirkt, was am Prinzip der Volumenbereitstellung durch den DHK nichts verändert.
9a zeigt eine doppelte Ventilanordnung mit zwei Absperrventilen AS1 und AS2, die anstelle des in 9 vorgesehenen Ventiles AS eingebaut sind. Die Absperrventile AS1 und AS2 sind so geschaltet, dass die Strömungsrichtung und Strömungskraft gegen die Feder F_AS wirken. Damit wird verhindert, dass die Strömungskraft größer als die Federkraft ist und das Ventil schließt.
10 zeigt den Grundaufbau einer Betätigungsvorrichtung mit Hilfskolben 16, Spindel 5 und Kupplung 9, bei dem der DK-Kolben und der als Ringkolben 28 ausgebildete Doppelhubkolben zusammengefasst sind. Der Förderraum des Doppelhubkolbens 28 wird hierbei von einem konzentrisch zum Druckraum des DK-Kolbens angeordneten Ringraum 40 gebildet, in dem der Ringkolben 28 mit Dichtmanschette 28a angeordnet ist. Auch hier schnüffelt der DK-Kolben über den Förderraum des Doppelhubkolbens wie bei 41 dargestellt. Die Ventilanordnung entspricht der der 9. Auch hier sind die verschiedenen Möglichkeiten der Druckmodulation über Einlaßventile EV und Auslaßventile AV oder Multiplexbetrieb (MUX) über Magnetventile SV dargestellt. Im ersten Fall kann das Magnetventil EA durch ein einfacheres Rückschlagventil RS ersetzt werden, da der Druckabbau, z. B. für die hydraulische Leerwegfreischaltung, über entsprechende Auslaßventile AV erfolgen kann.
10a zeigt die Abdichtung des Ringkolbens 28 durch die Manschette 28a, welche in der Ringbohrung bzw. Ringraum 40 gleitet, dessen Innendurchmesser über die Dichtung 34 gesichert ist. Eine weitere Dichtung 35 ist für die Rückseite des Ringkolbens notwendig, welche als Primärdichtung wie beim Hauptzylinder wirkt. Auch hier kann wie im Hauptzylinder auch eine zusätzliche Sekundärdichtung 35a eingesetzt werden, wobei der abgedichtete Raum mit dem Vorratsbehälter 3 verbunden ist. Diese Anordnung kann auch in 1 eingesetzt werden.
10b zeigt eine geteilte Ausführung von Ringkolben 28 und DK-Kolben 31, welche über einen Sicherungsring 32 kraftschlüssig verbunden sind. Diese Ausführung ist weniger toleranzempfindlich.
11 zeigt eine Anordnung ebenfalls mit Baulängenverkürzung, indem die Kolben-Zylinder-Einheit in Twin-Anordnung ausgeführt ist, indem der SK-Kolben 12 als Twin eingesetzt wird. Die Ventilschaltung der Ventile AS, S2 und S3 und der Blende 26b ist von 9 übernommen. Für den Fall eines Doppelfehlers von Motor und damit Ausfall des Doppelhubkolbens DHK und Bremskreisausfall DK wird der SK-Kolben nicht mehr mit Druck beaufschlagt. Bei intaktem Motor würde bei Bremskreisausfall der SK-Kolben über den Doppelhubkolben DHK bei Rückhub bedient und die Einlaßventile EV im DK-Kreis geschlossen. Bei Doppelfehler wird der SK-Kolben 12 vom Hilfskolben 16 über das ESV und geschlossenem Trennventil TV1 gespeist.
