WO2012034661A1 - Betätigungsvorrichtung für eine kraftfahrzeug-bremsanlage - Google Patents

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WO2012034661A1
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actuating device
cylinder unit
brake
pressure
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Heinz Leiber
Valentin Unterfrauner
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    • B60T8/40—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition comprising an additional fluid circuit including fluid pressurising means for modifying the pressure of the braking fluid, e.g. including wheel driven pumps for detecting a speed condition, or pumps which are controlled by means independent of the braking system
    • B60T8/4072—Systems in which a driver input signal is used as a control signal for the additional fluid circuit which is normally used for braking
    • B60T8/4077—Systems in which the booster is used as an auxiliary pressure source

Definitions

  • the present invention relates to an actuating device for a vehicle brake system, comprising a first piston-cylinder unit whose at least one working space is connected via at least one hydraulic line to at least one wheel brake of the vehicle, further comprising an electromechanical drive device and an actuating device, in particular a brake pedal.
  • Brake-by-wire brake systems use a travel simulator. There are so-called. External power brake systems with pump and memory without mechanical fallback level, which find little use in the car.
  • New vehicle concepts require a short overall length, especially between bulkhead and brake pedal linkage.
  • the invention has for its object to provide an actuating device of the type mentioned above, which is improved in terms of length, fault tolerance and the pedal travel over the known solutions.
  • the further piston-cylinder unit or the auxiliary piston may preferably be coaxial with the first piston-cylinder unit or master cylinder, but may also, in particular for reasons of space, be actuated via a lever system and arranged offset.
  • the auxiliary piston is movable over the entire pedal stroke and displaces its volume into the mechanical hydraulic travel simulator. This is connected to the reservoir via a current-controlled 2/2-way solenoid valve (MV). Depending on the pedal stroke, this MV is switched with variable current.
  • MV 2/2-way solenoid valve
  • the auxiliary piston and the solenoid valve can be diagnosed by the drive means, in particular the spindle is coupled via a coupling to the auxiliary piston. Then the spindle with auxiliary piston moved across the entire stroke and measured via the redundant pedal stroke sensors. Here, the solenoid valve is open. In a second test, the solenoid valve is closed, which can result in no movement of the auxiliary piston, the preferred magnetic clutch tears off.
  • the volume of the auxiliary piston can also be supplied to the pressure rod circuit or other brake circuits via a respective further 2/2-way solenoid valve or feed valve.
  • a respective further 2/2-way solenoid valve or feed valve In order to obtain smaller pedal forces in case of failure BKV, small master cylinder piston diameter are necessary, but known at low pressures much way for the relatively flat course of the pressure volume curve.
  • the volume of the auxiliary piston is utilized in a supportive manner, especially at low pressures.
  • the feed valve can also be tested by the spindle moving the pistons with the switching valves closed, so that no pressure builds up in the wheel brake cylinders. When the feed valve is closed, the pressure transmitter measures a pressure rise in the DK circuit, with open MV no.
  • the auxiliary piston can also support by the volume of the auxiliary piston and possibly also the travel simulator the DK circuit is supplied and is controlled by the pressure transducer in the correct dosage. It prevents too much pedal travel.
  • volume can be drained via the open feed valve and pressure control valve into the reservoir controlled by the pressure transducer.
  • the pressure regulator is set to a maximum pressure corresponding to a foot force on conventional systems where ABS / ESP stops working. At very high foot forces then moves after exceeding the max. Pressure of auxiliary piston with filled displacement simulator on the HZ piston. He meets an attack. In this way, higher pressures are only generated in the auxiliary piston in the brake circuit only one pressure level, which is necessary for the brake for fading.
  • the braking system can therefore be designed for lower pressures, which saves costs and weight.
  • the auxiliary piston requires little space and is well suited for the articulation and mounting of the sensors in a sensor module, which includes all sensors such as pedal stroke and angle of rotation. These can be mounted together with the connector or cable on a small circuit board.
  • a sensor module which combines sensors to be used in the actuating device in a structural unit in a simple and advantageous manner.
  • the invention therefore also provides an actuating device which is improved over the known solutions and which is advantageous in systems with existing amplifier, such as EHB can be used.
  • an actuating device for a vehicle brake system in particular motor vehicle brake system is provided in a surprisingly expedient manner, which can be used in many ways, especially in cases where already an amplifier device is present or predetermined.
  • a travel simulator can be actuated.
  • the path simulator can be switched off, in particular via a solenoid valve.
  • the further piston-cylinder unit is suitably switched on and off by means of a solenoid valve.
  • the invention further relates to a method for operating an actuating device for a vehicle brake system, as well as expedient embodiments of this method.
  • the main cylinder pressure medium is supplied via an additional piston-cylinder unit and a solenoid valve in an advantageous manner. If necessary, ie if additional pressure medium is necessary or expedient in the brake circuit, this can be supplied from the further piston-cylinder unit and / or a travel simulator and / or a memory.
  • pressure medium can be removed by a solenoid valve in the reservoir. This can be applied to one or more brake circuits.
  • pressure fluid from the reservoir for filling the brake circuits can be used via this connection. This is useful when using smaller, lower volume master cylinders that require more volume, for example, when fading.
  • a method for operating an actuating device of a vehicle brake system, wherein pressure medium is supplied to a piston-cylinder unit connected to at least one wheel brake.
  • pressure medium is supplied via a further piston-cylinder unit, a displacement sensor and / or a normally open valve of the piston-cylinder unit and by means of an arranged between the piston-cylinder units and the wheel brakes, the wheel brakes supplied pressure strengthened.
  • the brake circuits metered volume from the other piston-cylinder unit and / or from the travel simulator can be supplied.
  • stored in a storage chamber volume can be supplied to the brake circuits as needed.
  • Figure 1 shows the system structure of an actuating device according to the invention a vehicle brake system
  • Figure 2 shows an alternative arrangement of the further piston-cylinder unit and the auxiliary piston
  • FIG. 3 shows the pressure build-up with the use of the further piston-cylinder
  • Figure 5 shows the arrangement of sensors used in the actuator on a module
  • FIGS. 6a-6c show the course of DK piston travel and pedal plunger, pressure and BKV amplification
  • FIG. 7 shows another embodiment of an actuating device according to the invention.
  • the brake pedal 10 acts on the pedal piston 5 on the auxiliary piston 6, wherein the volume displaced by this passes via a line 45 to the mechanical hydraulic travel simulator 8. With the movement of the auxiliary piston 6 redundant pedal travel sensors 11 are coupled, which drive the motor and at the same time actuate the normally open 2/2-pressure control solenoid valve 18, ie. shut down.
  • the auxiliary piston 6 is blocked in an intermediate position with about 40% of the total piston stroke S H K when the Wegsimulatorkolben 8a comes to a stop.
  • the solenoid valve 18 has a pressure control function for safety reasons.
  • a pedal travel-dependent pressure arises in the auxiliary piston 6, which corresponds to the pressure control function illustrated in FIG. If the Wegsimulatorkork 8 a clamp, the pedal travel pressure function is disturbed, ie via the solenoid valve 18 pressure fluid flows via line 29 a to the reservoir 40th
  • the pressure control function is also needed when the described extreme pedal forces act. If a corresponding pressure is exceeded, then pressure medium flows off and the auxiliary piston 6 moves after passing through the stroke S H K to a stop in the housing 41. Depending on the position of the DK piston 3 and the coupled transfer ram 5 b of the auxiliary piston 6 hits this and creates an additional pressure in the THZ 4, which, however by dimensioning it corresponds to the maximum required brake pressure, but not an overpressure due to the high pedal forces. This saves weight and costs for dimensioning. In this overload, the motor and thus also ABS / ESP function is switched off. The higher pressure acts exclusively on the auxiliary piston 6 and path simulator. 8
  • a throttle 19 is installed in the line to the travel simulator 8 and for fast return a check valve 17.
  • the auxiliary piston 6 is reset by the return spring 20.
  • the auxiliary piston 6 with seals is guided in a corresponding housing 41 and stored.
  • This housing 41 may be connected via a multipart intermediate housing 42, preferably made of plastic to the motor 1. Housing 41 and intermediate housing can also be in one piece.
  • the auxiliary piston 6 can continue to be used in case of failure of the BKV to optimize the braking effect.
  • BKV the pedal force should be as small as possible, which requires small master cylinder piston diameter. If these are used, then in the small pressure range large pedal travel is necessary due to the flat course of the pressure-volume characteristic.
  • a normally closed 2/2-way solenoid valve or feed valve 30 (S E ) can be promoted in the lower pressure range from the auxiliary piston 6 pressure fluid to the pressure build-up in the DK circuit 28.
  • depressurizing pressure medium can be fed back to the auxiliary piston 12 via the pressure transducer 12 again.
  • solenoid valve 27 can also be used for simplicity only a 2/2-way solenoid valve 27a, which is used for Leerweg horrung, d. H. when the distance from the auxiliary piston 6 or pole piece to the transfer ram becomes too small. If the free travel is too great, volume can be sucked out of the reservoir 40 by means of a corresponding piston control, so that this solenoid valve acts in both directions.
  • This 2/2-way solenoid valve can also be used for the same function for one or more brake circuits, e.g. be used in the SK-circuit, instead of storage chamber 24 and upstream 2/2-way solenoid valve 27th
  • valves may be used for an additional function of snooping volume by appropriate piston control from the reservoir. This replaces the recharge chamber to promote additional volume in the brake circuits when the master cylinder piston is no longer the necessary pressure reached.
  • it is advantageous to make the master cylinder seals stronger in order to be vacuum-tight.
  • It can also be a switching device z.
  • solenoid valve between reservoir and master cylinder are provided. This is to prevent air from being sucked into the brake circuits during the above-mentioned post-feed operation. From the pressure and the piston position, the volume is calculated, which is discharged to the end of the braking back into the reservoir via the valve 27a when pressure is reduced. This avoids that the master cylinder seals are stressed too much.
  • Both cases and solutions with storage chamber or valve 27a can be improved if necessary by the volume of the auxiliary piston is used in this critical case to improve the braking effect via the feed valve S E 30.
  • the necessary supply and return of the auxiliary piston is controlled by the pressure transmitter.
