WO2016184609A1 - Elektrohydraulische bremskrafterzeugungsvorrichtung für eine elektro-hydraulische kraftfahrzeug-bremsanlage - Google Patents

Elektrohydraulische bremskrafterzeugungsvorrichtung für eine elektro-hydraulische kraftfahrzeug-bremsanlage Download PDF

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Carsten Knechtges
Josef Knechtges
Benedikt Ohlig
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    • 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 disclosure relates generally to the field of braking force generating devices and brake booster devices, respectively. Specifically, an electro-hydraulic brake force generating device for a vehicle brake system will be described.
  • electrohydraulic brake systems are known from the prior art and disclosed, for example, in WO 2012/062393 A1 and in WO 2012/152352 Al. These motor vehicle brake systems work on the "brake-by-wire" principle. This means that a hydraulic pressure at the wheel brakes is built up independently of the foot force.
  • the taught there electro-hydraulic brake systems have various brake circuits, which can be controlled by hydraulic fluid or a hydraulic fluid pressure.
  • known hydraulic pressure generators include a cylinder-piston device for generating hydraulic pressure and an electromechanical actuator acting on the piston of the cylinder-piston device. The electromechanical actuator is arranged downstream of the cylinder-piston device and coupled directly to the piston of the cylinder-piston device.
  • the power transmission device is configured to actuate the brake cylinder device by means of a relative movement in each operating state of the brake force generating device.
  • the power transmission unit and the brake cylinder device can be coupled such that at least a portion of the force exerted on the power transmission device by means of the brake pedal force in each operating state to the first cylinder-piston device is transferable.
  • the proposed solution further comprises an electrohydraulic automotive brake system with an electro-hydraulic braking force generating device according to the type described above.
  • the first cylinder-piston device 102 includes the primary piston 112 and the secondary piston 120, which are slidably received in the cylinder 118.
  • the primary piston 116 is biased by a spring element 134 in its initial position.
  • a port 138 for the first brake circuit 400 is provided in the hydraulic chamber 124.
  • the hydraulic chamber 126 has a port 140 for the second Brake circuit 500 on.
  • the second cylinder 118 is connected to the first cylinder 106.
  • the primary piston 116 is partially received in the first cylinder 106.
  • the brake booster piston 104, the reaction element 114, the coupling element 112, the contact element 110 and the spring element 108 are also partially accommodated in the second cylinder 118.
  • the spring member 108 biases the reaction member 114, the coupling member 112 and the brake booster piston 104 to their home positions.
  • the brake booster piston 104 has a passage opening 130.
  • the opening 130 extends through the brake booster piston 104 and serves to receive the power transmission device 200.
  • the opening 130 of the brake booster piston 104 has a step 132, on which the power transmission device 200 can be supported by the spring 210.
  • the abutment element 110 abuts against the brake booster piston 104 due to the biasing force of the spring element 108 and presses the coupling element 112 and the reaction element 114 in the opening 130 against the step 132.
  • the step 132 narrows the diameter of Opening 130.
  • the first cylinder-piston device 102 comprises a primary piston 116 slidably received in a cylinder 118 and a secondary piston slidably received in the cylinder 118. Both pistons 116, 120 can each be coupled to a spring device which returns the two pistons 116, 120 in the unactuated state to their initial position.
  • the primary piston 116 and the secondary piston 120 are arranged one after the other in the cylinder 118 and define three hydraulic chambers 122 124, 126 in the cylinder 118.
  • a first hydraulic chamber 122 faces through a front side of the primary piston 116 facing away from the hydraulic pressure generation in the direction of actuation and one of the rear sides of the primary piston 116 defined first cylinder bottom.
  • the brake booster 300 according to the second embodiment is formed identically to the first embodiment.
  • a braking force generating operation with the braking force generating device 1000 according to the second embodiment is as follows.
  • the power transmission device 200 is moved relative to the brake cylinder device 100.
  • the actuating element 226 is displaced in the direction of the abutment flange 222 on the cylinder 220.