12 zeigt eine Parallelanordnung von Tandemhauptzylinder THZ mit den Kolben 12 und 12a und Druckmodulationseinrichtung bestehend aus Motor 8, Getriebe und Doppelhubkolben DHK 10. Hierbei fehlt im Vergleich zu 1 die Anbindung an das Bremspedal mit Pedalstößel, Die Ventilanordnung für Druckmodulation und Wegsimulator WS ist gleich wie in den vorangehenden Figuren. Da die Anbindung an den Pedalstößel hier nicht mehr vorhanden ist, wird anstelle des Biegerohrs und Kupplung ein Biegestab 30 eingesetzt, damit die Spindelexzentrizität nicht große Querkräfte auf den Doppelhubkolben 10 verursacht. Die parallel liegende Einheit aus Tandemhauptzylinder THZ mit Kolben SK 12, Kolben DK 12 und Hilfskolben 16 wurde bereits in der DE 10 2010 050 133 der Anmelderin beschrieben (auf die hiermit diesbezüglich Bezug genommen wird) welche den vom DK-Kreis unabhängigen Wegsimualtorkreis mit Hilfskolben beansprucht, was erhebliche Vorteile in der Fehlersicherheit hat. Außerdem kann der Wegsimulator WS nur zweistufig ausgebildet werden, was Kosten und Volumen einspart. In der ersten flachen Zone wirkt die Rückstellfedert als 1. Stufe des Wegsimulators WS, das WA-Ventil ist dabei offen.
Erst in der zweiten Stufe mit progressivem Kraftanstieg wirkt nach Schließung des Ventiles WA der Wegsimulator WS. Im Vergleich zur DE 10 2010 050 133 der Anmelderin ist hier eine Verbesserung für die Rückfallebene eingebaut durch Einsatz eines Umschaltventils UV. Stromlos verbindet dieses den Hilfskolben 16 mit der Rückseite des DK-Kolbens 12a. Damit bei Ausfall der ECU oder des Motors der für z. B. Rekuperation notwendige Leerweg LW nicht zum Pedaldurchfall führt, wird hier das Volumen des Hilfskolbens 16 auf die Rückseite des DK-Kolbens 12a geführt. Bei intakter ECU kann z. B. bei Ausfall des Motor auch über ECU das Volumen des Hilfskolbens 16 in den Bremskreis eingespeist werden.
Die Diagnose des Wegsimulators mit Hilfskolben und Hauptzylinder (THZ) kann durch Druckerzeugung in den Bremskreisen erfolgen. Bei Öffnung des Ventils ESV kann Druckmittel bei geschlossenem Ventil WA in den Hilfskolbenkreis gelangen. Bei Öffnung stromlos offenen Ventiles UV gelangt Druckmittel in den elastischen Druckmittelraun des Hilfskolbens 16, was am Kolbenhub des Doppelhubkolbens gemessen werden kann. Durch Einsatz von (nicht dargestellten) stromlos offenen 2/2-Magnetventiles in der Leitung vom Hilfskolben zum DK-Kolben 12 und eines stromlos geschlossenen 2/2-Magnetventiles in der Leitung vom Hilfskolben zum Ventil ESV kann die Diagnose erweitert werden, indem auch der DK-Kolben mit Druckmittel beaufschlagt wird und sich entsprechend bewegt.
Die Kolben-Zylinder-Einheit (THZ) wird bei intaktere Motor und ECU über Trennvntile TV2, TV3 von der Druckversorgung abgetrennt, ähnlich der EHB oder parallelen Systeme wie in DE 10 2010 040 097 gezeigt. Der Vorteil der gezeigten Anordnung liegt in der höheren Fehlersicherheit und kontinuierlicher Volumenförderung. Die Kolben-Zylinder-Einheit (THZ) kann auch von dieser DE 10 2010 040 097 oder DE 10 2011 081 601 mit der Druckversorgung kombiniert werden mit Verzicht auf die Fehlersicherheit beim Wegsimulator. Im Gegensatz zur DE 10 2010 040 097 ist hier kein Druckgeber eingesetzt, da die wichtigsten Parameter für Diagnose und Funktion über Motorstrom und Kolbenweg erfasst werden können.
Zur Verkürzung der Baulänge kann auch hier die („Twin”-)Lösung gem. 11 eingesetzt werden.