  • an additional feed valve for further brake circuits e.g. be used in the described limit case in the fallback level and volume of the auxiliary piston in the SK circle to achieve a higher pressure level or shorter pedal travel.
  • valves 30 and 27a which open the brake circuits or the brake piston to the auxiliary piston 6 and to the reservoir. This can be done with the proposed diagnostic method after the door opening by means of piston movement and pressure measurement.
  • the volume stored in the travel simulator 8 can also be utilized or isolated via an isolation valve 22.
  • the system has two or at least one clutch.
  • the first non-positive Clutch 14 preferably embedded with a permanent magnet 16 in a magnetic housing 16 a, acts on a pole piece 2 a of the spindle.
  • this coupling requires that the piston return be reinforced by the coupling force, in particular at low pressures.
  • the second clutch acts on the front end of the transfer ram 5 b, which is connected via the magnet housing fixed to the DK piston 3.
  • These non-positive second clutch is preferably constructed with a permanent magnet with pole 5 a on the auxiliary piston. Between the pole 5 a and transfer ram 5 b / 26, a small free travel is provided, the u. a. is needed for the pedal characteristics and calibration of the pedal travel sensors.
  • the spindle 2 is retracted with the clutch 26, until the full clutch force acts at zero travel.
  • the DK piston is preferably on stop 43.
  • the auxiliary piston can be moved over the full stroke S HK and measured via the pedal travel sensors 11. If the friction force in the piston is too high or the clutch force is too low, the movement stops and the error is detected. During this movement, the valve 18 is open. In a second movement, the valve 18 is closed, the movement of the auxiliary piston is stopped via 17 and measured by sensor 11.
  • the diagnosis of the feed valve S E 30 with path simulator 8 is carried out by pressure build-up via the spindle and piston with closed switching valves 13. Here can be tested via the pressure transducer and the piston stroke and feed valve 30 and also Wegsimulator.
  • the return spring 17 is used at the spindle output and for structural reasons twice parallel to the tandem master cylinder 4th
  • the storage chamber 24 with switching valves 13, 27 is drawn here only in the DK circle and described in the function for both brake circuits in DE 10 2009 055721.
  • the state vehicle offers standstill, preferably after the door is opened when entering the vehicle before starting. In this case, the vehicle may have a longer downtime behind it with all possible influences that affect the function, eg. As corrosion, setting the seals, etc.
  • FIG. 2 shows an alternative arrangement of the further piston-cylinder unit.
  • the auxiliary piston 6 is not concentric in this arrangement, but arranged offset to the actuating axis of the push rod piston 3.
  • the swivel works as follows.
  • the first connecting rod 6 c deflects the force into the joint carrier 6 d.
  • the second connecting rod 6 a is moved, which is supported on the piston 6.
  • the fluid in the master cylinder 1 is displaced via the line 29 into the travel simulator 8.
  • a counter force is created on the pedal 10, so that the driver is simulated as a pedal feel of a conventional brake system.
  • the rotation of the joint carrier 6 d can def. Pedal position can be assigned.
  • a rotary sensor 11 to detect the pedal stroke.
  • the two connecting rods 6 c and 6 a are preferably designed so that you are at a small angle to the actuating axis 2 and the axis of the piston 6. This results in low lateral forces during brake application.
  • the transmission element 3 which is preferably designed as a spindle is driven by a brake booster 1, which is preferably designed as an electric motor. This transmits an axial force on the piston 3, which promotes the brake fluid in the brake circuit, not shown, in a HZ not shown in the prior art.
  • the solenoid valve 18 In the fallback mode, the solenoid valve 18 is opened.
  • the fluid In a pedal movement, the fluid is not displaced in the path simulator 8, but can flow without back pressure in the reservoir 40.
  • no appreciable hydraulic power loss occurs on the pedal.
  • the entire pedal force can be transmitted from the transmission element 5 to the piston 3.
  • an actuating plunger 5 b which engages through the transmission element 3 and has a distance s thereto.
  • the piston 3 can also be operated when z. B. would clamp the transmission element 3.
  • An advantage of the offset arrangement of the master cylinder 1 to the actuating axis 2 is that the overall structural length can be reduced. This is for vehicles with a small distance between pedal 10 and bulkhead advantage. Thus, it is possible to attach the brake system closer to the brake pedal. Thus, the space requirement in the engine compartment is reduced, which has a positive effect, especially in the event of a crash.
  • Figure 3 shows the course of pressure or pedal force and Pedalst Jardinelweg, S P at pressure build-up of DK piston and auxiliary piston HK.
  • z. B. pressure-dependent on the S E valve a much higher pressure level at the same pedal plunger stroke S D can be generated at time a, as only with the DK piston at significantly lower pedal forces than with the additional auxiliary piston.
  • FIG 4 shows the course of pressure pedal force, valve closing force FM over the Path of the pedal plunger S P.
  • the pedal travel force curve is generally imaged, in particular in the lower pressure range.
  • the characteristic is steeper to save pedal travel, which in turn reduces the response time in panic stop.
  • the limiting current profile i is shown, in which, as known, the current acts quadratically on the magnetic force FM and thus valve closing force.
  • the switching limit FM X exceeded, which then leads to further pedal movement, since the valve lets the volume from the auxiliary piston until at S P2, the magnetic force FM 2 is higher again, which in turn leads to a renewed pedal movement.
  • the associated movement of the armature generates a current or voltage change which can be evaluated in relation to the pedal ram movement SP for the diagnosis.
  • the pressure control was a function of the speed of the brake pedal or coupled auxiliary piston.
  • the actual current for closing the valve at the respective SP value can be determined. It offers a braking operation preferably at vehicle standstill.
  • the corresponding current can be reduced from the limit value in a time function until the pressure force at the valve is greater than the magnetic force. This is a pedal plunger movement is measured and then immediately the current is increased to the limit. If this reaction does not occur, then there is an error function, so that then can be turned off in a repeated test of the BKV.
  • FIG 5 shows the summary of several sensors to a module.
  • the system requires a rotation angle sensor for detecting the rotor movement and thus the position of the piston and 2 pedal travel sensors (redundant). These are physically located in the pedal interface. assigns. It makes sense, with appropriate construction of the pedal interface, to combine them in one module with a common electrical connection 39 (plug or multicore cable) to the ECU.
  • the sensor device 33/33 a z. B. Hall IC is mounted on the circuit board 32.
  • a rotor 35 is mounted in the housing 31.
  • the permanent magnet 34 is arranged with a corresponding polarity for activating the sensor.
  • the sensor provides either an analog or digital signal.
  • the rotor can be connected via a gear 36 z. B. connected to the spindle nut or connected to the auxiliary piston rack 37 are moved.
  • the sensor module is attached to the housing intermediate part and is arranged within a shielding plate 39 or housing.
  • Figure 6 a shows the relationship of DK piston stroke S K to Pedalst Schemeelweg with and without BKV. After passing through the BKV response value, essentially dependent on the pedal travel sensor, the movement of the DK piston S K takes place very quickly. This leads with BKV ahead of the pedal ram. If BKV fails, an idle travel 1 will run through until the pedal ram hits the DK piston and moves it.
  • FIG. 6b shows the pressure curve with and without BKV. After the response value of the BKV, the pressure builds up abruptly (so-called Springer function) and then runs according to the WS design. Without BKV a free travel is necessary until the DK piston closes the breather hole and then the pressure rises.
  • FIG. 6 c shows the BKV gain as a function of the pedal tappet travel at v> 0 above with WS, ie the normal function. It is now possible to switch over to a conventional follower amplifier function when the vehicle is at standstill from WS function at X.
  • the pedal tappet hits the DK piston.
  • the gain is effective so that the restoring forces of the piston and spindle are less noticeable and after the Leerweg 2 on pressure build-up on elevated.
  • the gain can be chosen so that the same pedal feeling ⁇ as WS, but without stop arises.
  • FIG. 7 shows an actuating device 110 for a vehicle brake system.
  • the actuating device 110 has a tandem master cylinder (THZ) 102, the pressure chambers 103, 104 of which are connected to a pressureless expansion tank 105.
  • THZ tandem master cylinder
  • pistons 109, 110 are arranged in the housing 106 of the THZ2, supported by springs 107, 108.
  • axially displaceably arranged pistons 109, 110 are arranged at one end of the THZ 102.
  • another piston-cylinder unit 111 is connected to the THZ 102 and integrated into it.
  • This second piston-cylinder unit 111 can, e.g. for reasons of reduced length, may also be located outside the axis of the THZ 102, e.g.
  • a piston 113 is arranged axially displaceable, which has an extension 114, which penetrates an opening 115 sealed in an intermediate wall 116 and rests against the piston 110 to act on this.
  • An actuator 117 in the form of a brake pedal 118 is connected via a linkage 122 to the piston 113.
  • a hydraulic line 125 into which a pressure-free, open 2/2-way valve 26 is connected, via an annular groove 127 formed in the THZ 102 leads to the expansion tank.
  • a normally closed solenoid valve 142 may be used.
  • This alternative has the advantage that both the volume supply from the additional piston-cylinder unit 111 is controlled in the pressure level via the pressure transducer 133, as well as the pressure reduction. In this case, the volume passes via the line 128 and the solenoid valve 261 in the reservoir.
  • a pressure sensor or pressure transducer 133 is arranged in the hydraulic line 132.
  • a hydraulic line leads from line 128 to a unit (HCU) 35, which may include valves in unspecified configurations to control the pressure in the wheel brakes (also not shown).
  • HCU unit
  • the HCU includes an amplifier that includes at least one pressure generator, such as a pressure generator. Having electric motor and pump with corresponding controls and thus forms an electro-hydraulic braking device (EHB).
  • EHB electro-hydraulic braking device
  • the piston 113 When the actuating device or the brake pedal 118 is actuated, the piston 113 is displaced to the left in FIG. 1, displacing hydraulic medium via the line 128 and the opened valve 126 into the outlet. the same container. At the same time, the push rod piston (DK) 109 is moved to the left via the extension 114.
  • the 2/2-way valve 130 When the 2/2-way valve 130 is opened, the pressure resulting in the pressure chamber 103 can pressurize the piston of the travel simulator 131 that operates against the spring pressure.