  • the spring element 228 is compressed. Since the spring element 228 provides a lower spring force than the spring element 108, initially there is no displacement of the cylinder 218 against the spring force of the spring element 108. Only when the actuator 226 abuts against the abutment flange 222 and the spring element 228 is compressed, the cylinder 220 is displaced.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer elektrohydraulischen Bremskrafterzeugungsvorrichtung. Die elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung umfasst eine mit einem Bremspedal gekoppelte Kraftübertragungseinrichtung, eine von der Kraftübertragungseinrichtung zu betätigende Bremszylindereinrichtung, wobei die Bremszylindereinrichtung eine erste Zylinder-Kolben-Einrichtung aufweist, wobei die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung mit wenigstens einem Bremskreis fluidisch zu koppeln ist, eine Bremskraftverstärkungseinrichtung, die eine zweite Zylinder-Kolben-Einrichtung und wenigstens einen elektromechanischen Aktor umfasst, wobei die Bremskraftverstärkungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Bremszylindereinrichtung mit einem Hydraulikdruck zur Bremskraftverstärkung zu beaufschlagen, wobei die Kraftübertragungseinrichtung dazu eingerichtet ist, in jedem Betriebszustand der Bremskrafterzeugungsvorrichtung die Bremszylindereinrichtung mittels einer Relativbewegung zu betätigen.

Description

Elektrohvdraulische Bremskrafterzeuqunqsvorrichtunq für eine elektro- hvdraulische Kraftfahrzeuq-Bremsanlaqe
Beschreibung
Hintergrund
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet der Bremskrafterzeugungsvorrichtungen bzw. der Bremskraftverstärkungsvorrichtungen. Konkret wird eine elektrohvdraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage beschrieben.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene elektrohydraulische Bremsanlagen bekannt und beispielsweise in WO 2012/062393 AI und in WO 2012/152352 AI offenbart. Diese Kraftfahrzeug-Bremsanlagen arbeiten nach dem "Brake-by-Wire"-Prinzip. Das bedeutet, dass ein Hydraulikdruck an den Radbremsen fußkraftunabhängig aufgebaut wird. Die dort gelehrten elektrohydraulischen Bremsanlagen weisen verschiedene Bremskreise auf, die über Hydraulikfluid bzw. einen Hydraulikfluiddruck ansteuerbar sind. Ferner umfassen bekannte Hydraulikdruckerzeuger eine Zylinder-Kolben-Einrichtung zur Hydraulikdruckerzeugung und einen auf den Kolben der Zylinder-Kolben-Einrichtung einwirkenden elektromechanischen Aktor. Der elektromechanische Aktor ist der Zylinder-Kolben-Einrichtung nachgeordnet und mit dem Kolben der Zylinder-Kolben-Einrichtung direkt gekoppelt. Der Kolben kann so über den Aktor unmittelbar betätigt werden, wodurch ein Hydraulikdruck an den Radbremsen fußkraftunabhängig aufgebaut werden kann. Ferner ist die Zylinder-Kolben-Einrichtung über eine Kraftübertragungseinrichtung mit einer der Zylinder-Kolben-Einrichtung und dem elektromechanischen Aktor nachgeordneten Pedalschnittstelle gekoppelt. In einem Notbetrieb der Bremsanlage (z.B. bei Ausfall des elektromechanischen Aktors oder dessen Ansteuerung) ermöglicht die Kraftübertragungseinrichtung eine mechanische Kopplung der Zylinder- Kolben-Einrichtung mit der Bremspedalschnittstelle, um eine Betätigung des Kolbens der Zylinder-Kolben-Einrichtung mittels der an der Pedalschnittstelle anliegenden Fußkraft zu ermöglichen (Push-Through-Betrieb).
Zugrundeliegendes Problem
Es soll eine elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung für elektrohydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlagen bereitgestellt werden. Die elektrohydraulische Bremskrafter- zeugungsvorrichtungen sollen ferner möglichst wenig Bauraum im Kraftfahrzeug einnehmen und kostengünstig herstellbar sein.
Vorgeschlagene Lösung
Die elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung für eine elektrohydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlage umfasst eine mit einem Bremspedal gekoppelte Kraftübertragungseinrichtung, eine von der Kraftübertragungseinrichtung zu betätigende
Bremszylindereinrichtung und eine Bremskraftverstärkungseinrichtung. Die Bremszylindereinrichtung weist eine erste Zylinder-Kolben-Einrichtung auf. Die Bremskraftverstärkungseinrichtung umfasst eine zweite Zylinder-Kolben-Einrichtung und wenigstens einen
elektromechanischen Aktor. Die Bremskraftverstärkungseinrichtung ist dazu eingerichtet, die Bremszylindereinrichtung mit einem Hydraulikdruck zur Bremskraftverstärkung zu beaufschlagen.
