DE102016205409A1

DE102016205409A1 - Bremssystem und Verfahren zum Steuern eines Bremssystems

Info

Publication number: DE102016205409A1
Application number: DE102016205409.0A
Authority: DE
Inventors: Dirk Mahnkopf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2017-10-05

Abstract

Die Erfindung schafft ein Bremssystem und ein Verfahren zum Steuern eines Bremssystems. Das Bremssystem (10; 110; 210) ist ausgebildet mit: einer ersten Messeinrichtung (61), welche dazu ausgelegt ist, ein erstes Signal (71) zu erzeugen, welches einen ersten Verstellweg (x1) eines Eingangselements (24; 124) eines fahrerbetätigten Teils (20; 120; 220) des Bremssystems (10; 110; 210) indiziert; einer zweiten Messeinrichtung (62), welche dazu ausgelegt ist, ein zweites Signal (72) zu erzeugen, welches einen zweiten Verstellweg (x2) eines Motors (32; 132) einer Unterstützungseinrichtung (30; 130) des Bremssystems (10; 110; 210) indiziert; und einer Steuereinrichtung (70; 170; 270), welche dazu ausgelegt ist, den Motor (32; 132) der Unterstützungseinrichtung (30; 130) basierend auf dem ersten Signal (71) und dem zweiten Signal (72) zu steuern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem und ein Verfahren zum Steuern eines Bremssystems.
Stand der Technik
Bremssysteme für Fahrzeuge weisen üblicherweise Bremsverstärker auf. Bremsverstärker dienen dazu, eine durch den Fahrer auf einen fahrerbetätigten Teil des Bremssystems ausgeübte Kraft mit einer durch den Bremsverstärker ausgeübten Kraft zu ergänzen. Dadurch kann die durch den Fahrer des Fahrzeugs auf den fahrerbetätigten Teil auszuübende Kraft bei gleichbleibender gewünschter Bremswirkung verringert werden. Die durch den Fahrer ausgeübte Kraft wird häufig Betätigungskraft, Eingangskraft oder auch Fahrerkraft genannt. Die durch den Bremsverstärker ausgeübte Kraft wird zum Beispiel Unterstützungskraft oder Antriebskraft genannt.
Die Betätigungskraft wird meistens durch eine Kraftzusammenführungseinrichtung des Bremsverstärkers mit der Antriebskraft zu einer Bremskraft zusammengeführt. Die Bremskraft wird auf ein Ausgangselement übertragen. Das Ausgangselement ist mit einem Kolben eines Hauptbremszylinders des Bremssystems gekoppelt. Bremsverstärker, insbesondere Vakuum-Bremsverstärker, verwenden oft ein als Reaktionsscheibe bezeichnetes Bauteil, welches eine zentrale Funktion übernimmt. Abhängig von der Fahrerkraft und der Unterstützungskraft stellt die Reaktionsscheibe Wege von Ventilen zum Belüften und Entlüften von Fluidkammern des Bremssystems ein.
In der DE 10 2010 043 203 A1 sind ein Bremskraftverstärker und ein Verfahren zum Betrieb eines Bremskraftverstärkers beschrieben.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft ein Bremssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Steuern eines Bremssystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.
Dementsprechend wird ein Bremssystem mit mindestens einem Hauptbremszylinder, einem fahrerbetätigten Teil und einer Unterstützungseinrichtung bereitgestellt. Der fahrerbetätigte Teil ist dazu ausgelegt oder eingerichtet, eine Fahrerkraft auszunehmen und auf ein Eingangselement des fahrerbetätigten Teils zu übertragen. Die Unterstützungseinrichtung weist einen Motor auf, welcher dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, eine Unterstützungskraft aufzubringen. Das Bremssystem umfasst ferner eine Kraftzusammenführungseinrichtung, mittels welcher die aufgenommene Fahrerkraft und die aufgebrachte Unterstützungskraft zusammenführbar und auf den mindestens einen Hauptbremszylinder aufbringbar sind. Zwischen dem Motor der Unterstützungseinrichtung und der Kraftzusammenführungseinrichtung ist eine erste Elastizitätseinrichtung mit einem ersten Elastizitätswert angeordnet.
Das Bremssystem umfasst weiterhin eine erste Messeinrichtung, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, ein erstes Signal zu erzeugen, welches einen ersten Verstellweg des Eingangselements indiziert. Das Bremssystem umfasst außerdem eine zweite Messeinrichtung, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, ein zweites Signal zu erzeugen, welches einen zweiten Verstellweg des Motors der Unterstützungseinrichtung indiziert. Das Bremssystem umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, den Motor der Unterstützungseinrichtung basierend auf dem erzeugten ersten Signal und dem erzeugten zweiten Signal zu steuern.
Unter einer Elastizitätseinrichtung ist insbesondere ein Element mit einer höheren Elastizität als umliegende, insbesondere als unmittelbar an die Elastizität angrenzende, Elemente zu verstehen. Unter Elastizität ist eine Fähigkeit zu jeglicher messbarer, insbesondere erheblicher, Deformation unter Beanspruchung zu verstehen, wobei eine höhere Elastizität eine geringere Steifigkeit der Elastizitätseinrichtung bedeutet und umgekehrt. Der Elastizitätswert der Elastizitätseinrichtung indiziert die Elastizität der Elastizitätseinrichtung, wobei ein geringerer Elastizitätswert eine geringere Elastizität der Elastizitätseinrichtung indiziert.
