DE19750977B4

DE19750977B4 - Bremsanlage

Info

Publication number: DE19750977B4
Application number: DE1997150977
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. Röß
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2017-11-19
Also published as: DE19750977A1

Abstract

Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit einem zwischen einem Bremspedal (10) und einem Hauptbremszylinder angeordneten Bremskraftverstärker (20), der fahrerwunschabhängig durch das Bremspedal (10) betätigbar ist, und mit
– wenigstens einem Sensormittel (30, 32), durch welches der Betätigungsweg des Bremspedals (10) erfaßbar ist und
– einem zwischen dem Bremspedal (10) und dem Bremskraftverstärker (20) angeordnetem Pedalwegsimulatur (80), durch welchen eine auf das Bremspedal (10) wirkende Rückstellkraft unabhängig von einer Betätigung des Bremskraftverstärkers (20) simulierbar ist,
dadurch gekenzeichnet,
daß eine Steuereinrichtung (40, 50) vorgesehen ist, durch welche der Bremskraftverstärker (20) abhängig von dem durch das wenigstens eine Sensormittel (30, 32) erfaßten Betätigungsweg und unabhängig von der Betätigungskraft des Bremspedals (10) ansteuerbar ist, und daß zwischen dem Bremspedal (10) und einem Stößel (21) des Bremskraftverstärkers eine starre Verbindung herstellbar ist, wobei der Pedalwegsimulator (80) unbetätigt bleibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit einem zwischen einem Bremspedal und einem Hauptbremszylinder angeordneten Bremskraftverstärker, der fahrerwunschabhängig durch das Bremspedal betätigbar ist nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Fahrerwunschabhängig durch das Bremspedal betätigbare Kraftfahrzeug-Bremsanlagen sind beispielsweise aus der DE 195 14 382 A1 sowie der US 5 372 409 bekannt.

Der überwiegende Teil von Kraftfahrzeug-Bremsanlagen von Personenkraftwägen besteht heute aus hydraulischen Bremsanlagen. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt das Bremspedal, wobei seinem Betätigungswunsch die Bremspedalkraft und der Bremspedalweg entsprechen. Durch den Bremskraftverstärker, in den meisten Fällen ein Vakuum-Bremskraftverstärker, wird die Betätigungskraft um ein Vielfaches verstärkt und im Hauptbremszylinder in einen hydraulischen Druck umgesetzt, der über Hydraulikleitungen an die radseitig angeordneten Radbremszylinder übertragen wird.

Seit einiger Zeit existieren Bremsanlagen, welche unabhängig vom Fahrerwunsch einen Bremseneingriff vornehmen, um beispielsweise ein Blockieren der Räder beim Bremsen oder ein Durchdrehen der Räder beim Anfahren zu vermeiden. Derartige Bremssysteme, beispielsweise Antiblockiersysteme, Bremsassistent-Systeme, Antischlupfregelungssysteme u.dgl., erfordern fremdansteuerbare Bremskraftvertärker, durch welche ein aktiver Bremseneingriff ermöglicht wird.

Eine gattungsgemäße Kraftfahrzeug-Bremsanlagen geht aus der DE 38 31 667 A1 hervor. Um Rückwirkungen auf das Bremspedal im Schlupfregelfall zu reduzieren, ist zwischen der beweglichen Wand des Bremskraftverstärkers und dem Bremspedal ein Pedalwegsimulator angeordnet, wobei keine permanente Bewegungskopplung der beweglichen Wand mit dem Bremspedal vorliegt.

Um Pedalrückwirkungen zu beseitigen, wurden auch aktive elektrohydraulische Bremsanlagen vorgeschlagen, bei welchen der Bremsdruck durch ein hydraulisches Stellglied zur Verfügung gestellt wird. Bei derartigen elektrohydraulischen Bremsanlagen ist eine Hydraulik vorgesehen, die sehr präzise arbeitende. Ventile erfordert. Zusätzlich muß Hydraulikflüssigkeit im Fahrzeug vorgesehen sein, die nicht nur ein höheres Gewicht der Bremsanlagen sondern in vielen Fällen auch Leckageprobleme verursachen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß diese einen elektrisch gesteuerten bzw. geregelten Betrieb ermöglicht und dabei eine ausreichende Betriebssicherheit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
– eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch welche der Bremskraftverstärker abhängig von dem durch das Sensormittel erfaßten Betätigungsweg und unabhängig von der Betätigungskraft des Bremspedals ansteuerbar ist und daß
– im Notfallsituationen zwischen dem Bremspedal (10) und einem Stößel (21) des Bremskraftverstärkers eine starre Verbindung herstellbar ist, wobei der Pedalwegsimulator (80) unbetätigt bleibt.