  • the displacement simulator 131 is controlled by the pressure in the DC circuit and can be switched off via the 2/2-way valve. In this case, the built-up pressure is measured by the pressure transducer and the measured values are fed to an evaluation unit (not shown).
  • the pressure desired by the driver or the resulting braking effect is ascertained, for example, via a displacement sensor 119 on the brake pedal, the measured values of which are fed to the ECU and compared with the values of the pressure transducer.
  • the operability of the path simulator 131 can be done via a device with two movable relative to each other between the brake pedal 118 and each other via an elastic member against each other supported elements whose Reativterrorism of two displacement sensors (only one of which is shown here) measured and from the ECU is evaluated.
  • the signal of the displacement sensor 119 can also be compared with the signal of the pressure transducer 133 and, if the assignment is not plausible, the BKV function can be switched off and reported as a warning message.
  • the 2/2-way valve 128 can be closed so that the displaced by the piston 109 and 113 volume is fully used for pressure generation, which in the other piston-cylinder unit 111 displaced hydraulic volume is supplied as additional volume of the brake circuits.
  • the control of the solenoid valve 128 can take place via the pressure transducer 133, so that e.g. a supply of hydraulic medium in the brake circuit only up to about 20 bar.
  • the control of the pressure reduction can be done via this solenoid valve, as already mentioned.
  • the piston-cylinder unit can also be represented from two units parallel to the axis, eg outside the THZ, which has an advantageous effect on the overall length.
  • Piston-cylinder unit or tandem master cylinder (THZ) pressure chamber Piston-cylinder unit or tandem master cylinder (THZ) pressure chamber

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeug-Bremsanlage, mit einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit, deren mindestens einer Arbeitsraum über zumindest eine Hydraulikleitung mit mindestens einer Radbremse des Fahrzeuges zu verbinden ist, ferner mit einer elektromechanischen Antriebseinrichtung und einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal und ein Verfahren zum Betrieb einer Betätigungsvorrichtung für ein Fahrzeug-Bremssystem. Es ist vorgesehen, dass die Betätigungsvorrichtung eine weitere Kolben-Zylinder-Einheit (6, 41) aufweist, deren Kolben (6) mittels der Betätigungseinrichtung (10, 5) betätigbar ist und der über eine Verbindungseinrichtung mit einem Kolben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (4) verbunden ist.

Description

B e t ä t i g u n g s v o r r i c h t u n g f ü r e i n e K r a f t f a h r z e u g - B r e m s a n l a g e
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeug-Bremsanlage, mit einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit, deren mindestens einer Arbeitsraum über zumindest eine Hydraulikleitung mit mindestens einer Radbremse des Fahrzeuges zu verbunden ist, ferner mit einer elektro- mechanischen Antriebseinrichtung und einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal.
Stand der Technik
Bremssysteme nach der Gattung Brake-by-wire verwenden einen Wegsimulator. Hierbei gibt es sog. Fremdkraftbremssysteme mit Pumpe und Speicher ohne mechanische Rückfallebene, welche im PKW wenig Verwendung finden.
Bei Systemen mit mechanischer Rückfallebene ist die sog. EHB bekannt, siehe Bremsenhandbuch vom 2004, S.272 - 274, bei der vom Hauptzylinder ein Wegsimulator hydraulisch betätigt wird und auf den Kolben eine nichtlineare Wegsimulatorfeder wirkt. Diese Verbindung kann über ein Magnetventil getrennt werden, um bei Ausfall der Druckversorgung keinen Pedalverlust durch die Volumenaufnahme des Wegsimulators in Kauf zu nehmen. Fällt aber die Druckversorgung während der Bremsung aus, ist die Systemschwäche unvermeidlich und kann zu Unfällen führen. Als Prinzip ist dieses Konzept in der DE 102006056907 beschrieben. Hier ist das Magnetventil stromlos offen, was bedeutet, dass bei Ausfall der Stromversorgung ein erheblicher Pedalverlust durch Aufnahme des Volumens des Kolbens im Wegsimulator entsteht.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Andere Lösungen auf Basis von Vakuumbremskraftverstärkern sind in der DE 10 2004 011622 beschrieben, die ein sicheres Zuschalten eines Wegsimulators zum Ziel hat. Hier ist der Wegsimulator mechanisch betätigt, mit dem Pedalinterface kombiniert und kann über einen Magneten ausgeschaltet werden, wenn z. B. der Bremskraftverstärker (BKV) ausfällt. Auch hier ist ein Pedalwegverlust die Folge. In derselben Anmeldung wird ein Wegsimulator (WS) beschrieben, welcher im vorderen Teil in der Achse des BKV angeordnet ist. Hier wird der Wegsimulator über einen Magneten verriegelt, wenn der BKV intakt ist. Bei Ausfall des BKV wirkt diese Verriegelung nicht, und das Bremspedal wirkt mit kleinerem Pedalverlust auf den Tandem-Hauptzylinder (THZ) zur Druckerzeugung. Auch hier besteht der Nachteil, dass bei Ausfall des BKV während der Bremsung dieser Pedalverlust wieder eintritt. Wird das System mit kleinem Leerweg a ausgelegt, so trifft der Pedalstößel bei ABS auf niedrigem Reibbeiwert und kleinem THZ-Hub bereits auf den Verbindungsstößel von BKV zu THZ, so dass die Wegsimulatorwirkung ausgeschaltet wird. Diese Lösung bewirkt außerdem eine größere Baulänge, was auch unter Crash- Gesichtspunkten nachteilig ist, da z. B. der Motor auf den THZ mit BKV drückt und damit das Pedal zurück drückt, was zu erheblichen Fußverletzungen führt.
Eine weitere Lösung ist in der DE 10 2008 063771 beschrieben. Hier ist der Wegsimulator mechanisch betätigt mit einer elektrisch mechanischen Wegsimulatorarretierung. Diese wird abgeschaltet, wenn der BKV oder die Stromversorgung ausfällt. Dann wirkt die Rückfallebene, indem der Pedalstößel direkt auf die HZ Kolben wirkt. Durch die Entkoppelung von Pedalstößelweg und HZ Kolbenweg über den Wegsimulator können bekanntlich kleinere Kolbendurchmesser verwendet werden, was bei Ausfall BKV kleinere Pedalkräfte ergeben. Diese Lösung ist aufwendig und erfordert eine große Baulänge.
Bei WS-Systemen wird bemängelt, dass bei Bremsungen bei Fahrzeugstillstand der harte Anschlag bei Ansteuerung des WS zu spüren ist und den Fahrer irritiert. Während der Bremsung zum Fahrzeugstillstand ist dies nicht der Fall, da der Fußkraft sofort die Fahrzeugverzögerung folgt und der harte Anschlag nur bei Vollbremsung erreicht wird. Systeme mit Wegsimulator sind extrem sicherheitskritisch, da bei Ausfall des BKV die Rückfallebene sicher funktionieren muss. Dies bedeutet, dass alle sicherheitsrelevanten Komponenten und Funktionen diagnostizierbar sein müssen. Hierzu zählen z. B. die Beweglichkeit des Wegsimulatorgehäuses oder Kolben, Funktion der Absperrventile. Bei Systemen, bei der der Druckstangenkolben bei Betätigung das Volumen in den Wegsimulatorkolben fördert, besteht das Problem, dass bei Ausfall BKV dieses Volumen im Bremskreis fehlt mit anschließend entsprechend langen Pedalwegen, was den Fahrer irritiert. Dies wird besonders deutlich im Extremfall beim ABS Regelung auf Low μ und vollen Ansteuerung des Wegsimulators und anschließend positiven μ Sprung bei gleichzeitigem BKV Ausfall. Hier treten gleich zwei Effekte auf: erhebliche Pedalwege und geringer Abstand des DK Kolbens zum Schwimmkolben, da aus dem DK Kreis das Volumen für den Wegsimulator entnommen wurde. Hierbei kann beim Auftreffen des DK Kolbens auf den Schwimmkolben kein weiterer Druck im DK Kreis aufgebaut werden.
Die Spezifikationen der Fahrzeughersteller sehen sehr hohe Pedalkräfte vor, die ca. 20 mal höher sind als die Pedalkraft zum Erreichen des Blockierdruckes auf hohem μ. Bei heutigen Systemen setzt dabei die ABS/ESP Funktion aus, aber die Komponenten wie HZ, Dichtungen, Bremsleitungen müssen Drucke bis zu 350 bar standhalten.
Neue Fahrzeugkonzepte erfordern eine kurze Baulänge, insbesondere zwischen Spritzwand und Bremspedalanlenkung.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bezüglich der Baulänge, der Fehlersicherheit und dem Pedalweg gegenüber den bekannten Lösungen verbessert ist. Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung, bei der eine weitere Kolben-Zylinder- Einheit verwendet wird, um einen Hilfskolben zu bilden, der von der Betätigungseinrichtung bzw. vom Pedalstößel betätigt wird und auf die erste Kolben- Zylinder-Einheit bzw. den Hauptzylinder wirkt, wird auf überraschend zweckmäßige Weise eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbremsanlage geschaffen, die bei kurzer Baulänge und hoher Fehlersicherheit Pedalwegverluste weitestgehend vermeidet.
Zweckmäßige Ausführungsformen bzw. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen enthalten.
Die weitere Kolben-Zylinder-Einheit bzw. der Hilfskolben kann vorzugsweise koaxial zur ersten Kolben-Zylinder-Einheit bzw. Hauptzylinder, kann aber auch, insbesondere aus Platzgründen, über ein Hebelsystem betätigt und versetzt angeordnet sein.
Der Hilfskolben ist über den gesamten Pedalhub beweglich und verdrängt sein Volumen in den mechanisch hydraulischen Wegsimulator. Dieser ist mit dem Vorratsbehälter über ein stromgeregeltes 2/2-Wege Magnetventil (MV) verbunden. Abhängig vom Pedalhub ist dieses MV mit variablem Strom geschaltet.
Klemmt z. B. der Wegsimulatorkolben, so wirkt dieses MV als Überdruckventil, so dass sich der Hilfskolben mit erhöhter Fußkraft bewegen kann und ggf. direkt auf den HZ Kolben wirkt. Ggf. kann auch der BKV abgeschaltet werden. Diese Überdruckfunktion kann über den Ankerstrom diagnostiziert werden.