Die Kraftübertragungseinrichtung ist dazu eingerichtet, in jedem Betriebszustand der Bremskrafterzeugungsvorrichtung die Bremszylindereinrichtung mittels einer Relativbewegung zu betätigen.
Unter dem Ausdruck„in jedem Betriebszustand" ist hier zu verstehen, dass unabhängig davon, ob die Bremskrafterzeugungsvorrichtung bzw. die Bremsanlage im Normalbetrieb oder im Notbetrieb betrieben wird, die Bremszylindereinrichtung über eine Relativbewegung der Kraftübertragungseinrichtung relativ zu der Bremszylindereinrichtung betätigt wird. Die Bremszylindereinrichtung kann bei einer Betätigung des Bremspedals zur Hydraulikdruckerzeugung zunächst immer von der Kraftübertragungseinrichtung angesteuert werden, bevor die Bremskraftverstärkungseinrichtung einen der Betätigung des Bremspedals entsprechenden Hydraulikdruck zur Bremskraftverstärkung bereitstellt.
Anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten elektrohydraulischen Bremsanlagen ist bei der vorgeschlagenen Bremskrafterzeugungseinrichtung die Bremszylindereinrichtung, die zur Erzeugung des zur Beaufschlagung der Bremskreise notwenigen
Hydraulikdrucks dient, nicht von dem Bremspedal bzw. der auf das Bremspedal von einem Fahrer ausgeübten Betätigungskraft entkoppelt. Bei der vorgeschlagenen elektrohydraulischen Bremskrafterzeugungseinrichtung kann die Bremszylindereinrichtung direkt bei der Betätigung des Bremspedals durch einen Fahrer mittels der mit dem Bremspedal gekoppelten Kraftübertragungseinrichtung betätigt werden. Dadurch können verschiedene zur Entkopplung des Bremspedals von der Bremszylindereinrichtung notwendige Komponenten wie hydraulische Bremskraftsimulatoren, spezielle Pedalschnittstellen und verschiedene Hydraulikkreise eingespart werden. Die vorgeschlagene elektrohydraulische Bremskrafterzeugungs- Vorrichtung kann somit kostengünstiger hergestellt und bauraumsparend ausgeführt werden.
Die Kraftübertragungseinheit und die Bremszylindereinrichtung können derart zu koppeln sein, dass zumindest ein Anteil der auf die Kraftübertragungseinrichtung mittels des Bremspedals ausgeübten Kraft in jedem Betriebszustand auf die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung übertragbar ist.
Die Bremszylindereinrichtung kann wenigstens ein Reaktionselement aufweisen. Das wenigstens eine Reaktionselement kann von der Kraftübertragungseinrichtung zur Betätigung der Bremszylindereinrichtung kontaktiert werden. Das wenigstens ein Reaktionselement kann zumindest anteilig von der Kraftübertragungseinrichtung mit der auf die Kraftübertragungseinrichtung über das Bremspedal ausgeübten Kraft beaufschlagt werden. Anders ausgedrückt wird die von dem Bremspedal auf die Kraftübertragungseinrichtung ausgeübte Bremskraft auf das wenigstens eine Reaktionselement zumindest anteilig übertragen. Das wenigstens eine Reaktionselement kann derart ausgebildet sein, dass sich das Verhalten des wenigstens einen Reaktionselement idealisiert mit dem Verhalten einer hydraulischen Flüssigkeit vergleichen lässt. Das wenigstens eine Reaktionselement kann beispielsweise aus einem Elastomermaterial hergestellt und scheibenförmig ausgebildet sein. Das wenigstens eine Reaktionselement kann zwischen der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung und der Kraftübertragungsvorrichtung vorgesehen sein. Die Bremszylindereinrichtung kann von der Kraftübertragungsvorrichtung über das wenigstens eine Reaktionselement betätigt werden.