Unter dem ersten Verstellweg des Eingangselements ist insbesondere ein Weg zu verstehen, um welchen sich das Eingangselement infolge der aufgenommenen Fahrerkraft und/oder aufgrund der ausgeübten Unterstützungskraft bewegt, das heißt verstellt. Unter dem Verstellweg des Motors ist insbesondere ein Weg zu verstehen, welchen ein Element des Motors oder der Motor als Ganzes im Zuge des Ausübens der Unterstützungskraft durch den Motor und/oder aufgrund eines Ausübens der Fahrerkraft im Vergleich zu einer Ruhelage zurückgelegt. Bei einem Linearmotor kann der zweite Verstellweg beispielsweise die lineare Bewegung einer Ausgangsstange des Motors oder eines Kolbens sein. Bei einem beispielsweise als elektrische rotierende Maschine ausgelegten Motor kann der zweite Verstellweg auch beispielsweise eine Rotorlagewinkelveränderung eines Rotors der elektrischen Maschine sein.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Steuern eines Bremssystems bereitgestellt, mit den Schritten: Erzeugen eines ersten Signals, welches einen ersten Verstellweg eines Eingangselements eines fahrerbetätigten Teils des Bremssystems indiziert, wobei der fahrerbetätigte Teil dazu ausgelegt ist, eine Fahrerkraft aufzunehmen und auf das Eingangselement des fahrerbetätigten Teils zu übertragen; Erzeugen eines zweiten Signals, welches einen zweiten Verstellweg eines Motors einer Unterstützungseinrichtung des Bremssystems indiziert; wobei der Motor dazu ausgelegt ist, eine Unterstützungskraft aufzubringen; wobei die aufgenommene Fahrerkraft und die aufgebrachte Unterstützungskraft mittels einer Kraftzusammenführungseinrichtung des Bremssystems zusammenführbar und auf mindestens einen Hauptbremszylinder des Bremssystems aufbringbar sind; und Steuern des Motors der Unterstützungseinrichtung basierend auf dem erzeugten ersten Signal und dem erzeugten zweiten Signal.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Bremssystem benötigt vorteilhaft keine Reaktionsscheibe und kann dennoch eine grundlegende Funktionalität, insbesondere eine Performancekurve (Englisch „performance curve“), aufweisen, welche der eines Vakuum-Bremskraftverstärkers mit einer Reaktionsscheibe gleicht. Durch den Verzicht auf eine Reaktionsscheibe kann das Bremssystem mit geringerem technischem Aufwand hergestellt werden. Gleichzeitig muss bei dem erfindungsgemäßen Bremssystem nicht auf übliche, bewährte, beliebte und/oder benötigte Performancekurven verzichtet werden.
Beschränkungen verschiedener Funktionen des Bremssystems, insbesondere des Bremskraftverstärkers, welche üblicherweise durch die Reaktionsscheibe gegeben sind, können in dem erfindungsgemäßen Bremssystem vermindert oder aufgehoben sein. Solche Beschränkungen können insbesondere während einer so genannten Jump-In-Funktion der Unterstützungseinrichtung relevant sein. Für das erfindungsgemäße Bremssystem und das erfindungsgemäße Verfahren können in herkömmlichen Bremssystemen bereits vorhandene Steuer-, Regel- und Verstärkereinrichtungen verwendet werden, so dass kein zusätzlicher Hardwareaufwand erfolgen muss.
Durch Vermeidung der Verwendung einer Reaktionsscheibe wird eine Vielzahl von unbekannten Eigenschaften der Reaktionsscheibe aus dem Bremssystem entfernt, wodurch eine vereinfachte Steuer- und Regelbarkeit des Bremssystems erreicht wird. Zum Bauteilschutz der Reaktionsscheibe ergeben sich zudem Einschränkungen bezüglich der Verfahrwege in üblichen Bremssystemen.
Eine mathematisch zu einem Bremssystem mit Reaktionsscheibe äquivalente Modellierung des Bremssystems ohne Reaktionsscheibe kann vorteilhaft durch eine entsprechende Wahl des ersten Elastizitätswerts erzielt werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die erste Elastizitätseinrichtung als ein Getriebe ausgebildet. Alternativ kann die Elastizitätseinrichtung auch als ein Block oder eine sonstige Struktur ausgebildet sein, welche beispielsweise aus einem elastischen Werkstoff besteht, zum Beispiel aus Federstahl oder einem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer, oder einen solchen Werkstoff, beispielsweise Federstahl oder einen Kunststoff, insbesondere ein Elastomer, aufweist. Die Elastizitätseinrichtung kann beispielsweise als eine Tellerfeder ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Kraftzusammenführungseinrichtung als eine starre Verbindung ausgebildet. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße System insbesondere ohne eine Reaktionsscheibe ausgebildet. Unter einer starren Verbindung ist insbesondere eine Verbindung ohne nachgebende Kammern, stauchbare Elastizitätseinrichtungen und dergleichen zu verstehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der fahrerbetätigte Teil über eine Kopplungseinrichtung des Bremssystems mit der Kraftzusammenführungseinrichtung derart gekoppelt, dass ein Abstand zwischen dem fahrerbetätigten Teil und der Kraftzusammenführungseinrichtung veränderbar ist, insbesondere durch Steuern des Motors mittels der Steuereinrichtung. Zwischen dem Eingangselement und der Kopplungseinrichtung kann eine zweite Elastizitätseinrichtung mit einem zweiten Elastizitätswert angeordnet sein. Die zweite Elastizitätseinrichtung kann genauso ausgebildet sein wie die erste Elastizitätseinrichtung oder kann unterschiedlich von der ersten Elastizitätseinrichtung ausgebildet sein. Der erste und der zweite Elastizitätswert können gleich sein oder unterschiedlich sein.