Der Hilfskolben und das Magnetventil kann diagnostiziert werden indem die Antriebseinrichtung, insbesondere die Spindel über eine Kupplung an den Hilfskolben angekoppelt wird. Anschließend wird die Spindel mit Hilfskolben über den gesamten Hub bewegt und über die redundanten Pedalhubsensoren gemessen. Hierbei ist das Magnetventil offen. Bei einem zweiten Test wird das Magnetventil geschlossen, was keine Bewegung des Hilfskolbens zur Folge haben kann, die vorzugsweise magnetische Kupplung reißt dabei ab.
Bei diesem Vorgang können auch die redundanten Pedalhubsensoren getestet werden. Das Volumen des Hilfskolbens kann auch dem Druckstangenkreis oder weiteren Bremskreisen über jeweils ein weiteres 2/2-Wege-Magnetventil bzw. Einspeisventil zugeführt werden. Um bei Ausfall BKV kleinere Pedalkräfte zu erhalten, sind kleine Hauptzylinder-Kolbendurchmesser notwendig, die aber bei kleinen Drucken bekanntlich viel Weg benötigen für den relativ flachen Verlauf der Druckvolumenkennlinie. Hierzu wird insbesondere bei kleinen Drucken das Volumen des Hilfskolbens unterstützend verwertet. Das Einspeisventil kann ebenfalls getestet werden, indem die Spindel die Kolben bewegt bei geschlossenen Schaltventilen, damit in den Radbremszylindern kein Druck aufgebaut wird. Bei geschlossenen Einspeisventil misst der Druckgeber einen Druckanstieg im DK Kreis, bei offenem MV keinen.
In den DE 10 2009 0316728 wird ebenfalls von einem Stufenkolben Volumen über ein 3/2 MV dem kleineren DK Zylinder zugeführt. Dieser Stufenkolben ist jedoch fest mit dem DK Kolben verbunden und nicht über eine Kupplung getrennt und außerdem nicht für ein WS-System konzipiert.
Bei dem erwähnten kritischen Fall Ausfall BKV auf Low μ kann der Hilfskolben ebenfalls unterstützen, indem das Volumen des Hilfskolbens und ggf. auch des Wegsimulators dem DK Kreis zugeführt wird und über den Druckgeber in der richtigen Dosierung gesteuert wird. Dabei werden zu große Pedalwege verhindert.
Sollte im Extremfall der Antrieb beim Druckabbau klemmen, so kann über das offene Einspeisventil und Druckregelventil Volumen über den Druckgeber gesteuert in den Vorratsbehälter abgelassen werden. Durch ein weiteres Einspeisventil pro Bremskreis kann dies auch für weitere Bremskreise angewendet werden. Das Druckregelventil ist auf einen maximalen Druck entsprechend einer Fußkraft bei konventionellen Systemen eingestellt, bei der ABS/ESP nicht mehr funktioniert. Bei sehr hohen Fußkräften bewegt sich dann nach Überschreiten des max. Druckes der Hilfskolben bei gefülltem Wegsimulator auf den HZ Kolben. Dabei trifft er auf einen Anschlag. Auf diese Weise werden höhere Drucke nur im Hilfskolben erzeugt im Bremskreis nur ein Druckniveau, welches für die Bremse für fading notwendig ist. Das Bremssystem kann also für niedrigere Drucke ausgelegt werden, was Kosten und Gewicht spart.
Der Hilfskolben benötigt wenig Bauraum und eignet sich gut für die Anlenkung und Befestigung der Sensoren in einem Sensormodul, welches alle Sensoren wie Pedalhub und Drehwinkel umfasst. Diese können zusammen mit dem Anschlussstecker oder Kabel auf einer kleinen Leiterplatte montiert werden.
Erfindungsgemäß ist daher auch ein Sensormodul vorgesehen, welches bei der Betätigungsvorrichtung zu verwendende Sensoren in einer Baueinheit in einfacher und vorteilhafter Weise zusammenfasst.
In der Patentanmeldung DE 10 2010 045 617.9 ist bereits eine Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art beschrieben, die eine weitere Kolben- Zylinder-Einheit aufweist, deren Kolben mittels der Betätigungseinrichtung betätigbar ist und der über eine Verbindungseinrichtung mit einem Kolben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit verbunden ist. Als Verstärker wirkt hierbei ein elektromotorischer Antrieb in integrierter Bauweise vorgesehen. Obwohl diese Lösung gegenüber dem Stand der Technik zahlreiche erhebliche Vorteile aufweist, ist sie nicht in jedem Anwendungsfall möglich oder erwünscht. So gibt es Fälle, bei denen der Verstärker, z.B. in Gestalt einer elektromotorisch angetriebenen Pumpe bereits vorhanden ist, so dass im Prinzip nur ein Geberzylinder erforderlich ist. Dies gilt z.B. für elektrohydraulische Bremsensyteme, wie sie im„Bremsenhandbuch", 1. Auflage, Vieweg Verlag beschrieben sind.
Der Erfindung schafft daher auch eine Betätigungsvorrichtung, die gegenüber den bekannten Lösungen verbessert ist und die mit Vorteil bei Systemen mit vorhandenem Verstärker, wie z.B. EHB einsetzbar ist.
Mit dieser Lösung, bei der der Kolben der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit von der Betätigungseinrichtung betätigt wird, wird auf überraschend zweckmäßige Weise eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbremsanlage, insbesondere Kraftfahrzeugbremsanlage geschaffen, die auf vielfältige weise einsetzbar ist, insbesondere in Fällen, bei denen bereits eine Verstärkereinrichtung vorhanden bzw. vorgegeben ist.
Damit können die Vorteile einer weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (Hilfskolben), die sich insbesondere daraus ergeben, dass bei Ausfall der Bremskraftverstärkung zusätzliches Hydraulikvolumen in die Bremskreise eingespeist werden kann, in vielfältiger Weise angewendet werden. Weitere Vorteile bestehen in kleineren Pedalwegen und höheren erreichbaren Druckniveaus.
In der DE 10 2009 031 672 ist zwar bereits ein Bremssystem beschrieben, bei dem mittels einer zusätzlichen Kolben-Zylinder-Einrichtung (Zusatzkolben) zusätzliches Hydraulikmedium wahlweise in einen Ausgleichs-behälter oder in einen Bremskreis gefördert werden kann. Der Zusatzkolben wird bei diesem System jedoch von einem insbesondere elektromagnetischen Antrieb betätigt.
Ferner kann mittels des Druckes im Zylinder der zweiten oder der ersten Kolben-Zylinder-Einheit ein Wegsimulator betätigbar sein. Der Wegsimulator kann dabei, insbesondere über ein Magnetventil abschaltbar sein.
Die weitere Kolben-Zylindereinheit ist zweckmäßig mittels eines Magnetventils ein- und abschaltbar.
Wie in der Patentanmeldung DE 10 2010 045 617.9 dargestellt gibt es verschiedene zweckmäßige Ausführungsformen der räumlichen Anordnung der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit in Bezug zum THZ. Auf diese Ausführungen, mit denen eine Anpassung an unterschiedliche räumliche Verhältnisse, z.B. auch eine Verkürzung der Baulänge, leicht möglich ist wird zu Offenbarungszwecken verwiesen. Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zum Betrieb einer Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeug-Bremsanlage, sowie zweckmäßige Ausgestaltungen dieses Verfahrens. Bei diesem Verfahren wird in vorteilhafter Weise über eine weitere Kolben-Zylinder-Einheit und ein Magnetventil dem Hauptzylinder Druckmittel zugeführt. Bei Bedarf, d.h. wenn im Bremskreis zusätzliches Druckmittel notwendig oder zweckmäßig ist, kann dieses aus der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit und/oder einem Wegsimulator und/oder einem Speicher zugeführt werden. Auch kann zum Druckabbau zur Leerwegsteuerung und/oder Fehlerfall Druckmittel durch ein Magnetventil in den Vorratsbehälter abgeführt werden. Dies kann für einen oder mehrere Bremskreise angewandt werden. Hierbei kann über diese Verbindung auch Druckmittel aus dem Vorratsbehälter zum Auffüllen der Bremskreise verwendet werden. Dies ist nützlich wenn kleinere Hauptzylinder mit geringerem Volumen eingesetzt werden, die z.B. bei Fading mehr Volumen benötigen.
Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren zum Betrieb einer Betätigungsvorrichtung einer Fahrzeug-Bremsanlage vorgesehen, wobei einer mit zumindest einer Radbremse verbundenen Kolben-Zylinder-Einheit Druckmittel zugeführt wird. Hierbei wird über eine weitere Kolben-Zylinder-Einheit, einem Wegsensor und/oder über ein stromlos offenes Ventil der Kolben-Zylinder-Einheit Druckmittel zugeführt und mittels eines zwischen den Kolben-Zylinder-Einheiten und den Radbremsen angeordneten Verstärkers, der den Radbremsen zugeführte Druck verstärkt.
Bei Bedarf, insbesondere bei Ausfall der Bremskraftverstärkung oder Bremsung mit starker Rekuperation oder ABS-Regelung auf Low μ mit niedrigem Druckniveau in den Radbremsen, kann dabei den Bremskreisen dosiert Volumen aus der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit und/oder aus dem Wegsimulator zugeführt werden. Hierbei kann in einer Speicherkammer gespeichertes Volumen bei Bedarf den Bremskreisen zugeführt werden. Anhand der Zeichnung sind in der nachfolgenden Beschreibung Merkmale und Vorteile der Erfindung und ihrer Ausgestaltungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 den Systemaufbau einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung einer Fahrzeug-Bremsanlage;
Figur 2 eine alternative Anordnung der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit bzw. des Hilfskolbens;
Figur 3 den Druckaufbau mit Verwendung der weiteren Kolben-Zylinder-
Einheit bzw. des Hilfskolbens bei Ausfall des BKV;
Figur 4 die Druckregelung des Magnetventils;
Figur 5 die Anordnung von bei der Betätigungsvorrichtung verwendeten Sensoren auf einem Modul;
Figur 6a - 6c den Verlauf von DK-Kolbenweg und Pedalstößel, Druck und BKV- Verstärkung;
Figur 7 eine andere Ausführung einer erfindugsgemäßen Betätigungsvorrichtung.