Das wenigstens eine Reaktionselement kann mit einem Stößel an der Kraftübertragungseinrichtung zusammenwirken. Der Stößel kann die von dem Bremspedal auf die Kraftübertragungseinrichtung ausgeübte Kraft auf das wenigstens eine Reaktionselement übertragen. Dabei kann der Stößel mit seiner Betätigungsfläche in das wenigstens eine Reaktionselement eintauchen bzw. eindringen, wodurch das Material des Reaktionselements verdrängt wird. Über das wenigstens eine Reaktionselement kann dann wiederum die erste Zylinder-Kolben- Einrichtung betätigt werden. Der Stößel weist eine Betätigungsfläche mit einer vorbestimmten Kontur auf. Mit der vorbestimmten Kontur des Stößels kann sichergestellt werden, dass die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung schnell mittels der Kraftübertragungseinrichtung betätigt werden kann. Das wenigstens eine Reaktionselement kann auch eine Pedalrückstellkraft bereitstellen, die entgegen der von dem Fahrer auf das Bremspedal ausgeübten Kraft gerichtet ist. Dementsprechend dient das wenigstens eine Reaktionselement auch dazu, dem Fahrer ein angenehmes Pedalgefühl bei der Betätigung des Bremspedals zu vermitteln
Die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung kann wenigstens einen Kolben aufweisen. Der wenigstens eine Kolben kann mit der Kraftübertragungseinrichtung zu koppeln sein. Die erste Zy- linder-Kolben-Einrichtung kann wenigstens zwei durch den ersten Zylinder und den wenigstens einen Kolben definierte Hydraulikkammern aufweisen. Eine erste Hydraulikkammer kann durch eine erste Stirnseite des ersten Kolbens und den Zylinder definiert sein. Eine zweite Hydraulikammer kann durch eine zweite, der ersten Stirnseite gegenüberliegende, Stirnseite des ersten Kolbens und dem Zylinder definiert sein. Die erste Kammer kann hierbei mit der zweiten Zylinder-Kolben-Einrichtung fluidisch zu koppeln sein. Ferner kann die wenigstens eine zweite Hydraulikkammer mit wenigstens einem Bremskreis der Bremsanlage fluidisch koppelbar sein. Die erste Kammer kann dazu ausgelegt sein, das aus der zweiten Zylinder-Kolben-Einrichtung verdrängte Hydraulikfluid aufzunehmen. Dadurch kann der erste Kolben in Richtung der zweiten Hydraulikkammer verschoben werden, wodurch das in der zweiten Hydraulikkammer aufgenommene Hydraulikfluid in die Bremskreise verschoben werden kann. Das wenigstens eine Reaktionselement kann an dem Kolben der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung vorgesehen sein. Die Kraftübertragungseinrichtung kann relativ zu dem Kolben der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung verlagerbar sein, um die erste Zylinder- Kolben-Einrichtung betätigen zu können.
Die zweite Zylinder-Kolben-Einrichtung der Bremskraftverstärkungseinrichtung kann wenigstens einen zweiten Kolben umfassen. Auf den zweiten Kolben der zweiten Zylinder-Kolben- Einrichtung kann elektromechanischer Aktor ein wirken. Die Bremskraftverstärkungseinrichtung kann einen bei Betätigung des elektromechanischen Aktors in der zweiten Zylinder- Kolben-Einrichtung erzeugten Hydraulikdruck bzw. Bremskraftverstärkungsdruck für eine Betätigung der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung bereitstellen.
Der wenigstens eine Kolben der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung kann derart ausgebildet sein, dass er das wenigstens eine Reaktionselement und zumindest abschnittsweise die wenigstens eine Kraftübertragungseinrichtung aufnehmen kann. Dadurch kann eine sehr kurze Baulänge der Bremskrafterzeugervorrichtung erreicht werden, so dass die Bremskrafterzeugervorrichtung wenig Bauraum im Fahrzeug einnimmt.
Der wenigstens eine Kolben kann eine Ausnehmung aufweisen. Der wenigstens eine Kolben kann im Querschnitt U-förmig ausgebildet sein. Das wenigstens eine Reaktionselement kann sich an den Boden der U-Form anlegen. Der wenigstens eine Kolben nimmt einen Abschnitt der Kraftübertragungseinrichtung derart auf, dass die Kraftübertragungseinrichtung direkt und unmittelbar auf das Reaktionselement zur Betätigung der Bremszylindereinrichtung bzw. der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung einwirken kann. Dazu kann die Kraftübertragungseinrichtung derart in dem ersten Kolben aufgenommen sein, dass die Kraftübertragungseinrichtung eine Relativbewegung relativ zu dem ersten Kolben ausführen kann. Die
Kraftübertragungseinrichtung kann einen mit dem Bremspedal zu koppelnden Kolben und einen Zylinder aufweisen, in dem der Kolben über das Bremspedal bzw. ein Krafteingangsglied verlagert werden kann. Der Zylinder der Kraftübertragungseinrichtung kann mit dem Kolben der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung verbunden sein. An dem Zylinder kann ein Betätigungselement über wenigstens ein Federmittel angebracht sein. Das wenigstens eine Federelement kann bei einer Betätigung des Bremspedals durch eine Relativbewegung zwischen dem Betätigungselement und dem Zylinder (vollständig) komprimiert werden, bevor der Zylinder zusammen mit dem Kolben der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung zur Hydraulikdruckerzeugung in der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung bewegt werden kann.