Bevorzugt handelt es sich bei der zweiten Elastizitätseinrichtung um eine Struktur, welche aus einem elastischen Werkstoff, insbesondere aus Federstahl oder aus einem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer, besteht oder einen solchen aufweist. Durch eine an die konkreten Anforderungen des erfindungsgemäßen Bremssystems angepasste Wahl des zweiten Elastizitätswerts der zweiten Elastizitätseinrichtung und/oder eine entsprechend angepasste Steuersoftware der Steuereinrichtung kann die Performancekurve und somit auch die Funktionalität des Bremssystems optimal eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Kopplungseinrichtung eine Lücke zwischen dem fahrerbetätigten Teil und der Kraftzusammenführungseinrichtung auf oder ist als eine Lücke zwischen dem fahrerbetätigten Teil und der Kraftzusammenführungseinrichtung ausgebildet. Unter einer Lücke soll insbesondere eine bauliche völlige Trennung durch Atmosphäre oder Vakuum zwischen der Kraftzusammenführungseinrichtung und dem fahrerbetätigten Teil verstanden werden. Optional kann die Lücke mit einem Werkstoff mit besonders hoher Elastizität ganz oder teilweise ausgefüllt sein, so dass die Lücke sich effektiv wie eine Lücke mit vollständiger baulicher Trennung verhält, gleichzeitig aber sanftere Öffnungs- und Schließbewegungen der Lücke und eine verringerte Geräuschentwicklung beim Schließen der Lücke ermöglicht sind. Insbesondere ist der Abstand zwischen dem fahrerbetätigten Teil und der Kraftzusammenführungseinrichtung durch Verbreitern oder Verringern der Lücke, insbesondere durch Öffnen oder Schließen der Lücke, veränderbar. Dies kann insbesondere durch ein entsprechendes Steuern des Motors mittels der Steuereinrichtung erfolgen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt oder eingerichtet, den Motor der Unterstützungseinrichtung basierend auf dem erzeugten ersten Signal, dem erzeugten zweiten Signal und dem ersten Elastizitätswert der ersten Elastizitätseinrichtung zu steuern. Somit kann das Steuern des Motors besonders präzise erfolgen und der erste Elastizitätswert kann den Anforderungen eines konkreten Bremssystems entsprechend gewählt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt: Bereitstellen eines ersten Elastizitätswerts einer ersten Elastizitätseinrichtung, welche zwischen dem Motor der Unterstützungseinrichtung und der Kraftzusammenführungseinrichtung angeordnet ist; wobei das Steuern des Motors der Unterstützungseinrichtung basierend auf dem erzeugten ersten Signal, dem erzeugten zweiten Signal und dem bereitgestellten ersten Elastizitätswert erfolgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Steuern des Motors der Unterstützungseinrichtung derart, dass ein Abstand zwischen dem fahrerbetätigten Teil und der Kraftzusammenführungseinrichtung an einer Kopplungseinrichtung des Bremssystems einer bereitstellbaren Abstandsfunktion folgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung umfasst das Verfahren den Schritt: Bereitstellen eines zweiten Elastizitätswerts einer zweiten Elastizitätseinrichtung, welche zwischen dem Eingangselement und der Kopplungseinrichtung angeordnet ist; wobei das Steuern des Motors der Unterstützungseinrichtung basierend auf dem erzeugten ersten Signal, dem erzeugten zweiten Signal, dem Abstand, dem ersten Elastizitätswert und dem zweiten Elastizitätswert erfolgt. Somit kann das Bremssystem besonders präzise gesteuert werden. Eine mathematisch zu einem Bremssystem mit Reaktionsscheibe äquivalente Modellierung des Bremssystems ohne Reaktionsscheibe kann vorteilhaft durch eine entsprechende Wahl des ersten und/oder des zweiten Elastizitätswerts erzielt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild eines Bremssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein schematisches Blockschaltbild eines Bremssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ein schematisches Blockschaltbild eines Bremssystems gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
4 ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Steuern eines Bremssystems gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll insbesondere nicht, sofern nichts anderes angegeben ist, eine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Bremssystems 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Bremssystem 10 umfasst mindestens einen Hauptbremszylinder 12, einen fahrerbetätigten Teil 20 und eine Unterstützungseinrichtung 30. Der fahrerbetätigte Teil 20 ist dazu ausgelegt oder eingerichtet, eine Fahrerkraft aufzunehmen und auf ein Eingangselement 24 des fahrerbetätigten Teils 20 zu übertragen. Die Fahrerkraft ist beispielsweise eine Kraft, welche durch einen Fahrer eines Fahrzeugs, welches mit dem Bremssystem 10 ausgestattetet ist, auf ein Bremsbetätigungselement, beispielsweise ein Bremspedal oder ein Bremshebel, ausgeübt wird. Das Eingangselement 24 kann beispielsweise als eine Eingangsstange ausgebildet sein. Durch die Aufnahme der Fahrerkraft wird das Eingangselement 24 um einen ersten Verstellweg x1 verstellt.