Durch die Erfassung des Betätigungswegs des Bremspedals durch das Sensormittel und die Ansteuerung des Bremskraftverstärkers durch die Steuereinrichtung abhängig von dem durch das Sensormittel erfaßten Betätigungsweg und unabhängig von der Betätigungskraft des Bremskraftverstärkers und durch den Pedalwegsimulator der zwischen dem Bremspedal und dem Bremskraftverstärker angeordnet ist, durch den eine auf das Bremspedal wirkende Rückstellkraft unabhängig von einer Betätigung des Bremskraftverstärkers simulierbar ist, wird auf besonders vorteilhafte Weise praktisch eine Entkopplung des Bremspedals von dem Bremskraftverstärker erreicht. Dies ermöglicht auf sehr vorteilhafte Weise aktive Bremseneingriffe, ohne daß die Pedalstellung hierbei in irgendeiner Weise verändert wird. Durch den Pedalwegsimulator tritt beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs nicht ins Leere, während aktive Bremseneingriffe durch die Steuereinrichtung vorgenommen werden, da eine auf das Bremspedal wirkende Rückstellkraft durch den Pedalwegsimulator simuliert wird. In Notfahlsituationen, wenn z.B. eine Ansteuerung des Bremskraftverstärkers durch die Steuereinrichtung nicht möglich ist, ist eine starre Verbindung zwischen dem Bremspedal und einem Stößel des Bremskraftverstärkers herstellbar. Dabei bleibt der Pedalwegsimulator unbetätigt, so daß für den Fahrer neben dem Hauptbremszylinder nicht auch noch der Pedalwegsimulator mittels Fußkraft betätigt werden muß.

Rein prinzipiell sind hinsichtlich der Ausbildung der Steuereinrichtung die unterschiedlichsten Ausführungsformen denkbar.

Eine besonders vorteilhafte, da insbesondere auf technisch einfache Weise zu realisierende Ausführungsform sieht vor, daß die Steuereinrichtung ein elektrisches/elektronisches Steuerteil und ein von diesem ansteuerbares Druckregelventil umfaßt, durch welches die Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers mit einer pneumatischen Druckversorgung verbunden ist. Durch dieses Steuerteil und das elektrisch ansteuerbare Druckregelventil wird nicht nur auf technisch einfach zu realisierende, sondern auch auf kostengünstige Weise eine aktive pneumatische Bremsanlage ermöglicht.

Vorteilhafterweise umfaßt der Pedalwegsimulator Feder- und Dämpferelemente, durch welche eine vorgegebene Pedalcharakteristik einstellbar ist. Auf diese Weise wird nämlich ermöglicht, daß praktisch jede beliebige Pedalcharakteristik unabhängig von den übrigen Teilen der Bremsanlage einstellbar ist.

Bei einer vorteilhafte Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Pedalwegsimulator einen Betätigungskolben und zwei unabhängig voneinander axial verschiebliche Teile umfaßt, dessen einer Teil mit dem Bremskraftverstärker verbunden ist und dessen anderer Teil unter Zwischenschaltung der Feder und Dämpferelemente mit dem Bremspedal verbunden ist.

Durch die beiden unabhängig voneinander axial verschieblichen Teile des Betätigungskolbens wird auf technisch einfach zu realisierende Weise eine Entkopplung des Bremspedals von dem Bremskraftverstärker erreicht.

Rein prinzipiell können die beiden Teile des Betätigungskolbens auf die unterschiedlichste Art und Weise angeordnet sein. So könnte beispielsweise eine konzentrische Anordnung vorgesehen sein.