Figur 1 zeigt in einer transparenten Art den Aufbau des Systems mit den bekannten Basiskomponenten wie Elektromotor 1, Rotor mit Spindelmutter 1 a, Spindel 2, Druckstangen-Kolben (DK) 3, Tandemhauptzylinder 4, Rückstellfeder für DK-Kolben 23, SK Kolben 21, 2 x Schaltventile 13, (Speicherkammer 24 mit 2/2 MV 27 gemäß DE 10 2009 055721 mit DK-Bremskreis 28), Motor- Drehwinkelgeber 15 mit redundanten Pedalwegsensoren 11, Bremspedal 11 mit Pedalstößel 5. Diese Komponenten sind z.B. in der DE 10 2005 018649A1 beschrieben, auf die hier der Einfachheit halber vollinhaltlich Bezug genommen wird .
Das Bremspedal 10 wirkt über den Pedalstößel 5 auf den Hilfskolben 6, wobei das von diesem verdrängte Volumen über eine Leitung 45 zum mechanisch hydraulischen Wegsimulator 8 gelangt. Mit der Bewegung des Hilfskolbens 6 sind redundante Pedalwegsensoren 11 gekoppelt, die den Motor ansteuern und zugleich das stromlos offene 2/2-Druckregel-Magnetventil 18 betätigen, d.h . schließen.
Die gewünschte Rückwirkung auf die Pedalkraft erzeugt der Wegsimulator 8. Der Hilfskolben 6 wird in einer Zwischenstellung mit ca. 40 % des gesamten Kolbenhubes SHK blockiert, wenn der Wegsimulatorkolben 8a auf Anschlag kommt. Das Magnetventil 18 hat eine Druckregelfunktion aus Sicherheitsgründen. Entsprechend der Wegsimulatorfeder 8b entsteht im Hilfskolben 6 ein pedalwegabhängiger Druck, welcher der in Figur 4 dargestellten Druckregelfunktion entspricht. Sollte der Wegsimulatorkolben 8a klemmen, so wird die Pedalweg-Druckfunktion gestört, d. h. über das Magnetventil 18 strömt Druckmittel über die Leitung 29 a zum Vorratsbehälter 40.
Mit entsprechender Verfeinerung des Ansprech- und Schaltverhaltens, z. B. Öffnung Magnetventils 18 bei Rücknahme der Pedalbewegung des Magnetventils 18 entsprechender Steuerung kann die Feedback-Funktion des Wegsimulators 8 mit Kolben und Feder ersetzt werden, so dass dieser entfallen kann . Ggf. ist parallel zum Magnetventil 18 ein nicht gezeichnetes Rückschlagventil zum Vorratsbehälter notwendig, um bei Rückbewegung des Hilfskolbens Unterdruck zu vermeiden.
Die Druckregelfunktion wird auch gebraucht, wenn die beschriebenen extremen Pedalkräfte wirken. Wird ein entsprechender Druck überschritten, so strömt Druckmittel ab und der Hilfskolben 6 bewegt sich nach Durchlaufen des Hubes SHK auf einen Anschlag im Gehäuse 41. Abhängig von der Stellung des DK Kolbens 3 und dem gekoppelten Übertragungsstößel 5 b trifft der Hilfskolben 6 auf diese und erzeugt einen zusätzlichen Druck im THZ 4, welcher aber durch dessen Dimensionierung dem maximal notwendigen Bremsdruck, aber nicht einem Überdruck durch die hohen Pedalkräfte entspricht. Damit kann für die Dimensionierung Gewicht und Kosten gespart werden. Bei dieser Überbeanspruchung wird der Motor und damit auch ABS/ESP Funktion ausgeschaltet. Der höhere Druck wirkt ausschließlich auf den Hilfskolben 6 und Wegsimulator 8.
Für eine gute Ansprechcharakteristik ist es bekannt, eine geschwindigkeits- und richtungsabhängige Drosselung der Betätigung einzubauen. Hierzu wird in der Leitung zum Wegsimulator 8 eine Drossel 19 eingebaut und für den schnellen Rücklauf ein Rückschlagventil 17. Der Hilfskolben 6 wird über die Rückstellfeder 20 zurückgestellt. Der Hilfskolben 6 mit Dichtungen ist in einem entsprechenden Gehäuse 41 geführt und gelagert. Dieses Gehäuse 41 kann über ein mehrteiliges Zwischengehäuse 42 vorzugsweise aus Kunststoff mit dem Motor 1 verbunden sein. Gehäuse 41 und Zwischengehäuse können auch einteilig sein.
Bei schneller Pedalgeschwindigkeit entsteht durch die Drossel 19 ein höherer Druck. Demnach muss der Einstellwert des Druckregelventils 18 bis zum Aussteuerpunkt der Bewegung entsprechend höher sein.
Der Hilfskolben 6 kann bei Ausfall des BKV weiter verwendet werden zur Optimierung der Bremswirkung. Bei Ausfall BKV soll die Pedalkraft möglichst klein sein, was kleine Hauptzylinder-Kolbendurchmesser erfordert. Werden diese verwendet, so sind im kleinen Druckbereich große Pedalwege notwendig durch den flachen Verlauf der Druck-Volumenkennlinie.
Über ein stromlos geschlossenes 2/2-Wege Magnetventil bzw. Einspeisventil 30 (SE) kann im unteren Druckbereich vom Hilfskolben 6 Druckmittel zum Druckaufbau in den DK- Kreis 28 gefördert werden. Beim Druckabbau kann über den Druckgeber 12 wieder Druckmittel zum Hilfskolben zurückgefördert werden.
Ein weiterer kritischer Fall ist in der Einleitung geschildert, wenn bei ABS- Betrieb auf Eis der BKV ausfällt und anschließend ein positiver μ Sprung bei der Bremsung stattfindet. In diesem Fall ist in den Bremskreisen ein niedriger Druck im Grenzfall 1 - 2 bar, so dass der Anfangsbereich der Druckvolumenkennlinie beim Aussteuerpunkt des Wegsimulators mit ca. 40 % Pedalweg beginnt, was zugleich einen Kolbenweg und damit Volumenverlust darstellt.
Bei Systemen bei der der DK-Kolben den Wegsimulator 8 betätigt, ist in diesem Fall der Abstand zum SK Kolben entsprechend gering, was zur Folge hat, dass in diesem kritischen Fall beim anschließenden Druckaufbau nur ein relativ geringer Druck im DK Kreis möglich ist, die die mögliche Bremswirkung erheblich beeinträchtigt. In der oben erwähnten DE 10 2009 055721 ist ein System zur Leerwegsteuerung der Kolben bei ABS-Betrieb beschrieben. Damit im unteren Druckbereich bei der ABS Regelung der DK Kolben nicht auf den Pedalstößel trifft, so wird ein entsprechender Kolbenweg und damit Abstand zum Pedalstößel = Leerweg dadurch erzielt, indem ein entsprechendes Volumen in eine Speicherkammer 24 geleitet wird. Der Vorteil dieses Systems in dem kritischen Fall besteht darin, dass ein Teil des Volumens wieder in den Bremskreis zurückgewonnen werden kann.
Anstelle der Speicherkammer 24 mit Magnetventil 27 kann auch zur Vereinfachung nur ein 2/2-Wege-Magnet-Ventil 27a benutzt werden, welches zur Leerwegsteuerung, d. h. wenn der Abstand von Hilfskolben 6 oder Polstück zum Übertragungsstößel zu klein wird. Bei zu großem Leerweg kann durch entsprechende Kolbensteuerung Volumen aus dem Vorratsbehälter 40 angesaugt werden, so dass dieses Magnetventil in beiden Richtungen wirkt.
Dieses 2/2-Wege-Magnet-Ventil kann auch für dieselbe Funktion für einen o- der mehrere Bremskreise, z.B. im SK-Kreis eingesetzt werden, anstelle von Speicherkammer 24 und vorgeschaltetem 2/2-Wege-magnetventil 27.
Diese Ventile können für eine zusätzliche Funktion des Nachschnüffelns von Volumen durch entsprechende Kolbensteuerung aus dem Vorratsbehälter verwendet werden. Dies ersetzt die Nachförderkammer, um zusätzliches Volumen in die Bremskreise zu fördern, wenn der Hauptzylinderkolben nicht mehr den notwendigen Druck erreicht. Dazu ist es vorteilhaft, die Hauptzylinder- Dichtungen stärker zu gestalten, um vakuumdicht zu sein. Es kann auch eine Schalteinrichtung z. B. Magnetventil zwischen Vorratsbehälter und Hauptzylinder vorgesehen werden. Dies soll verhindern, dass bei dem o. g. Nachförder- vorgang Luft in die Bremskreise angesaugt wird. Aus dem Druck und der Kolbenstellung wird das Volumen berechnet, welches beim Druckabbau zum Ende der Bremsung wieder in den Vorratsbehälter über das Ventil 27a abgelassen wird. Damit wird vermieden, dass die Hauptzylinderdichtungen zu stark beansprucht werden.
Beide Fälle und Lösungen mit Speicherkammer oder Ventil 27a können bei Bedarf noch verbessert werden, indem das Volumen des Hilfskolbens in diesem kritischen Fall zur Verbesserung der Bremswirkung über das Einspeisventil SE 30 genutzt wird. Die nötige Ein- und Rückspeisung des Hilfskolbens wird über den Druckgeber gesteuert.
Auch kann ein zusätzliches Einspeisventil für weitere Bremskreise, z.B. den SK-Kreis eingesetzt werden, um im geschilderten Grenzfall in der Rückfallebene auch Volumen vom Hilfskolben in den SK Kreis zu fördern, um ein höheres Druckniveau oder kürzeren Pedalweg zu erzielen.
Von großer Bedeutung ist die sichere Diagnose der Ventile 30 und 27a, welche den bzw. die Bremskreise zum Hilfskolben 6 und zum Vorratsbehälter öffnen. Dies kann mit den vorgeschlagenen Diagnoseverfahren nach der Türöffnung mittels Kolbenbewegung und Druckmessung erfolgen.
Hierbei kann das im Wegsimulator 8 gespeicherte Volumen mit genutzt oder über ein Trennventil 22 isoliert werden.
Mit dem Potenzial des Hilfskolben ist ein entscheidender Schritt zur Verbesserung der Fehlersicherheit möglich.