Die Unterstützungseinrichtung 30 weist einen Motor 32 auf, welcher dazu ist, eine Unterstützungskraft aufzubringen. Im Zuge des Aufbringens der Unterstützungskraft und/oder des Aufnehmens der Fahrerkraft weist der Motor 32 einen zweiten Verstellweg x2 auf. Beispielsweise kann der zweite Verstellweg x2 bei einem linearen Motor 32 eine Verschiebung eines Kolbens oder einer Ausgangsstange des Motors 32 sein. Ist der Motor 32 beispielsweise als elektrische rotierende Maschine ausgebildet, kann der zweite Verstellweg x2 auch eine Rotorlagewinkelveränderung eines Rotors des Motors 32 oder dergleichen sein.
Der fahrbetätigte Teil 20 und die Unterstützungseinrichtung 30 sind mit einer Kraftzusammenführungseinrichtung 40 des Bremssystems 10 gekoppelt oder koppelbar, welche bevorzugt keine Reaktionsscheibe aufweist. Mittels der Kraftzusammenführungseinrichtung 40 sind die aufgenommene Fahrerkraft und die aufgebrachte Unterstützungskraft zusammenführbar und auf den mindestens einen Hauptbremszylinder 12 aufbringbar. Mit anderen Worten ist die Kraftzusammenführungseinrichtung 40 dazu ausgelegt oder eingerichtet, die aufgenommene Fahrerkraft und die aufgebrachte Unterstützungskraft zusammenzuführen und auf den mindestens einen Hauptbremszylinder 12 aufzubringen.
Zwischen dem Motor 32 der Unterstützungseinrichtung 30 und der Kraftzusammenführungseinrichtung 40 ist eine erste Elastizitätseinrichtung 51 mit einem ersten Elastizitätswert angeordnet. Bei der ersten Elastizitätseinrichtung 51 kann es sich beispielsweise um ein Getriebe oder eine Struktur, aufweisend oder bestehend aus, einem elastischen Werkstoff, insbesondere Federstahl oder einem Kunststoff, bevorzugt einem Elastomer, handeln.
Das Bremssystem 10 weist eine erste Messeinrichtung 61 auf, welche dazu ausgelegt ist, ein erstes Signal 71 zu erzeugen, welches den ersten Verstellweg x1 des Eingangselements 24 indiziert. Die Messeinrichtung 61 kann dazu eingerichtet oder ausgelegt sein, den ersten Verstellweg x1 des Eingangselements 24 direkt zu erfassen, z.B. mittels Kraftsensoren, und darauf basierend das erste Signal 71 zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Messeinrichtung 61 auch dazu ausgelegt sein, das erste Signal 71 indirekt basierend auf dem ersten Verstellweg x1 zu erzeugen.
Weiterhin weist das Bremssystem 10 eine zweite Messeinrichtung 62 auf, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, ein zweites Signal 72 zu erzeugen, welches den zweiten Verstellweg x2 des Motors 32 der Unterstützungseinrichtung 30 indiziert. Auch das zweite Signal 72 kann erzeugt werden, indem die zweite Messeinrichtung 62 den zweiten Verstellweg x2 des Motors direkt erfasst und darauf basierend das zweite Signal 72 erzeugt. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Signal 72 auch indirekt basierend auf dem zweiten Verstellweg x2 erzeugt werden.
Das Bremssystem 10 umfasst außerdem eine Steuereinrichtung 70, welche dazu ausgelegt ist, den Motor 32 der Unterstützungseinrichtung 30 basierend auf dem ersten Signal 71 und dem zweiten Signal 72 zu steuern. Dazu kann die Steuereinrichtung 70 basierend auf dem ersten und dem zweiten Signal 71, 72 ein Steuersignal 73 erzeugen und dieses zur Steuerung des Motors 32 an den Motor 32 übermitteln. Somit ist durch die Steuereinrichtung 70 der Motor 32 basierend auf dem ersten Verstellweg x1 und dem zweiten Verstellweg x2 steuerbar.
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Bremssystems 110 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Bremssystem 110 ist eine Variante des Bremssystems 10 aus 1 und ist gemäß allen in Bezug auf das Bremssystem 10 beschriebenen Varianten und Weiterbildungen modifizierbar und umgekehrt. Soweit nicht explizit anders beschrieben, können, insbesondere gleich bezeichnete, Elemente des Bremssystems 110 ebenso ausgebildet sein und/oder ebenso funktionieren wie in Bezug auf das Bremssystem 10 beschrieben.