Eine insbesondere hinsichtlich der Ausbildung einer starren Verbindung zwischen dem Bremspedal und dem Bremskraftverstärker sehr vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die beiden Teile des Betätigungskolbens hintereinanderliegend angeordnet sind.

In diesem Falle müssen die beiden Teile zur Ausbildung der starren Verbindung zwischen den Bremspedalen und dem Bremskraftverstärker lediglich derart aneinandergeschoben werden, daß sie aneinander liegen.

Die Erfassung des Betätigungswegs des Bremspedals geschieht vorzugsweise durch einen Wegsensor und einen Bremslichtschalter, wobei der Wegsensor redundant und mit separater Stromversorgung ausgebildet ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:
1 schematisch einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbremsanlage und
2 schematisch eine teilweise geschnittene Darstellung eines Pedals, eines Pedalwegsimulators und eines Bremskraftverstärkers, die bei der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbremsanlage vorgesehen sein können.
Eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage, dargestellt in 1, umfaßt ein Bremspedal 10, durch welche ein Bremskraftverstärker 20 fahrerwunschabhängig betätigbar ist. Der Bremskraftverstärker 20 ist auf an sich bekannte weise mit einem Hauptbremszylinder (nicht dargestellt) verbunden. Ein Bremskraftverstärker 20, wie er bei der in 1 dargestellten Bremsanlage zum Einsatz kommen kann, geht beispielsweise aus der DE 44 18 584 C1 hervor, auf die vorliegend insoweit Bezug genommen wird.
Der Pedalweg des Bremspedals 10 wird durch einen Wegsensor 30 und einen Bremslichtschalter 32 erfaßt, deren Ausgangssignale einem elektrischen/elektronischen Steuerteil 40 zugeführt werden. Das elektrische/elektronische Steuerteil 40 steuert abhängig von dem Betätigungsweg des Bremspedals 10 aber unabhängig von dessen Betätigungskraft ein Druckregel- oder Proportionalventil 50 an, in dessen einer Stellung die Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers 20 mit einer pneumatischen Druckversorgung 60 verbunden ist und in dessen anderer (in 1 dargestellten) Stellung die Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers über deren Entlüftungsleitung mit einem Trockner 70 und einem Schalldämpfer 72 mit der Atmosphäre verbunden ist.
Das Bremspedal 10 ist über dessen Bremspedalgestänge 11 nicht direkt mit dem Stößel des Hauptbremszylinders verbunden, sondern unter Zwischenschaltung eines Pedalwegsimulators 80, der in 1 nur schematisch dargestellt ist.
Der Pedalwegsimulator 80 umfaßt Feder- und Dämpferelemente 81, durch die eine auf das Bremspedal 10 wirkende Rückstellkraft simulierbar ist.
Die Funktionsweise der in 1 dargestellten Bremsanlage ist folgende: Der Fahrerwunsch, der sich in einer Betätigung des Bremspedals 10 äußert, wird durch Erfassen des Betätigungswegs 10 des Bremspedals über den Wegsensor 30 und den Bremslichtschalter 32 festgestellt. Abhängig von dem Betätigungsweg steuert das elektrische/elektronische Steuerteil 40 den Bremskraftverstärker 20 an, der auf an sich bekannte Weise mit dem (nicht dargestellten) Hauptbremszylinder verbunden ist, durch den seinerseits eine Betätigung der Radbremszylinder hervorgerufen wird.
Die auf das Bremspedal 10 wirkende Rückstellkraft oder Pedalkraft wird dabei durch den Pedalwegsimulator 80 unabhängig von der Betätigung des Bremskraftverstärkers 20 erzeugt. Dies hat den Vorteil, daß beispielsweise bei aktiven, d.h. fahrerunabhängigen und damit pedalstellungsunabhängigen Bremseingriffen immer eine definierte Rückstellkraft an dem Bremspedal 10 anliegt, insbesondere auch dann, wenn die auf die Radbremszylinder wirkende Bremskraft größer ist als es der Pedalwegstellung des Bremspedals 10 entspricht. Auf diese Weise werden beispielsweise pulsierende Bremspedale 10, wie sie bei Antiblockiersystemen auftreten können oder große Pedalwege, die zu einem "ins Leere treten" des Bremspedals führen, vollständig vermieden. Vielmehr nimmt der Fahrer des Kraftfahrzeugs überhaupt nicht wahr, wenn während eines von ihm veranlaßten Bremsvorgangs gleichzeitig auch ein aktiver Bremseneingriff von dem Steuerteil 40, der zusammen mit dem Proportionalventil 50 eine Steuereinheit bildet, vorgenommen wird.