Die Bremszylindereinrichtung kann wenigstens einen Bremskraftverstärkungskolben aufweisen. Der wenigstens eine Bremskraftverstärkungskolben kann mit der Bremskraftverstärkungseinrichtung fluidisch zu koppeln sein. Beispielsweise kann der
Bremskraftverstärkungskolben über einen Fluidpfad mit der Bremskraftverstärkungseinrichtung verbunden sein.
Der wenigstens eine Bremskraftverstärkungskolben kann dazu eingerichtet sein, eine von der Bremskraftverstärkungseinrichtung erzeugte Verstärkungskraft auf die erste Zylinder- Kolben-Einrichtung zu übertragen. Der wenigstens eine Bremskraftverstärkerkolben kann in einem von der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung separaten Zylinder aufgenommen sein. Der wenigstens eine Bremskraftverstärkerkolben kann zusammen mit dem ihm zugeordneten Zylinder eine Hydraulikkammer definieren, die mit von der Bremskraftverstärkungseinrichtung erzeugten Hydraulikdruck beaufschlagbar ist. Dieser Hydraulikdruck kann den wenigstens einen Bremsverstärkungskolben in dem ihm zugeordneten Zylinder verlagern und damit die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung mit Hydraulikdruck zur Bremskraftverstärkung beaufschlagen.
Der wenigstens eine Bremskraftverstärkerkolben kann die Kraftübertragungseinrichtung zumindest abschnittweise derart aufnehmen, dass eine Relativbewegung zwischen der Kraftübertragungseinrichtung und dem Bremskraftverstärkerkolben möglich ist. Über eine Relativbewegung der Kraftübertragungseinrichtung relativ zu dem wenigstens einen Bremskraftverstärkerkolben kann die Kraftübertragungseinrichtung das Reaktionselement zumindest anteilig mit der von einem Fahrer erzeugten Bremskraft beaufschlagen. Die
Kraftübertragungseinrichtung kann sich über wenigstens ein Federmittel an dem Bremskraftverstärkerkolben abstützen.
Die Kraftübertragungseinrichtung kann in ihre Ausgangsposition vorgespannt sein. Die Vorspannkraft kann beispielsweise von wenigstens einer Federanordnung bzw. wenigstens einem Federelement bereitgestellt werden. Diese Federanordnung kann zum Bereitstellen einer Rückstellkraft für das Bremspedal dienen, die einer von einem Fahrer auf das Bremspedal aufgebrachten Betätigungskraft entgegenwirkt. Mit dieser Federanordnung kann dem Fahrer bei einer Bremsbetätigung ein angenehmes Pedalgefühl vermittelt werden. Die Bremszylindereinrichtung kann wenigstens einen ersten Anlageflansch und die Kraftübertragungseinrichtung kann wenigstens einen zweiten Anlageflansch aufweisen. Zwischen ersten und zweiten Anlageflansch kann sich die wenigstens eine Federanordnung zum Vorspannen der Kraftübertragungseinrichtung in ihre Ausgangsposition erstrecken. Zumindest der zweite Anlageflansch und abschnittsweise die wenigstens eine Federanordnung können sich im Fahrgastraum eines Fahrzeugs befinden. Die wenigstens eine Federanordnung kann zumindest abschnittsweise von einem Faltenbalg umgeben sein. Der Faltenbalg kann sich auch zwischen ersten und zweiten Anlageflansch erstrecken.