Das Bremssystem 110 weist statt des fahrerbetätigten Teils 20 des Bremssystems 10 einen fahrerbetätigten Teil 120 auf. Der fahrerbetätigte Teil 120 weist ein Bremsbetätigungselement 121 auf, welches beispielsweise als Bremspedal oder als Bremshebel ausgebildet ist. Das Bremsbetätigungselement 121 ist mit einem Eingangselement 124 des fahrerbetätigten Teils 120 verbunden. Durch die Aufnahme der Fahrerkraft wird das Eingangselement 124 um einen ersten Verstellweg x1 verstellt. Das Bremsbetätigungselement 121 und das Eingangselement 124 können auch ineinander integriert ausgebildet sein. Wie in Bezug auf das Bremssystem 10 beschrieben, wird durch die erste Messeinrichtung 61 das erste Signal 71 erzeugt, welches den ersten Verstellweg x1 des Eingangselements 124 indiziert.
Zwischen dem fahrerbetätigten Teil 120 und einer Kraftzusammenführungseinrichtung 140 des Bremssystems 110 ist eine Kopplungseinrichtung 122 des Bremssystems 110 angeordnet und ausgebildet, mittels welcher der fahrerbetätigte Teil 120 von der Kraftzusammenführungseinrichtung 140 trennbar ist. Die Kopplungseinrichtung 122 kann insbesondere eine Lücke aufweisen oder als eine Lücke ausgebildet sein. Die Kopplungseinrichtung 122 koppelt das Eingangselement 124 mit einem ersten Kraftübertragungselement 126 der Kraftzusammenführungseinrichtung 140, wobei das erste Kraftübertragungselement 126 beispielsweise als starre Stange ausgebildet ist.
Das Bremssystem 110 umfasst eine Unterstützungseinrichtung 130 anstatt der Unterstützungseinrichtung 30 mit einem Motor 132 anstatt des Motors 32 aus 1. Die zweite Messeinrichtung 62 ist dazu ausgelegt, das zweite Signal 72 basierend auf dem zweiten Verstellweg x2 des zweiten Motors 132 zu erzeugen oder zu erfassen, beispielsweise wie in Bezug auf den Motor 32 des Bremssystems 10 aus 1 beschrieben. Der Motor 132 wird im Folgenden exemplarisch als linearer Motor beschrieben. Es soll verstanden werden, dass der Motor 132 stattdessen auch als rotierender Motor, beispielsweise als rotierende elektrische Maschine, ausgebildet sein kann.
Exemplarisch ist in 2 die Unterstützungseinrichtung 130 mit einem zweiten Kraftübertragungselement 134, beispielsweise einer starren Stange, dargestellt. Das zweite Kraftübertragungselement 134 verstellt sich um den zweiten Verstellweg x2, wenn die Unterstützungseinrichtung 130 die Unterstützungskraft aufbringt. Zwischen der Unterstützungseinrichtung 130 und der Kraftzusammenführungseinrichtung 140 ist eine erste Elastizitätseinrichtung 151 mit einem ersten Elastizitätswert ausgebildet und angeordnet, beispielsweise wie in Bezug auf die erste Elastizitätseinrichtung 51 des Bremssystems 10 beschrieben.
Die erste Elastizitätseinrichtung ist beispielsweise zwischen dem zweiten Kraftübertragungselement 134 der Unterstützungseinrichtung 130 und einem dritten Kraftübertragungselement 136, beispielsweise einer starren Stange, der Kraftzusammenführungseinrichtung 140 angeordnet. Bevorzugt ist die Kraftzusammenführungseinrichtung 140 vollständig eine starre Verbindung ausgebildet. Insbesondere kann die Kraftzusammenführungseinrichtung 140 aus starr miteinander verbundenen starren Elementen, beispielsweise Stangen und Kolben bestehen. Die Kraftzusammenführungseinrichtung 140 kann in Gabelform ausgebildet sein, um die aufgenommene Fahrerkraft und die durch die Unterstützungseinrichtung 130 ausgeübte Unterstützungskraft zusammenzuführen und gemeinsam als eine Bremskraft auf den mindestens einen Hauptbremszylinder 12 aufzubringen.
Eine Steuereinrichtung 170 des Bremssystems 110 statt der Steuereinrichtung 70 des Bremssystems 10 ist dazu eingerichtet oder ausgelegt, den Motor 132 der Unterstützungseinrichtung 130 basierend auf dem ersten Signal 71, dem zweiten Signal 72 und optional außerdem basierend auf dem ersten Elastizitätswert der ersten Elastizitätseinrichtung 151 zu steuern. Der Motor 132 kann insbesondere so gesteuert werden, dass eine sogenannte Jump-in-Funktion durch das Bremssystem 110 bereitgestellt wird. Bei einem sogenannten Jump-in ist die Lücke der Kopplungseinrichtung 122 offen, das heißt, ein Abstand x3 zwischen zwei die Lücke der Kopplungseinrichtung 122 definierenden Puffern, Platten oder dergleichen, insbesondere zwischen dem Eingangselement 124 und dem ersten Kraftübertragungselement 126, ist größer als Null und kleiner oder gleich einem maximalen Abstandswert g0 für den Abstand x3.
Somit wird die Fahrerkraft in der beschriebenen Situation noch nicht über das erste Kraftübertragungselement 126 auf die Kraftzusammenführungseinrichtung 140 aufgebracht. Die gesamte Bremskraft wird somit während des Jump-ins durch die Unterstützungskraft des Motors 132 bereitgestellt. Die durch den Motor 132 aufgebrachte Unterstützungskraft kann insbesondere basierend auf dem ersten oder dem zweiten Signal 71, 72 gesteuert und/oder geregelt werden, besonders bevorzugt basierend auf dem Verstellweg x1 des Eingangselements 124.