13 zeigt, ausgehend von der Darstellung gem. 6a, eine andere Ausführung des Doppelhubkolbens 10. Der Doppelhubkolben 10 ist hier weder gestuft noch als Ringkolben ausgebildet, sondern entspricht in Aufbau und Abdichtung mit Primär- und Sekundärmanschette einem konventionellen Druckstangen-Kolben (DK). In diesem Fall ist er über den Kolbenstößel 4 mit der Spindel 5 gekoppelt. Zu dieser ist, wie bei der Ausführung gem. 6a, zum Pedalstößel 3 ein Leerweg LW eingebaut. Die Rückseite des Doppelhubkolbens 10 ist über ein Absperrventil AS mit dem Vorratsbehälter (VB) 11 verbunden. Wird nun weiteres Volumen benötigt, so erfolgt der Rückhub des Doppelhubkolbens 10 bei geschlossenem Ventil AS und zugleich werden die Trennventile TV2 und TV3 zur Kolben-Zylinder-Einheit (Tandemhauptzylinder THZ) geschlossen. Bei Rückhub wird Volumen über das Rückschlagventil RS und das Ventil EA oder alternativ über zwei Ventile EA in die Bremskreise gefördert. Zugleich wird über in die zum Vorratsbehälter 11 führenden hydraulischen Leitungen eingebauten Saugventile S1 und S2 von den SK-Kolben 12 bzw. 12b und dem Doppelhubkolben 10 Volumen aus dem Vorratsbehälter 11 angesaugt, das beim nächsten Vorhub für weiteren Druckaufbau zur Verfügung steht. Ein Vorteil dieser Bauweise besteht in der kürzeren Baulänge und einem einfacheren Doppelhubkolben 10, was jedoch mit mehr Ventilen verbunden ist.
Die Lösung gemäß 13a baut auf einer Anordnung wie sie z. B. in der PCT/EP 2007/009683 der Anmelderin beschrieben ist und ist mit einem Doppelhubkolben erweitert. Hier entspricht der innere Kolben 10 dem DK-Kolben mit Schnüffelloch 40 und der äußere Stufenkolben 38 dem Doppelhubkolben. Der DK-Kolben ist wie üblich mittels Primärmanschette und Sekundärmanschette 27 abgedichtet und der Stufenkolben über die Dichtungen 39, 35 und 35a. Die Ventilschaltung des Doppelhubkolbens mit Ventil AS, Ventil RS usw. entspricht der in 13 dargestellten, ergänzt durch ein Saugventil (S2). Dies ist notwendig, um anschließend zum Rückhub mit Volumenförderung beim nachfolgenden Vorhub das Volumen bei geschlossenem Ventil AS wieder in den Kolben zu saugen. Die Anordnung hat Verbindungsleitungen zum Vorratsbehälter VB. Der Stufenkolben ist über die Spindel 5 mit dem Kugel-Gewinde-Getriebe 7 verbunden und der DK-Kolben über den Kolbenstößel 4 mit dem Pedalstößel. Da die Spindel 5 zur Druckmodulation auf den Stufenkolben wirkt und der DK-Kolben nur in der Rückfallebene wirkt, ist keine Kupplung mehr erforderlich. Diese Lösung kann mit eingebautem Leerweg oder mit hydraulischer Leerwegfreischaltung über zumindest ein Einlaß-/Auslaßventil EA kombiniert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist in 14 dargestellt. Bei dieser parallel zur Kolben-Zylinder-Einheit (THZ) insbesondere zwei parallel liegende Kolben angeordnet, welche mit der Spindel fest verbunden sind. Damit wirkt der Rückhub der Spindel direkt auf diese Kolben zur Volumenförderung. Hierbei kann eine Ventilanordnung nach 9 oder auch 13 verwendet werden. Mit dieser Ausführung, die auch im Multiplexverfahren betrieben werden kann, lassen sich u. a. bei kurzer Baulänge die Volumenströme reduzieren.