Die Bremskrafterzeugungsvorrichtung kann wenigstens eine Sensoranordnung aufweisen. Die wenigstens eine Sensoranordnung kann zumindest dazu eingerichtet sein, die notwendige Verstärkung der auf das Bremspedal ausgeübten Bremskraft bestimmbar zu machen. Anhand der Messwerte der wenigstens einen Sensoranordnung wird ermittelt, welche Ver- stärkungskraft von der Bremskraftverstärkungseinrichtung bereitgestellt werden muss. Die wenigstens eine Bremskraftverstärkungseinrichtung erzeugt dann die entsprechende Verstärkungskraft bzw. den entsprechenden Hydraulikdruck, mit dem die erste Zylinder-Kolben- Einrichtung nach der anfänglichen bzw. direkten Betätigung durch den Fahrer über die Kraftübertragungsvorrichtung weiter beaufschlagt werden kann. Die Sensoranordnung kann beispielsweise von einem oder mehreren Wegsensoren gebildet werden. Die Sensoranordnung kann beispielsweise zwei Sensoren aufweisen, die relativ zueinander verlagerbar an der Bremskrafterzeugungsvorrichtung vorgesehen sind. Der Betrag der Relativbewegung zwischen den beiden Sensoren kann einen Parameter darstellen, anhand dessen die notwendige Bremskraftverstärkung ermittelt werden kann. Die Sensoranordnung kann ebenfalls von einem Sensor an der Kraftübertragungseinrichtung und einem Sensor gebildet werden, der die Position des Aktors erfasst.
Die wenigstens eine Sensoranordnung kann unmittelbar mit wenigstens einer Steuereinheit der Bremskrafterzeugungsvorrichtung zu koppeln sein. Die Sensoranordnung kann in räumlicher Nähe zu der Bremszylindereinrichtung bzw. zu der Kraftübertragungseinrichtung vorgesehen sein. Die Sensoren der wenigstens einen Sensoranordnung können derart mit der wenigstens einen Steuereinheit zu koppeln sein, dass die Sensoren ihre Messwerte direkt in die Steuereinheit eingeben können. Ferner können die Sensoranordnung und die Steuereinheit derart ausgebildet sein, dass die Sensoren ihre Messwerte direkt auf eine Platine der Steuereinheit übertragen können. Die Sensoren können in die wenigstens eine Steuereinheit integriert werden. Die Sensoren können bei einer Bremsbetätigung beispielsweise entlang der Steuereinheit bewegt werden und Magnetfelder abgeben, die direkt von der Steuereinheit erfasst und verarbeitet werden können. Dadurch kann weiterer Bauraum eingespart werden, da die Auswertung der Messwerte der Sensoren in direkter bzw. integrierter Weise in der Steuereinheit erfolgen kann. Ferner kann in diesem Fall auf separate Gehäuse für die Sensoren verzichtet werden, da die Sensoren in die Steuereinheit integriert sind.
Die wenigstens eine Steuereinheit kann ferner zur elektrischen Ansteuerung des elektrome- chanischen Aktors der Bremskraftverstärkungseinrichtung dienen. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, die von der Sensoranordnung erfassten Messgrößen auszuwerten und entsprechende Ansteuerbefehle für den Aktor auszugeben. Basierend auf den ausgewerteten Sensorsignalen kann die Steuereinheit den elektromechanischen Aktor entsprechend ansteuern, um einen Bremskraftverstärkungsdruck in der
Bremskraftverstärkungseinrichtung zu erzeugen.
Der von der Bremskraftverstärkungseinrichtung bereitgestellte Hydraulikdruck kann von einem erfassten Bremswunsch des Fahrers oder von den Befehlen eines Fahrdynamikrege- lungsprogramms abhängen. Der Bremswunsch kann durch die wenigstens eine Sensoranordnung erfasst werden und von der wenigstens einen Steuereinheit in entsprechende Betätigungssignale für den elektromechanischen Aktor umgewandelt werden. Der Bremswunsch kann beispielsweise durch Erfassen eines Bremspedalweges und/oder einer auf das Bremspedal einwirkenden Betätigungskraft bestimmt werden. Das Fahrdynamikregelungs- programm, wie beispielsweise ein Antiblockiersystem (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (ASR), ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), auch als Fahrzeugstabilitätsregelung (Vehicle Stability Control, VSC) bezeichnet, oder ein Abstandsregeltempomat (ACC), kann in der elektronischen Steuereinheit hinterlegt sein.
Die vorgeschlagene Lösung umfasst ferner eine elektrohydraulische Kraftfahrzeug- Bremsanlage mit einer elektrohydraulischen Bremskrafterzeugungsvorrichtung gemäß der voranstehend beschriebenen Art.
Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben einer elektrohydraulischen Bremskrafterzeugungsvorrichtung vorgeschlagen. Die elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung umfasst eine mit einem Bremspedal gekoppelte Kraftübertragungseinrichtung, eine mit der Kraftübertragungseinrichtung zum Betätigen einer Bremszylindereinrichtung, wobei die Bremszylindereinrichtung eine erste Zylinder-Kolben-Einrichtung aufweist, wobei die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung mit wenigstens einem Bremskreis fluidisch zu koppeln ist, eine Bremskraftverstärkungseinrichtung, die eine zweite Zylinder-Kolben-Einrichtung und wenigstens einen elektromechanischen Aktor umfasst, wobei die Bremskraftverstärkungseinrich- tung dazu eingerichtet ist, die Bremszylindereinrichtung mit einem Hydraulikdruck zur Bremskraftverstärkung zu beaufschlagen, und wobei die Kraftübertragungseinrichtung dazu eingerichtet ist, in jedem Betriebszustand der Bremskrafterzeugungsvorrichtung die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung mittels einer Relativbewegung relativ zu der Bremszylindereinrichtung zu betätigen. Das Verfahren umfasst den folgenden Schritt:
- Betätigen der ersten Bremszylindereinrichtung mittels einer Relativbewegung zwischen der Kraftübertragungseinrichtung und der Bremszylindereinrichtung, wobei die Betätigung der Bremszylindereinrichtung in jedem Betriebszustand der Bremskrafterzeugungsvorrichtung mittels der Relativbewegung zwischen der Kraftübertragungseinrichtung und der Bremszylindereinrichtung erfolgt.
Es können ferner Parameter erfasst werden, die zur Bestimmung der Bremskraftverstärkung geeignet sind. Zu diesen Parametern können unter anderem eine vom Fahrer auf das Pedal ausgeübte Kraft und/oder der Pedalweg des Bremspedals zählen. Auf Grundlage der erfass- ten Parameter kann ein Hydraulikdruck zur Bremskraftverstärkung mittels der Bremskraftverstärkungseinrichtung erzeugt werden. Der in der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung herrschende Hydraulikdruck kann über den von der Bremskraftverstärkungseinrichtung bereitgestellten Hydraulikdruck verstärkt werden.
Kurzbeschreibunq der Figuren
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die zugehörigen Figuren. Dabei zeigen alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand, auch unabhängig von ihrer Gruppierung in den Ansprüchen oder deren Rückbezie- hungen. Die Abmessungen und Proportionen der in den Figuren gezeigten Komponenten sind hierbei nicht unbedingt maßstäblich; sie können bei zu implementierenden Ausführungsformen vom hier Veranschaulichten abweichen.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Bremskrafterzeugungsvorrichtung im in eine Bremsanlage eingebauten Zustand.
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht der Bremszylindereinrichtung und der Kraftübertragungseinrichtung der vorgeschlagenen Bremskrafterzeugungsvorrichtung, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung mit der Bremszylindereinrichtung gekoppelt ist.
Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Bremskrafterzeugungsvorrichtung im in eine Bremsanlage eingebauten Zustand. Detaillierte Beschreibung der Figuren
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrohydraulischen Bremskrafterzeugungsvorrichtung 1000 für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage BA.
Die Bremskrafterzeugungsvorrichtung 1000 umfasst eine Bremszylindereinrichtung 100, eine Kraftübertragungseinrichtung 200, und eine Bremskraftverstärkungseinrichtung 300. Die Bremszylindereinrichtung 100 ist mit zwei Bremskreisen 400 und 500 fluidisch gekoppelt. Ferner umfasst die Bremskrafterzeugungsvorrichtung 1000 eine elektronische Steuereinheit, oder kurz ECU (nicht dargestellt) zur Ansteuerung der Baugruppen 100, 200, 300 und der Ventile der Bremsanlage BA.
Im Folgenden wird der Aufbau und die Funktionsweise der Bremszylindereinrichtung 100 näher erläutert.