Insbesondere kann der Motor 123 durch die Steuereinrichtung 170 derart gesteuert und/oder geregelt werden, dass der Abstand x3 einer vorgebbaren oder vorbestimmten Abstandsfunktion folgt. Die Abstandsfunktion kann beispielsweise durch eine externe Vorrichtung wie etwa eine Fahrzeugsteuerung eines Fahrzeugs, welches mit dem Bremssystem 110 ausgestattet ist, vorgegeben und an die Steuereinrichtung 170 übermittelt werden.
Die Abstandsfunktion ist vorzugsweise dergestalt bereitgestellt, so dass das Schließen der Lücke der Kopplungseinrichtung 122, das heißt x3 = 0, also das Ende des Jump-in, bei einem vorgegebenen Druck pj an dem Hauptbremszylinder 12 erfolgt. Dazu kann ein Signal, welches den aktuellen Druck p an dem Hauptbremszylinder 12 indiziert, insbesondere ein Drucksignal, an die Steuereinrichtung 170 übermittelt werden.
Der Motor 132 kann insbesondere durch die Steuereinrichtung 170 derart gesteuert und/oder geregelt werden, dass gilt: x2 = α(x1)·x1, wobei α(x1) eine Konstante sein kann (α = const.) oder eine von x1 abhängige Funktion sein kann, insbesondere eine vorbestimmte Funktion. Der Abstand x3 beträgt somit stets: x3 = g0 – (1 – α)·x1.
Bei sich schließender Lücke folgt somit, unter Verwendung von x3 = 0 zu diesem Zeitpunkt: x1 = g0/(1 – α) und mit x2 = α(x1)·x1 schließlich: x2 = g0·α/(1 – α).
Wird eine Bremssystemcharakteristik des Bremssystems 110 o.b.d.A. in der Form p(Weg) angenommen, folgt somit: p(g0·α/(1 – α)) = pj.
Somit ist α derart einstellbar, dass diese Gleichung für einen gewünschten Druck pj in dem Hauptbremszylinder 12 gilt. Dabei ist eine Abhängigkeit des Faktors α von x1 berücksichtigbar, wodurch eine implizite, nicht-lineare Gleichung entsteht. Diese Gleichung kann während des Betriebs des Bremssystems 110 durch die Steuereinrichtung 170 gelöst werden. Vorzugsweise ist das Ergebnis der Gleichung vorab berechnet und in der Steuereinrichtung 170 gespeichert. Auf diese Weise kann sowohl die übliche Jump-in-Phase mit ihren kennzeichnenden Eigenschaften als auch ein klar definierter Übergangspunkt von der Jump-in-Phase in die Verstärkerphase sichergestellt werden. In der Verstärkerphase werden mittels der Kraftzusammenführungseinrichtung 140 die Fahrerkraft und die Unterstützerkraft kombiniert und gemeinsam als Bremskraft auf den Hauptbremszylinder 12 aufgebracht.
3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Bremssystems 210 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Bremssystem 210 ist eine Variante des Bremssystems 110 aus 2 und ist gemäß allen in Bezug auf das Bremssystem 110 beschriebenen Varianten und Weiterbildungen anpassbar und umgekehrt.
Das Bremssystem 210 unterscheidet sich von dem Bremssystem 110 in der Ausbildung des fahrerbetätigten Teils 220 anstelle des fahrerbetätigten Teils 120 des Bremssystems 10. Neben dem Bremsbetätigungselement 121 und dem Eingangselement 124 umfasst der fahrerbetätigte Teil 220 außerdem ein viertes Kraftübertragungselement 228 und eine zweite Elastizitätseinrichtung 252 mit einem zweiten Elastizitätswert, welche zwischen dem Eingangselement 124 und dem vierten Kraftübertragungselement 228 angeordnet ist.
Die zweite Elastizitätseinrichtung 252 kann ebenso ausgebildet sein wie die erste Elastizitätseinrichtung 151 oder kann von dieser verschieden ausgebildet sein. Die zweite Elastizitätseinrichtung 252 kann beispielsweise einen elastischen Werkstoff aufweisen oder aus einem elastischen Werkstoff bestehen, insbesondere aus Federstahl oder einem Kunststoff, vorzugsweise einem Elastomer. Die erste und/oder die zweite Elastizitätseinrichtung können mit solchen Elastizitätswerten ausgebildet sein, dass deren jeweilige Steifigkeit beispielsweise 10⁵ N/m oder 10⁷ N/m beträgt oder weniger. Eine maximale Deformation der ersten und/oder der zweiten Elastizitätseinrichtungen 151, 252, kann beispielsweise 1 mm oder weniger betragen.
Der zweite Elastizitätswert der zweiten Elastizitätseinrichtung 252 ist vorzugsweise erheblich größer als ein Elastizitätswert des angrenzenden Eingangselements 124 und/oder des angrenzenden vierten Kraftübertragungselements 228. Insbesondere kann eine dem zweiten Elastizitätswert umgekehrt proportionale Steifigkeit der zweiten Elastizitätseinrichtung 252 um mehr als 1/10tel, mehr als 1/100tel, mehr als 1/1000tel, mehr als 1/10000tel oder dergleichen kleiner sein als eine entsprechende Steifigkeit des Eingangselements 124 und/oder des vierten Kraftübertragungselements 228.