Neben dem Pedalweg und der Betätigung des Bremslichtschalters 32 können dem Steuerteil 40 auch noch weitere Eingangsgrößen, wie beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder andere Eingangsgrößen, die für einen aktiven Bremseneingriff erforderlich sind, zugeführt werden. Um eine optimale Regelung zu ermöglichen, steht an der pneumatischen Druckversorgung 60 ein Druck bis zu etwa 10 bar zur Verfügung.
In 2 ist schematisch neben einem Ausführungsbeispiel eines Pedalwegsimulators 80 ein an sich bekannter Bremskraftverstärker 20, wie er beispielsweise in der DE 44 18 584 C1 beschrieben ist, dargestellt. Dabei ist in 2 oberhalb der Mittellinie M der nicht betätigte Zustand der Fahrzeugbremsanlage dargestellt, wohingegen unterhalb der Mittellinie M eine maximale Betätigung der Fahrzeug-Bremsanlage verdeutlicht ist.
Wie aus 2 hervorgeht, ist das Bremspedal 10 über einen zweigeteilten Betätigungskolben 12a, 12b mit einem Stößel 21 des Hauptbremszylinders verbunden. Bei einer Betätigung des Bremspedals 10 und einer damit verbundenen Wegänderung wird auf die oben beschriebene Weise über das Proportionalventil 50 unter Druck stehende Luft in den Druckraum des Bremskraftverstärkers 20 eingelassen, wodurch sich der Kolben 22 in Axialrichtung (in 2 nach links) verschiebt. Dabei wird auch ein axialer Fortsatz 22a des Kolbens 22 in Axialrichtung verschoben und bewegt sich hierdurch von einem auf dem zweigeteilten Kolben 12a, 12b verschieblichen mit einer Schräge versehenen Teil 83 des Pedalwegsimulators 80 weg. An diesem mit der Schräge versehenen Teil 83 liegt ein weiteres Teil 84 des Pedalwegsimulators an, welches eine Feder 81 lagert. Die Feder 81 und die beiden Teile 83, 84 üben auf das Bremspedal 10 eine Rückstellkraft aus. Die Pedalcharakteristik wird durch die Federkraft der Feder 81 festgelegt. Es ist hervorzuheben, daß zusammen mit dem Kolben 22 auch der eine Teil 12b des zweigeteilten Kolbens 12 in Axialrichtung (in 2 nach links) verschoben wird, so daß eine Entkopplung zwischen den beiden Teilen 12a und 12b des Betätigungskolbens 12 entsteht. Das Bremspedal 10 ist dadurch von dem Stößel 21 des Hauptbremszylinders entkoppelt und eine Rückstellkraft auf das Pedal 10 wird ausschließlich durch den Pedalwegsimulator 80 erzeugt. In dieser Stellung nimmt der Fahrer aktive und von ihm unabhängige Bremseneingriffe, die beispielsweise durch das Steuerteil 40 erzeugt werden, nicht wahr. Beispielsweise pulsiert das Bremspedal bei einem Antiblockiersystembetrieb nicht wie es bei herkömmlichen Bremsanlagen der Fall ist. Ferner wird hierdurch keine Mitführung des Bremspedals 10 hervorgerufen, so daß der Fahrer beispielsweise nicht "ins Leere tritt", wenn ein aktiver Bremseneingriff durch das Steuerteil 40 vorgenommen wird.
In Notfallsituationen läßt sich der Bremssimulator 80 hingegen dadurch ausschalten, daß bei einer vollständigen Betätigung des Bremspedals 10 eine Verbindung der beiden Teile 12a, 12b des Betätigungskolbens 12 hergestellt wird, wodurch eine starre Verbindung zwischen dem Bremspedal 10 und dem Stößel 21 des Bremskraftverstärkers und damit dem Hauptbremszylinder realisiert wird. Es versteht sich, daß die axiale Länge der beiden Teile 12a, 12b des Betätigungszylinders so ausgelegt werden müssen, daß eine maximale Betätigung des Stößels 2l und damit des Hauptbremszylinders möglich ist.
Zusammenfassend dargestellt ist die Funktion der in 1 und 2 dargestellten Bremsanlage folgende:
Der Fahrerwunsch wird ausschließlich durch Erfassung des Pedalwegs 10 über den Wegsensor 30 und den Bremslichtschalter 32 erfaßt. Abhängig von diesem Fahrerwunsch wird durch das Steuerteil 40 und das Proportionalventil 50 der Hauptbremszylinder 20 betätigt. Die Rückstellkraft auf das Pedal 10 wird dabei ausschließlich durch den Pedalwegsimulator 80 erzeugt, was den großen Vorteil hat, daß aktive Bremseingriffe, die neben einer Betätigung des Bremspedals 10 durch den Fahrer durch das Steuerteil 40 vorgenommen werden, keinerlei Auswirkung auf das Bremspedal 10 haben, da dieses über den Pedalwegsimulator 80 von dem Stößel 21 des Bremskraftverstärkers und damit dem Hauptbremszylinder entkoppelt ist. Lediglich in Notfallsituationen wird eine starre Verbindung zwischen dem Bremspedal 10 und dem Stößel 21 und damit dem Hauptbremszylinder dadurch hergestellt, daß die beiden Teile 12a, 12b des zweigeteilten Betätigungszylinders nebeneinander zur Anlage kommen und unabhängig von einer pneumatischen Betätigung des Bremskraftverstärkers 20 und unabhängig vom Pedalwegsimulator die Betätigung des Hauptbremszylinders hervorzurufen gestatten.