Ebenso wichtig ist die Diagnose der funktionsrelevanten Komponenten. Hierzu hat das System zwei bzw. mindestens eine Kupplung. Die erste kraftschlüssige Kupplung 14 vorzugsweise mit einem Permanentmagneten 16 in einem Magnetgehäuse 16 a eingebettet, wirkt auf ein Polstück 2 a der Spindel. Diese Kupplung ist einerseits notwendig, dass durch die Kupplungskraft insbesondere bei kleinen Drucken die Kolbenrückstellung über die Spindel verstärkt.
Die zweite Kupplung wirkt am vorderen Ende des Übertragungsstößel 5 b, welche über das Magnetgehäuse fest mit dem DK Kolben 3 verbunden ist. Auch diese kraftschlüssige zweite Kupplung ist vorzugsweise mit einem Permanentmagneten mit Pol 5 a am Hilfskolben aufgebaut. Zwischen dem Pol 5 a und Übertragungsstößel 5 b / 26 ist ein kleiner Leerweg vorgesehen, der u. a. für die Pedalcharakteristik und Kalibrierung der Pedalwegsensoren gebraucht wird.
Zur Diagnose der Hilfskolbenbewegung wird die Spindel 2 mit Kupplung 26 zurückgefahren, bis bei Leerweg 0 die volle Kupplungskraft wirkt. Hierbei liegt der DK Kolben vorzugsweise auf Anschlag 43. Bei der anschließenden Vorwärtsbewegung kann der Hilfskolben über den vollen Hub SHK mit bewegt und über die Pedalwegsensoren 11 gemessen werden. Bei zu hoher Reibkraft im Kolben oder zu geringer Kupplungskraft stoppt die Bewegung und der Fehler ist erkannt. Bei dieser Bewegung ist das Ventil 18 offen. Bei einer zweiten Bewegung wird das Ventil 18 geschlossen, die Bewegung des Hilfskolbens wird über 17 gestoppt und über Sensor 11 gemessen.
Die Diagnose der Druckregelung des Ventils 18 ist in Figur 4 erläutert.
Die Diagnose des Einspeisventils SE 30 mit Wegsimulator 8 erfolgt durch Druckaufbau über die Spindel und Kolben bei geschlossenen Schaltventilen 13. Hierbei kann über den Druckgeber und den Kolbenhub sowie Einspeisventil 30 als auch Wegsimulator getestet werden. Zur Rückstellung der Spindel wird die Rückstellfeder 17 am Spindelausgang eingesetzt und aus baulichen Gründen zweimal parallel zum Tandemhauptzylinder 4.
Die Speicherkammer 24 mit Schaltventilen 13, 27 ist hier nur im DK Kreis gezeichnet und in der Funktion für beide Bremskreise in der DE 10 2009 055721 beschrieben. Für die beschriebene Diagnose bietet sich der Zustand Fahrzeug Stillstand an, vorzugsweise nach dem Türöffnen beim Eintritt in das Fahrzeug vor dem Starten. In diesem Fall hat das Fahrzeug ggf. eine längere Stillstandzeit hinter sich mit allen denkbaren Einflüssen, welche die Funktion beeinflussen, z. B. Korrosion, Festsetzen der Dichtungen usw.
Bei den beschriebenen Fällen mit Ausfall BKV liegt ein funktionierendes Bordnetz zugrunde. Ein Total-Ausfall Bordnetz während der Fahrt wird zur Zeit vom OEM nicht angenommen. Sollten dennoch Forderungen der beschriebenen Zusatzfunktionen des Hilfskolbens und die Schaltung der MV erhoben werden, so kann dies mit einer separaten Notschaltung über ein ASIC mit einem kleinen Speicherkondensator oder Hilfsbatterie gelöst werden.
In der Figur 2 ist eine alternative Anordnung der weiteren Kolben-Zylinder- Einheit dargestellt. Der Hilfskolben 6 ist in dieser Anordnung nicht konzentrisch, sondern versetzt zur Betätigungsachse des Druckstangenkolbens 3 angeordnet. Die Übertragung der Pedalkraft vom Pedal 10 über Pedalstößel 5 und Übertragungselement 5c erfolgt über ein Getriebe. Dieses ist hier beispielsweise als 3-Gelenk ausgeführt.
Das Drehgelenk funktioniert folgendermaßen. Das erste Pleuel 6 c lenkt die Kraft in den Gelenkträger 6 d ein. Dieser dreht sich um die Drehachse 6 b. Dabei wird der zweite Pleuel 6 a bewegt, welcher sich auf den Kolben 6 abstützt. Somit wird das Fluid im Geberzylinder 1 über die Leitung 29 in den Wegsimulator 8 verdrängt. Dieser erzeugt einen Gegendruck. Somit entsteht am Pedal 10 eine Gegenkraft, so dass dem Fahrer als Pedalgefühl einer konventionellen Bremsanlage simuliert wird. Die Rotation des Gelenkträgers 6 d kann einer def. Pedalposition zugeordnet werden. Somit ist es möglich über z. B. einen rotatorischen Sensor 11 den Pedalhub zu erfassen. Die beiden Pleuel 6 c und 6 a werden vorzugsweise so ausgeführt, dass Sie sich in einem kleinen Winkel zur Betätigungsachse 2 und der Achse des Kolbens 6 befinden. Somit entstehen bei Bremsbetätigung geringe Querkräfte. Das Übertragungselement 3 welches vorzugsweise als Spindel ausgeführt ist wird von einem Bremskraftverstärker 1, welcher vorzugsweise als Elektromotor ausgeführt ist, angetrieben. Dieser überträgt eine Axialkraft auf den Kolben 3, welcher in einem nicht dargestellten HZ nach Stand der Technik die Bremsflüssigkeit in den nicht dargestellten Bremskreis fördert.
In der Rückfallebene wird das Magnetventil 18 geöffnet. Somit wird bei einer Pedalbewegung das Fluid nicht in den Wegsimulator 8 verdrängt, sondern kann ohne Gegendruck in den Vorratsbehälter 40 abfließen. Somit entsteht am Pedal keine nennenswerte hydraulische Verlustkraft. Demzufolge kann die gesamte Pedalkraft vom Übertragungselement 5 auf den Kolben 3 übertragen werden. Vorzugsweise befindet sich zwischen dem Übertragungselement 5 und dem Kolben 3 ein Betätigungsstößel 5 b, welcher durch das Übertragungselement 3 greift und einen Abstand s dazu hat. Somit kann der Kolben 3 auch betätigt werden, wenn z. B. das Übertragungselement 3 klemmen würde.
Ein Vorteil der versetzen Anordnung des Geberzylinders 1 zur Betätigungsachse 2 liegt darin, dass die Gesamtbaulänge reduziert werden kann. Dies ist bei Fahrzeugen mit kleinem Abstand zwischen Pedal 10 und Spritzwand von Vorteil. Somit ist es möglich die Bremsanlage näher am Bremspedal anzubringen. Somit ist der Bauraumbedarf im Motorraum reduziert, was sich besonders im Crash-Fall positiv auswirkt.
Figur 3 zeigt den Verlauf von Druck bzw. Pedalkraft und Pedalstößelweg, SP bei Druckaufbau von DK Kolben und Hilfskolben HK. Durch intervallweises Umschalten, z. B. druckabhängig über das SE Ventil, kann zum Zeitpunkt a ein erheblich höheres Druckniveau bei dem gleichen Pedalstößelweg SD erzeugt werden, als nur mit dem DK Kolben bei erheblich geringeren Pedalkräften als mit dem zusätzlichen Hilfskolben. Das bedeutet andererseits, dass der flache Teil der p - V Kennlinie nicht so viel Pedalweg erfordert und bei anschließend steileren Verlauf der p - V Kennlinie auf den kleineren DK Kolben umgeschaltet wird.
Figur 4 zeigt den Verlauf von Druck Pedalkraft, Ventilschließkraft FM über den Weg des Pedalstößel SP. Bei Wegsimulatorsystemen wird in der Regel der Pe- dalwegkraftverlauf abgebildet, insbesondere im unteren Druckbereich.
Bei höheren Drucken verläuft die Kennlinie steiler, um Pedalweg zu sparen, welcher wiederum bei Panikstop die Ansprechzeit verkürzt. Weiterhin ist der Grenzstromverlauf i gezeigt, bei dem bekanntlich der Strom quadratisch auf die Magnetkraft FM und damit Ventilschließkraft einwirkt. In der Stellung SPi wird nun angenommen, dass der Wegsimulatorkolben klemmt, was zu einem Anstieg der Pedalkraft und damit Druck führt. Es wird die Schaltgrenze FMX überschritten, was dann zur weiteren Pedalbewegung führt, da das Ventil das Volumen aus dem Hilfskolben durchlässt, bis bei SP2 die Magnetkraft FM2 wieder höher ist, was wiederum zu einer erneuten Pedalbewegung führt. Die zugeordnete Bewegung des Magnetankers erzeugt eine Strom- oder Spannungsänderung, welche in Relation zur Pedalstößelbewegung SP für die Diagnose ausgewertet werden kann. Bereits erwähnt wurde die Druckregelung in Funktion der Geschwindigkeit des Bremspedals oder angekoppelten Hilfskolben.
Auch kann der Ist-Strom zum Schließen des Ventils bei dem jeweiligen SP Wert ermittelt werden. Es bietet sich ein Bremsvorgang vorzugsweise bei Fahrzeugstillstand an. Hierbei kann der entsprechende Strom vom Grenzwert in einer zeitlichen Funktion reduziert werden bis die Druckkraft am Ventil größer ist als die Magnetkraft. Dabei erfolgt eine Pedalstößelbewegung die gemessen wird und anschließend sofort wieder der Strom auf den Grenzwert erhöht wird. Erfolgt diese Reaktion nicht, so liegt eine Fehlerfunktion vor, so dass dann bei einem wiederholten Test der BKV abgeschaltet werden kann.
In der Stellung SP2 ist der Wegsimulator ausgesteuert. Tritt nun die hohe Pedalkraft auf, so wird bei entsprechendem Druck die Schließkraft des Ventils überschritten. Der Hilfskolben bewegt sich unter diesem hohen Druck bis zum Anschlag im Gehäuse.