Das vierte Kraftübertragungselement 228 ist, statt des Eingangselements 124 bei dem fahrerbetätigten Teil 120 des Bremssystems 110, über die Kopplungseinrichtung 122 mit dem ersten Kraftübertragungselement 126 der Kraftzusammenführungseinrichtung 140 gekoppelt. Das vierte Kraftübertragungselement 228 kann insbesondere starr ausgebildet sein.
Das Bremssystem 210 kann statt der Steuereinrichtung 170 eine Steuereinrichtung 270 aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, den Motor 132 der Unterstützungseinrichtung 130 basierend auf dem ersten Signal 71, dem zweiten Signal 72 und zusätzlich auch noch basierend auf dem ersten und/oder dem zweiten Elastizitätswert zu steuern. Dazu kann beispielsweise die voranstehend in Bezug auf das Bremssystem 110 beschriebenen Gleichungen entsprechend zur Berücksichtigung des zweiten Elastizitätswerts modifiziert werden. Der erste bzw. zweite Elastizitätswert können beispielsweise beim Herstellen des Bremssystems 210 erfasst oder bestimmt und der Steuereinrichtung 170, 270 bereitgestellt werden.
4 zeigt ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Steuern eines Bremssystems 10; 110; 210 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren gemäß 4 ist insbesondere durch das erfindungsgemäße Bremssystem, insbesondere das erfindungsgemäße Bremssystem 10; 110; 210 durchführbar und ist somit gemäß allen in Bezug auf das erfindungsgemäße Bremssystem beschriebenen Varianten und Modifikationen entsprechend anpassbar und umgekehrt.
In einem Schritt S01 wird ein erstes Signal 71 erzeugt, welches einen ersten Verstellweg x1 eines Eingangselements 24; 124 eines fahrerbetätigten Teils 20; 120; 220 des zu steuernden Bremssystems 10; 110; 210 indiziert, wobei der fahrerbetätigte Teil 20; 120; 220 dazu ausgelegt ist, eine Fahrerkraft aufzunehmen und auf das Eingangselement 24; 124 des fahrerbetätigten Teils 20; 120; 220 zu übertragen. In einem Schritt S02 wird ein zweites Signal 72 erzeugt, welches einen zweiten Verstellweg x2 eines Motors 32; 132 einer Unterstützungseinrichtung 30; 130 des Bremssystems 10; 110; 210 indiziert; wobei der Motor 32; 132 dazu ausgelegt ist, eine Unterstützungskraft aufzubringen; wobei die aufgenommene Fahrerkraft und die aufgebrachte Unterstützungskraft mittels einer Kraftzusammenführungseinrichtung 40; 140 des Bremssystems 10; 110; 210 zusammenführbar und auf mindestens einen Hauptbremszylinder 12 des Bremssystems 10; 110; 210 aufbringbar sind.
In einem optionalen Schritt S03 wird ein erster Elastizitätswert einer ersten Elastizitätseinrichtung 51; 151 bereitgestellt, welche zwischen dem Motor 32; 132 des Unterstützungseinrichtung 30; 130 und der Kraftzusammenführungseinrichtung 40; 140 angeordnet ist.
In einem optionalen Schritt S04 wird ein zweiter Elastizitätswert einer zweiten Elastizitätseinrichtung 252 bereitgestellt, wobei die zweite Elastizitätseinrichtung 252 zwischen dem Eingangselement 124 und einer Kopplungseinrichtung 122 angeordnet ist, wobei die Kopplungseinrichtung 122 zum Koppeln des Eingangselements 124 mit der Kraftzusammenführungseinrichtung 140 eingerichtet oder ausgelegt ist.
In einem Schritt S05 wird der Motor 32; 132 basierend auf dem erzeugten ersten Signal 71 und dem erzeugten zweiten Signal 72 gesteuert. Das Steuern S05 des Motors 32; 132 kann optional zusätzlich basierend auf dem bereitgestellten ersten Elastizitätswert und/oder auf dem bereitgestellten zweiten Elastizitätswert erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010043203 A1 [0004]

Claims

Bremssystem (10; 110; 210) mit: mindestens einem Hauptbremszylinder (12); einem fahrerbetätigten Teil (20; 120; 220), welcher dazu ausgelegt ist, eine Fahrerkraft aufzunehmen und auf ein Eingangselement (24; 124) des fahrerbetätigten Teils (20, 120; 220) zu übertragen; einer Unterstützungseinrichtung (30; 130) mit einem Motor (32; 132), welcher dazu ausgelegt ist, eine Unterstützungskraft aufzubringen; einer Kraftzusammenführungseinrichtung (40; 140), mittels welcher die aufgenommene Fahrerkraft und die aufgebrachte Unterstützungskraft zusammenführbar und auf den mindestens einen Hauptbremszylinder (12) aufbringbar sind; wobei zwischen dem Motor (32; 132) der Unterstützungseinrichtung (30; 130) und der Kraftzusammenführungseinrichtung (40; 140) eine erste Elastizitätseinrichtung (51; 151) mit einem ersten Elastizitätswert angeordnet ist; einer ersten Messeinrichtung (61), welche dazu ausgelegt ist, ein erstes Signal (71) zu erzeugen, welches einen ersten Verstellweg (x1) des Eingangselements (24; 124) indiziert; einer zweiten Messeinrichtung (62), welche dazu ausgelegt ist, ein zweites Signal (72) zu erzeugen, welches einen zweiten Verstellweg (x2) des Motors (32; 132) der Unterstützungseinrichtung (30; 130) indiziert; und einer Steuereinrichtung (70; 170; 270), welche dazu ausgelegt ist, den Motor (32; 132) der Unterstützungseinrichtung (30; 130) basierend auf dem ersten Signal (71) und dem zweiten Signal (72) zu steuern.