Claims

Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit einem zwischen einem Bremspedal (10) und einem Hauptbremszylinder angeordneten Bremskraftverstärker (20), der fahrerwunschabhängig durch das Bremspedal (10) betätigbar ist, und mit – wenigstens einem Sensormittel (30, 32), durch welches der Betätigungsweg des Bremspedals (10) erfaßbar ist und – einem zwischen dem Bremspedal (10) und dem Bremskraftverstärker (20) angeordnetem Pedalwegsimulatur (80), durch welchen eine auf das Bremspedal (10) wirkende Rückstellkraft unabhängig von einer Betätigung des Bremskraftverstärkers (20) simulierbar ist, dadurch gekenzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (40, 50) vorgesehen ist, durch welche der Bremskraftverstärker (20) abhängig von dem durch das wenigstens eine Sensormittel (30, 32) erfaßten Betätigungsweg und unabhängig von der Betätigungskraft des Bremspedals (10) ansteuerbar ist, und daß zwischen dem Bremspedal (10) und einem Stößel (21) des Bremskraftverstärkers eine starre Verbindung herstellbar ist, wobei der Pedalwegsimulator (80) unbetätigt bleibt.
Kraftfahrzeug-Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (40, 50) ein elektrisches/elektronisches Steuerteil (40) und ein von diesem ansteuerbares Druckregelventil (50) umfaßt, durch welches die Arbeitskammer des Bremskraftverstärkers (20) mit einer pneumatischen Druckversorgung (60) verbindbar ist.
Kraftfahrzeug-Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pedalwegsimulator (80) Feder- und Dämpferelemente (81) aufweist, durch welche eine vorgegebene Pedalcharakteristik einstellbar ist.
Kraftfahrzeug-Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pedalwegsimulator (80) einen Betätigungskolben (12) mit zwei unabhängig voneinander axial verschieblichen Teilen (12a, 12b) umfaßt, dessen einer Teil (12b) mit dem Bremskraftverstärker (20) verbunden ist, und dessen anderer Teil unter Zwischenschaltung der Feder- und Dämpferelemente (81) mit dem Bremspedal (10) verbunden ist.
Kraftfahrzeug-Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (12a, 12b) des Betätigungskolbens (12) hintereinanderliegend angeordnet sind.
Kraftfahrzeug-Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensormittel einen Wegsensor (30) und/oder einen Bremslichtschalter (32) umfassen.
Kraftfahrzeug-Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsensor (30) redundant und mit separater Stromversorgung ausgebildet ist.