Figur 5 zeigt die Zusammenfassung mehrerer Sensoren zu einem Modul. In Figur 1 wurde beschrieben, dass das System einen Drehwinkelsensor zur Erfassung der Rotorbewegung und damit Position des Kolbens und 2 Pedalwegsensoren (redundant) benötigt. Diese sind räumlich im Pedal interface ange- ordnet. Es bietet sich an bei entsprechender Konstruktion des Pedalinterfaces diese in einem Modul zusammenzufassen mit einer gemeinsamen el. Verbindung 39 (Stecker oder mehradriges Kabel) zur ECU.
Das Sensorbauelement 33/33 a z. B. Hall IC ist auf der Leiterplatte 32 montiert. Auf der anderen Seite der LP32 ist ein Rotor 35 in dem Gehäuse 31 gelagert. Im Rotor ist der Permanentmagnet 34 mit entsprechender Polung zur Aktivierung des Sensors angeordnet. Der Sensor liefert wahlweise ein analoges oder digitales Signal. Der Rotor kann über ein Zahnrad 36 z. B. mit der Spindelmutter verbunden oder eine mit dem Hilfskolben verbundene Zahnstange 37 bewegt werden. Das Sensormodul ist am Gehäusezwischenteil befestigt und ist innerhalb eines Abschirmbleches 39 oder Gehäuses angeordnet.
Figur 6 a zeigt die Beziehung von DK Kolbenweg SK zu Pedalstößelweg mit und ohne BKV. Nach Durchlaufen des BKV Ansprechwertes, im wesentlichen vom Pedalwegsensor abhängig, erfolgt sehr schnell die Bewegung des DK Kolbens SK. Dieser eilt mit BKV dem Pedalstößel voraus. Bei Ausfall BKV wird ein Leerweg 1 durchlaufen bis der Pedalstößel auf den DK Kolben trifft und diesen bewegt.
Figur 6 b zeigt den Druckverlauf mit und ohne BKV. Nach dem Ansprechwert des BKV erfolgt sprungartig (sog. Springer Funktion) der Druckaufbau und verläuft anschließend entsprechend der WS-Auslegung. Ohne BKV wird ein Leerweg notwendig, bis der DK Kolben das Schnüffelloch schließt und anschließend der Druck ansteigt.
Figur 6 c zeigt die BKV Verstärkung in Funktion des Pedalstößelweges oben bei v > 0 mit WS, also der Normalfunktion. Es kann nun bei Fahrzeugstillstand von WS Funktion bei X auf konventionelle Folgeverstärkerfunktion umgeschaltet werden.
Hier trifft der Pedalstößel auf den DK Kolben. Nach Durchlaufen des Leerweges 1 wird die Verstärkung wirksam, damit die Rückstellkräfte von Kolben und Spindel weniger spürbar sind und nach dem Leerweg 2 bei Druckaufbau weiter erhöht. Die Verstärkung kann dabei so gewählt werden, dass dasselbe Pedal¬ gefühl wie bei WS, aber ohne Anschlag entsteht.
Hier wurde die Abläufe geschildert, wenn das Fahrzeug steht bei der Bremsung.
Bei X2 wird in Figur 6 a und 6 c gezeigt, wenn das Fahrzeug aus v > 0 abgebremst wird. Hier wird im Bereich zwischen Leerweg 1 und 2 der SK Kolben auf den Wert des Pedalstößels gesteuert. Wenn ein bestimmter Druck z. B. Abbremsung mit 10 bar bei Stillstand beibehalten wird, so wird bei diesem Wert ebenso der DK Kolbenweg SK dem SPS Wert gleichgeschaltet.
Die Figur 7 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 110 für eine Fahrzeug- Bremsanlage. Die Betätigungsvorrichtung 110 weist einen Tandemhauptzylinder (THZ) 102 auf, dessen Druckkammern 103, 104 mit einem drucklosen Ausgleichsbehälter 105 verbunden sind. Im Gehäuse 106 des THZ2 sind, über Federn 107, 108 abgestützt, abgedichtet axial verschieblich Kolben 109, 110 angeordnet. An einem Ende des THZ 102 ist eine weitere Kolben-Zylinder- Einheit 111 mit dem THZ 102 verbunden bzw. in diesen integriert. Diese zweite Kolben-Zylinder-Einheit 111 kann, z.B. aus Gründen einer verringerten Baulänge auch außerhalb der Achse des THZ 102 angeordnet sein, wie dies z.B. in der DE 10 2010 045 617.9 derselben Anmelderin dargestellt ist, auf die hier zu Offenbarungszwecken vollinhaltlich verwiesen wird oder in Gestalt eines Stufenkolbens, der mit einem Teil erweiterten Durchmessers einen vom Teil geringeren Durchmessers gebildeten Ringraum eine zweite Kolben-Zylinder- Einheit bildet, aus der zusätzliches Volumen zugeführt werden kann, wie dies in der DE 10 2009 031672 derselben Anmelderin dargestellt ist. Im Zylinderteil 112 dieser zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 111 ist axial verschieblich ein Kolben 113 angeordnet, der einen Fortsatz 114 aufweist, welcher eine Öffnung 115 in einer Zwischenwand 116 abgedichtet durchdringt und am Kolben 110 anliegt, um auf diesen einzuwirken.
Eine Betätigungseinrichtung 117 in Gestalt eines Bremspedals 118 ist über ein Gestänge 122 mit dem Kolben 113 verbunden. Von der vom Zylinder der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 111 gebildeten Druckkammer 112a führt eine Hydraulikleitung 125, in die ein drucklos offenes 2/2-Wege-Ventil 26 geschaltet ist, über eine im THZ 102 ausgebildete Ringnut 127 zum Ausgleichsbehälter. Von dieser Hydraulikleitung 125 zweigt eine weitere Hydraulikleitung 128, in der ein Rückschlagventil 129 angeordnet ist ab und führt zum Druckraum des THZ. Alternativ hierzu kann auch ein stromlos geschlossenes Magnetventil 142 eingesetzt werden.
Diese Alternative hat den Vorteil, dass sowohl die Volumenzufuhr aus der zusätzlichen Kolben-Zylinder-Einheit 111 im Druckniveau über den Druckgeber 133 gesteuert wird, wie auch der Druckabbau. In diesem Fall gelangt das Volumen über die Leitung 128 und das Magnetventil 261 in den Vorratsbehälter.
Von der Hydraulikleitung 128 zweigt eine Hydraulikleitung 129 ab, die über ein drucklos geschlossenen 2/2-Wegeventil 130 zu einem hydraulischen Wegsimulator 131 führt.
In der Hydraulikleitung 132 ist ein Drucksensor bzw. Druckgeber 133 angeordnet. Eine Hydraulikleitung führt von der Leitung 128 zu einer Einheit (HCU) 35, die Ventile in nicht näher dargestellten Konfigurationen enthalten kann, um den Druck in den (gleichfalls nicht dargestellten) Radbremsen zu steuern bzw. zu regeln.
Ferner enthält die HCU einen Verstärker, der zumindest einen Druckerzeuger, wie z.B. Elektromotor und Pumpe mit entsprechenden Steuerelementen aufweist und damit eine elektrohydraulische Bremseinrichtung (EHB) bildet.
Nachfolgend ist die Arbeitsweise der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform dargestellt:
Bei Betätigung der Betätigungseinrichtung bzw. des Bremspedals 118 wird der Kolben 113 in der Fig. 1 nach links verschoben und verdrängt dabei Hydraulikmedium über die Leitung 128 und das geöffnete Ventil 126 in den Aus- gleichsbehälter. Gleichzeitig wird über den Fortsatz 114 der Druckstangenkolben (DK) 109 nach links bewegt. Der sich in der Druckkammer 103 ergebende Druck kann bei geöffneten 2/2-Wege-Ventil 130 den gegen Federdruck arbeitenden Kolben des Wegsimulator 131 mit Druck beaufschlagen. Mit anderen Worten ist bei dieser Aufführung der Wegsimulator 131 vom Druck im DK- Kreis gesteuert und kann über das 2/2-Wegeventil abgeschaltet werden. Hierbei wird der aufgebaute Druck vom Druckgeber gemessen und die Messwerte einer (nicht dargestellten) Auswerteeinheit (ECU) zugeführt. Der vom Fahrer gewünschte Druck bzw. die sich daraus ergebende Bremswirkung wird z.B. über einen Wegsensor 119 am Bremspedal festgestellt, dessen Messwerte der ECU zugeführt und mit den Werten des Druckgebers verglichen werden. Die Funktionsfähigkeit des Wegssimulators 131 kann dabei über eine Einrichtung mit zwei zwischen Bremspedal 118 und Kolben 113 relativ zueinander beweglichen und über ein elastisches Glied gegeneinander abgestützten Elementen erfolgen, deren Reativbewegung von zwei Wegsensoren (von denen hier nur einer dargestellt ist) gemessen und von der ECU ausgewertet wird. Alternativ kann auch das Signal des Wegsensors 119 mit dem Signal des Druckgebers 133 verglichen werden und bei einer nicht plausiblen Zuordnung die BKV- Funktion abgeschaltet werden und als Warnanzeige gemeldet werden.
Für den Fall, dass der Verstärker ausfällt (Rückfallebene), kann das 2/2- Wegeventil 128 geschlossen werden, damit das von den Kolben 109 bzw. 113 verdrängte Volumen voll zur Druckerzeugung verwendet wird, wobei das in der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit 111 verdrängte Hydraulikvolumen als zusätzliche Volumen den Bremskreisen zugeführt wird. Die Steuerung des Magnetventils 128 kann dabei über den Druckgeber 133 erfolgen, so dass z.B. eine Einspeisung von Hydraulikmedium in den Bremskreis nur bis ca. 20 bar erfolgt. Auch die Steuerung des Druckabbaues kann über dieses Magnetventil, wie bereits erwähnt, erfolgen.