Bremssystem (110; 210) nach Anspruch 1, wobei die erste Elastizitätseinrichtung (51; 151) als ein Getriebe ausgebildet ist.
Bremssystem (110; 210) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Kraftzusammenführungseinrichtung (40; 140) als eine starre Verbindung ausgebildet ist.
Bremssystem (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der fahrerbetätigte Teil (220) über eine Kopplungseinrichtung (222) mit der Kraftzusammenführungseinrichtung (140) derart gekoppelt ist, dass ein Abstand (x3) zwischen dem fahrerbetätigten Teil (220) und der Kraftzusammenführungseinrichtung (140) veränderbar ist; und wobei zwischen dem Eingangselement (124) und der Kopplungseinrichtung (222) eine zweite Elastizitätseinrichtung (252) mit einem zweiten Elastizitätswert angeordnet ist.
Bremssystem (210) nach Anspruch 4, wobei die Kopplungseinrichtung eine Lücke (222) zwischen dem fahrerbetätigten Teil (220) und der Kraftzusammenführungseinrichtung (140) aufweist oder als eine Lücke (222) zwischen dem fahrerbetätigten Teil (220) und der Kraftzusammenführungseinrichtung (140) ausgebildet ist.
Bremssystem (110; 210) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinrichtung (170; 270) dazu ausgelegt ist, den Motor (132) der Unterstützungseinrichtung (130) basierend auf dem ersten Signal (71), dem zweiten Signal (72) und dem ersten Elastizitätswert der ersten Elastizitätseinrichtung (51; 151) zu steuern.
Verfahren zum Steuern eines Bremssystems (10; 110; 210) mit den Schritten: Erzeugen (S01) eines ersten Signals (71), welches einen ersten Verstellweg (x1) eines Eingangselements (24; 124) eines fahrerbetätigten Teils (20; 120; 220) des Bremssystems (10; 110; 210) indiziert, wobei der fahrerbetätigte Teil (20; 120; 220) dazu ausgelegt ist, eine Fahrerkraft aufzunehmen und auf das Eingangselement (24; 124) zu übertragen; Erzeugen (S02) eines zweiten Signals (72), welches einen zweiten Verstellweg (x2) eines Motors (32; 132) einer Unterstützungseinrichtung (30; 130) des Bremssystems (10; 110; 210) indiziert; wobei der Motor (32; 132) dazu ausgelegt ist, eine Unterstützungskraft aufzubringen; wobei die aufgenommene Fahrerkraft und die aufgebrachte Unterstützungskraft mittels einer Kraftzusammenführungseinrichtung (40; 140) des Bremssystems (10; 110; 210) zusammenführbar und auf mindestens einen Hauptbremszylinder (12) des Bremssystems (10; 110; 210) aufbringbar sind; und Steuern (S05) des Motors (32; 132) der Unterstützungseinrichtung (30; 130) basierend auf dem erzeugten ersten Signal (71) und dem erfassten zweiten Signal (72).
Verfahren nach Anspruch 7, mit dem Schritt: Bereitstellen (S03) eines ersten Elastizitätswerts einer ersten Elastizitätseinrichtung (51; 151), welche zwischen dem Motor (32; 132) der Unterstützungseinrichtung (30; 130) und der Kraftzusammenführungseinrichtung (40; 140) angeordnet ist; wobei das Steuern (S05) des Motors (32) der Unterstützungseinrichtung (130) basierend auf dem ersten Signal (71), dem zweiten Signal (72) und dem bereitgestellten ersten Elastizitätswert erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Steuern (S05) des Motors (32) der Unterstützungseinrichtung (130) derart erfolgt, dass ein Abstand (x3) zwischen dem fahrerbetätigten Teil (220) und der Kraftzusammenführungseinrichtung (140) an einer Kopplungseinrichtung (222) des Bremssystems (210) einer bereitstellbaren Abstandsfunktion folgt.
Verfahren nach Anspruch 9, mit dem Schritt: Bereitstellen (S04) eines zweiten Elastizitätswerts einer zweiten Elastizitätseinrichtung (52; 152), welche zwischen dem Eingangselement (124) und der Kopplungseinrichtung (222) angeordnet ist; wobei das Steuern (S05) des Motors (32) der Unterstützungseinrichtung (130) basierend auf dem ersten Signal (71), dem zweiten Signal (72), dem Abstand (x3) und dem ersten Elastizitätswert erfolgt.