Bezugszeichenliste

1: Bremspedal
2: Pedalwegsensoren
3: Pedalstößel
4: Kolbenstößel
5: Spindel
6: Motorsensor
7: KGT
8: EC-Motor
9: Kupplung
9a: Magnetkupplung
9b: direkte Kopplung Spindel mit DHK
10: DK-Doppelhubkolben (DHK)
10a: Ringraum
10b: Druckkammer
11: Vorratsbehälter
12: SK-Kolben
12a: DK-Kolben
12b: SK-Kolben vergrößert
13: Kolben-Zylinder-Einheit
14: Pedalinterface
15: SK-Positionssensor
15a: Target für Positionssensor
16: Hilfskolben
17: Plungerkolben
18: Niveaugeber
19: elektrische Verbindungen zur ECU
20: Elektrode
21: Leckfluss
22: Gehäuseerweiterung
23: Schottkammer
24: Schwamm
25: Ablaufkanäle
26: Blende
27: DK-Manschette
28: Ringkolben
28a: Ringkolbendichtung
29: Rückstellfeder
30: Biegestab
31: DK-Druckkolben
32: Sicherungsring
33: Stößel
34: Dichtung
35: Primärdichtung
36: Sekundärdichtung
37: Anschlagfeder
38: Stufenkolben
39: Stufenkolbendichtung
40: Schnüffelloch
43: Arbeitsraum
45: Kolben-Zylinder-Einheit
46: Kolben-Zylinder-Einheit
WS: Wegsimulatorschaltung
AS: Absperrventil
WA: WS-Abschaltventil
WSA: WS-Absperrventil
ESV: Einspeisventil
EA: Einlass-/Auslassventil
SV: Schaltventil
E: Einlassventil
A: Auslassventil
SiV: Sicherheitsventil
RZ: Radzylinder
R: Rücklaufleitung
BKV: Bremskraftverstärker
DG: Druckgeber
RFE: Rückfallebene
VH: Vorhub DHK
RH: Rückhub DHK
T_D: Diagnosezeit
S1: Saugventil
S2: Saugventil
S3: Saugventil
Ü: Überdruckventil zur Vorfüllung (VF)
R5: Rückschlagventil zum Bremskreis
TV1: Trennventil HiKo
TV2: Trennventil zum DK-Kreis
TV3: Trennventil zum SK-Kreis
UV: Umschaltventil
VB: Vorratsbehälter
LW: Leerweg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007062839 [0003]
DE 102011009059 [0003]
DE 102011111368 [0004]
DE 102011007672 A1 [0009]
EP 06724475 [0013]
DE 102013105377 [0013, 0050, 0052, 0055, 0061, 0063, 0063]
DE 102010045617 [0013, 0060]
EP 07819692 [0016]
EP 2217478 A2 [0051]
DE 102010044754 [0071]
DE 102010050133 [0084, 0085]
DE 102010040097 [0087, 0087, 0087]
DE 102011081601 [0087]
EP 2007/009683 [0090]

Claims

Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbremse, mit einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal, zumindest einer Kolben-Zylinder-Einheit, die über eine Hydraulikleitung mit der Fahrzeugbremse verbunden ist (Bremskreis), um dem Bremskreis Druckmittel zuzuführen und die Fahrzeugbremse mit Druck zu beaufschlagen und mit einem Antrieb für die Kolbenzylinder-Einheit, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein vom Antrieb angetriebener Kolben (10, 28) vorgesehen ist der zumindest einem Bremskreis gesteuert in beiden Kolben-Bewegungsrichtungen, insbesondere Vor- und Rückhub, Druckmittel zuführt.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit einen Ringraum bildet, aus dem das Druckmittel zumindest einem Bremskreis (A, B) zuführbar ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Druckmittels in zumindest eine der den Kolben (10, 12) zugeordneten Druckkammern der Kolben-Zylinder-Einheit (13) erfolgt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Zuführung des Druckmediums Ventile, insbesondere Magnetventile vorgesehen sind.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der das Druckmittel in beiden Bewegungsrichtungen zuführende Kolben (10), insbesondere über einen Kugel-Gewinde-Trieb (7), von einem Elektro-Motor (8) angetrieben ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumensteuerung und die Einspeisung in zumindest einen Bremskreis (A, B) über den Rückhub des Kolbens (10) erfolgt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Druckmittels mittels des Kolbens (10) in zumindest zwei Bremskreise (A, B) simultan oder seriell erfolgt, wobei insbesondere ein zusätzliches Schließventil vorgesehen ist.
Betätigungvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführleitung für das Druckmedium zumindest ein zusätzliches Sicherheitsventil (SiV) vorgesehen ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trennung des Antriebes und des von diesem angetriebenen Kolbens (10) in der Rückfallebene eine Kupplung, insbesondere eine machanische Kupplung (9) vorgesehen ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Zuführung des Druckmediums ein Positionssensor (15) für den mittelbar angetriebenen Kolben (SK) (12) vorgesehen ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleich des zusätzlich zugeführten Druckmittevolumens über einen Vorratsbehälter (11) erfolgt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnose von Ventilen und Dichtungen im normalen Funktionsablauf, z. B. beim Druckabbau erfolgt.
Betätigungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Druckmittel aus einer weiteren Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere mittels eines Hilfskolbens (16) und über ein Ventil (ESV) zum Doppelhubkolben (10) gelangt.
Doppelhubkolben für eine hydraulische Betätigungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelhubkolben (10) der hydraulischen Betätigungsvorrichtung in beiden Kolben-Bewegungsrichtungen, insbesondere Vor- und Rückhub, Druckmittel zuführt.
Betätigungsvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Gehäuseabschnitt, insbesondere am Antriebsgehäuse eine Gehäuseerweiterung (22) vorgeshen ist, die zumindest einen Ablaufkanal (25) für Leckageflüssigkeit bildet.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Teil der Gehäuseerweiterung (22) eine Schottkammer (23) gebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Teil der Gehäuseerweiterung ein Flüssigkeitssensor, insbesondere Elektrode (20) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (THZ) (13) und der Antrieb (8, 9) räumlich zumindest teilweise nebeneinander bzw. parallel angeordnet und insbesondere in einer Baueinheit angeordnet sind.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (8, 9) auf den Doppelhubkolben (10, 28) wirkt.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Antrieb direkt angetriebene Kolben als Ringkolben (28) ausgebildet ist, dessen Arbeitsraum inbesondere zumindest teilweise parallel zur Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) (13) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (10, 12) der Kolben-Zylinder-Einheit parallel angeordnet sind (12).
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass Arbeitsräume der Kolben-Zylinder-Einheit über eine hydraulische Leitung verbunden sind, in die ein Ventil (Trennventil TV1) geschaltet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Förderrichtungen des Kolben (10) Saugventile (S1, S2) zugeordnet sind.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Hilfskolben vorgesehen ist, dessen Arbeitsraum über eine hydraulische Leitung mit einem Wegsimulator (WS) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der hydraulischen Leitung ein Umschaltventil (VV) angeordnet ist, das stromlos den Arbeitsraum des Hilfskolbens (16) mit dem des DK-Kolbens (12a) verbindet.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben (Schwimmkolben SK) der Kolben-Zylinder-Einheit parallelliegend zu einem weiteren Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist, wobei insbesondere in einer die Arbeitsräume der Kolben verbindenden hydraulischen Leitung ein Magnetventil (TV1) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben (DK-Kolben) der Kolben-Zylinder-Einheit als Doppelhubkolben ausgebildet ist bzw. genutzt wird, wobei in den zu den Radbremsen führenden Leitungen insbesondere zusätzliche Trennventile (TV2, TV3) und in den zum Vorratsbehälter führenden Leitungen Saugventile (S1, S2) angeordnet sind.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pedal bzw. dem Pedalstößel (3) und Spindel (5) oder einem Stößel, insbesondere Kupplungsstößel (4) ein Leerweg LW) vorgesehen ist und die Spindel (5) mit dem Kolben (10) insbesondere über einen Biegestab (30) bzw. eine Kupplung (9) verbunden ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) (13) zumindest eine, insbesondere zwei Kolben-Zylinder-Einheiten (45, 46) vorgesehen sind, die mit dem Antrieb, insbesondere der Spindel (5) fest verbunden sind um, beim Rückhub Hydraulikmedium in den bzw. die Bremskreise zu fördern.