Die Kolben-Zylinder-Einheit kann auch aus zwei Einheiten parallel zur Achse, z.B. außerhalb des THZ, dargestellt werden, was sich vorteilhaft auf die Baulänge auswirkt. Bezuaszeichenliste
1 Elektro-Motor
1 a Rotor mit Spindelmutter
2 Spindel
2 a Polstück der Spindel
3 Druckstangenkolben DK
4 Tandemhauptbremszylinder
5 Pedalstößel
5 a Pol am Hilfskolben
5 b Übertragungsstößel
5 c Übertragungselement
6 Hilfskolben
6 a Erstes Pleuel
6 b Drehachse Gelenkträger
6 c Zweite Pleuel
6 d Gelenkträger
7 Leerweg (s) am Pedalstößel
8 Wegsimulator bzw. Wegsimulatorgehäuse 8a Wegsimulatorkolben
8b Wegsimulatorfeder
10 Bremspedal bzw. Betätigungseinrichtung
11 Pedalwegsensor
12 Druckgeber
13 Schaltventile
14 Erste Kupplung
15 Drehwinkelsensor
16 Permanentmagnet
16 a Magnetgehäuse
17 Spindelrückstellfeder
18 Druckregel MV SD
17 Rückschlagventil Drossel
Rückstellfeder für Hilfskolben
Schwimmkolben SK
Trennventil für Wegsimulator
Rückstellfeder für Druckstangenkolben
Speicherkammer
Zweite Kupplung
2/2-Wege-Magnetventil für Speicherkammer
a 2/2-Wege-Magnetventil für Leerwegsteuerung
DK Bremskreis
Leitung zum Wegsimulator
a Leitung zum Vorratsbehälter
Einspeisventil SE bzw. 2/2-Wege-Ventil
Sensorgehäuse
Leiterplatte oder Folie
Sensor BE von Drehwinkelsensor
a Sensor BE von Pedalwegsensor
Magnet
Rotor
Zahnrad
Zahnstange
Abschirmblech
el. Anschluss
Vorratsbehälter
Gehäuse für Hilfskolben
Gehäusezwischenteil
DK Kolbenanschlag
Leitung
Betätigungsvorrichtung
Kolben-Zylinder-Einheit bzw. Tandemhauptzylinder (THZ) Druckkammer
Druckkammer
Ausgleichsbehälter
Gehäuse 107 Feder
108 Feder
109 Kolben (DK)
110 Kolben (SK)
111 Kolben-Zylinder-Einheit
112 Zylinderteil
112a Druckkammer
113 Kolben
114 Fortsatz
115 Öffnung
116 Zwischenwand
117 Betätigungseinrichtung
118 Bremspedal
119 Pedalwegsensor
122 Gestänge
125 Hydraulikleitung
126 2/2-Wegeventil
127 Ringnut
128 Hydraulikleitung
129 Rückschlagventil
130 2/2-Wegeventil
131 Wegsimulator
132 Hydraulikleitung
133 Drucksensor bzw. Druckgeber
135 HCU

Claims

Patentansprüche
1. Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeug-Bremsanlage, mit einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit, deren mindestens einer Arbeitsraum über zumindest eine Hydraulikleitung mit mindestens einer Radbremse des Fahrzeuges zu verbinden ist, ferner mit einer elektro-mechanischen Antriebseinrichtung und einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem
Bremspedal, dadu rch geken nzeich net, dass die Betätigungsvorrichtung eine weitere Kolben-Zylinder-Einheit (6, 41) aufweist, deren Kolben (6) mittels der Betätigungseinrichtung (10, 5) betätigbar ist und der über eine Verbindungseinrichtung mit einem Kolben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (4) verbunden ist.
2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadu rch gekennzeichnet, dass die weitere Kolben-Zylinder-Einheit (6, 41) konzentrisch zur ersten Kolben-Zylinder-Einheit (4) angeordnet ist.
3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadu rch geken nzeichnet, dass die weitere Kolben-Zylinder-Einheit außerhalb der Achse der ersten Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet ist (Fig. 2).
4. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch geken nzeichnet, dass die weitere Kolben-Zylinder- Einheit über ein Getriebe bzw. eine Hebel- bzw. Gelenkverbindung
(6a,6b,6c,6d) mit der Betätigungseinrichtung (lO)verbunden ist.
5. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch geken nzeichnet, dass in eine hydraulische Verbindung zwischen der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (6, 41) und einem Vorratsbehälter (40) ein stromlos offenes Ventil (18) geschaltet ist.
6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadu rch gekennzeichnet, dass die Regelung des stromlos offenen Ventils (18) eine Funktion der Signale (Weg und/oder Geschwindigkeit) zumindest eines Pedalweg- sensors (11) ist.
7. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich net, dass mittels der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (6,41) ein Wegsimulator (8)in Verbindung mit dem stromlos offenen Ventil (18) betätigbar ist.
8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadu rch gekennzeichnet, dass in die hydraulische Leitung (29) zum Wegsimulator (8) eine Drossel (19) mit Rückschlagventil (17) geschaltet ist.
9. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung zumindest eine Kupplung (14,26), insbesondere eine Magnetkupplung aufweist.
10. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeich net, dass in einer hydraulichen Verbindung zwischen der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (41,6) und zumindest einem Arbeitsraum der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (4) ein jeweils stromlos geschlossenes Ventil (30) vorgesehen ist.
11. Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeug-Bremsanlage, mit einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit, deren mindestens einer Arbeitsraum über zumindest eine Hydraulikleitung mit mindestens einer Radbremse des Fahrzeuges zu verbinden ist, ferner mit einer elektro-mechanischen Antriebseinrichtung und einer Betätigungseinrichtung, dadurch geken nzeichnet, dass im Bremskreis ein mit dem Vorratsbehälter (40) verbundenes Druckmittel-Ventil (27a) angeordnet ist.
12. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeich net, dass im Bremskreis ein Druckmittel- Ventil (27) angeordnet ist, das zu einem Druckmittelspeicher (24) führt.
13. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle funktionsrelevanten Komponenten bzgl. ihrer fehlerfreien Funktion diagnostizierbar sind.
14. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine redundante Stromversorgung für MV bei Totalausfall des Bordnetzes des Fahrzeuges vorgesehen ist.
15. Sensormodul, insbesondere zur Verwendung bei einer Betätigungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geken nzeich net, dass zumindest zwei Sensoreinheiten zu einem Modul zusammengefasst sind, welcher insbesondere am Pedalinterface der Betätigungseinrichtung angeordnet ist.
16. Verfahren zum Betrieb einer Betätigungsvorrichtung einer Fahrzeug- Bremsanlage, wobei mittels einer elektro-mechanischen Antriebsvorrichtung einer mit zumindest einer Radbremse verbundenen Kolben-Zylinder- Einheit Druckmittel zugeführt wird, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geken nzeichnet, dass über eine weitere Kolben-Zylinder-Einheit, einem Wegsensor und/oder über ein stromlos offenes Ventil der Kolben-Zylinder-Einheit Druckmittel zugeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, dass zum
Druckabbau zur Leerwegsteuerung und/oder Fehlerfall Volumen in den Vorratsbehälter abgeführt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadu rch gekennzeichnet, dass eine adaptive Steuerung des Bremskraftverstärkers erfolgt, wobei bei Fahrzeugstillstand auf eine Folgeverstärkerfunktion umgeschaltet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16-18, dadu rch geken nzeichnet, dass bei Bedarf, insbesondere bei Ausfall der Bremskraft- Verstärkung auf Low μ den Bremskreisen dosiert Volumen aus der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit und/oder aus dem Wegsimulator zugeführt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16-19, dadu rch gekennzeichnet, dass in einer Speicherkammer gespeichertes Volumen bei Bedarf den Bremskreisen zugeführt wird.
21. Verfahren zur Diagnose der Funktion einer Betätigungseinreichtung einer Fahrzeug-Bremsanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass zur Diagnose der Motorstrom der Antriebseinrichtung herangezogen wird.
22. Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeug-Bremsanlage, mit einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit, deren mindestens einer Arbeitsraum über zumindest eine Hydraulikleitung mit mindestens einer Radbremse des Fahrzeuges zu verbinden ist und mit einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung eine weitere Kolben-Zylinder-Einheit (11) aufweist, deren Kolben (13) mittels der Betätigungseinrichtung (17) betätigbar ist und der über eine Verbindungs-einrichtung mit einem Kolben (9) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (2) verbunden ist und dass zwischen den Kolben-Zylinder-Einheiten und den Radbremsen eine Verstärkereinrichtung angeordnet ist.
23. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 22, dadu rch gekennzeichnet, dass mittels des Druckes im Zylinder der zweiten und/ oder der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (11) ein Wegsimulator (31) betätigbar ist.
24. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkereinrichtung, einen elektrohydraulischen Verstärker, insbesondere mit Motor und Pumpe, aufweist.
25. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeich net, dass der Wegsimulator (31), insbesondere über ein Magnetventil, abschaltbar ist.
26. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 22 bis 25, dadu rch gekennzeichnet, dass die weitere Kolben- Zylinder-Einheit (11), insbesondere mittels eines Magnetventils, ein- und abschaltbar ist
27. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 22 bis 26, dadu rch geken nzeich net, dass in eine hydraulische Verbindung zwischen der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (11) und einem Vorratsbehälter bzw. Ausgleichsbehälter (5) ein stromlos offenes Ventil (26) geschaltet ist.
28. Verfahren zum Betrieb einer Betätigungsvorrichtung einer Fahrzeug- Bremsanlage, wobei einer mit zumindest einer Radbremse verbundenen Kolben-Zylinder-Einheit Druckmittel zugeführt wird, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über eine weitere Kolben-Zylinder-Einheit, einem Wegsensor und/oder über ein stromlos offenes Ventil der Kolben-Zylinder-Einheit Druckmittel zugeführt wird und dass mittels eines zwischen den Kolben- Zylinder-Einheiten und den Radbremsen angeordneten Verstärkers, der den Radbremsen zugeführte Druck verstärkt werden kann.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadu rch geken nzeichnet, dass bei
Bedarf, insbesondere bei Ausfall der Bremskraftverstärkung oder Bremsung mit starker Rekuperation oder ABS-Regelung auf Low μ mit niedrigem Druckniveau in den Radbremsen den Bremskreisen dosiert Volumen aus der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit und/oder aus dem Wegsimulator zugeführt wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 oder 29, dadu rch gekenn- zeich net, dass in einer Speicherkammer gespeichertes Volumen bei Bedarf den Bremskreisen zugeführt wird.
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