Die Bremszylindereinrichtung 100 umfasst eine erste Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 und einen Bremskraftverstärkungskolben 104, der in einem ersten Zylinder 106 verschieblich aufgenommen ist. Der Zylinder 106 nimmt ein Federelement 108 auf, das den Bremskraftverstärkungskolben 104 ein Anlageelement 110 zur Anlage des Federelements 108 und ein Kopplungselement 112 in ihre Ausgangspositionen vorspannt. Das Federelement 108 dient auch dazu, eine Pedalrückstellkraft bereitzustellen. Diese soll einem Fahrer ein angenehmes Pedalgefühl vermitteln. Das Kopplungselement 112 koppelt ein Reaktionselement 114 mit der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung 102. Auf das Reaktionselement 114 wird im weiteren Verlauf dieser Beschreibung noch näher eingegangen.
Die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 umfasst einen in einem zweiten Zylinder 118 verschiebbar aufgenommenen ersten Kolben 116 (im folgenden Primärkolben genannt) und einen im ersten Zylinder 118 verschiebbar aufgenommenen zweiten Kolben 120 (im folgenden Sekundärkolben genannt). Beide Kolben 116, 120 können jeweils mit einer Federeinrichtung gekoppelt sein, welche dazu ausgelegt sind, die beiden Kolben 116, 120 im
unbetätigten Zustand in ihre Ausgangsposition zurückzustellen.
Primärkolben 116 und Sekundärkolben 120 sind im zweiten Zylinder 118 nacheinander angeordnet (Tandem-Prinzip). Der Bremskraftverstärkerkolben 104, der Primärkolben 116 und Sekundärkolben 120 definieren drei Hydraulikkammern 122, 124, 126 in den Zylindern 106 und 118. Eine erste Hydraulikkammer 122 wird von dem Bremskraftverstärkerkolben 104 mit seiner von der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 abgewandten Kolbenfläche und einem Zylinderboden des ersten Zylinders 106 definiert. Eine zweite Hydraulikkammer 124 wird durch eine in Betätigungsrichtung zur Hydraulikdruckerzeugung zeigende Stirnseite des Primärkolbens 116 (linke Stirnseite des Primärkolbens in Fig. 1) und durch eine der Betätigungsrichtung zur Hydraulikdruckerzeugung entgegengesetzte Stirnseite des Sekundärkolbens 120 definiert. Ferner wird durch eine in Betätigungsrichtung zur
Hydraulikdruckerzeugung zeigende Stirnseite des Sekundärkolbens 120 (linke Stirnseite des Sekundärkolbens 120 in Fig.) und einen zweiten Zylinderboden eine dritte Hydraulikkammer 126 definiert. Somit sind die zweite Hydraulikkammern 124 und die dritte Hydraulikkammer 126 über den verschiebbar aufgenommenen Sekundärkolben 120 voneinander getrennt.
Die zweite Hydraulikkammer 124 ist mit dem ersten Bremskreis 400 und die dritte Hydraulikkammer 126 mit dem zweiten Bremskreis 500 fluidisch gekoppelt.
Die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 ist mit dem Reaktionselement 114 über das Kopplungselement 112 gekoppelt. In der Ausgangsposition der Bremszylindereinrichtung 100 ist das Reaktionselement 114 in einer Öffnung 130 in dem Bremskraftverstärkerkolben 104 aufgenommen. Die Öffnung 130 erstreckt sich durch den Bremskraftverstärkerkolben 104 hindurch und dient ebenfalls zur Aufnahme der Kraftübertragungseinrichtung 200. Die Öffnung 130 des Bremskraftverstärkerkolbens 104 weist eine Stufe 132 auf, an der sich die Kraftübertragungseinrichtung 200 abstützen kann. Die Stufe 132 verengt den Durchmesser der Öffnung 130. An einer Seite der Stufe 132 liegt im unbetätigten Zustand der Bremskrafterzeugungsvorrichtung 1000 das Reaktionselement 114 an, wohingegen an der dem Reaktionselement 114 abgewandten Seite sich die Kraftübertragungseinrichtung 200 abstützt.
Die Kraftübertragungseinrichtung 200 weist ein Krafteingangsglied 202 auf, das mit dem Bremspedal 204 gekoppelt ist. Das Krafteingangsglied 202 ist mit einem Kolben 206 verbunden. An dem Kolben 206 ist ein Absatz 208 ausgebildet. Zwischen dem Absatz 208 und der Stufe 132 des Bremskraftverstärkerkolbens 104 ist ein Federelement 210 vorgesehen. Das Federelement 210 lässt bei einer Betätigung des Bremspedals 204 eine Relativbewegung zwischen der Kraftübertragungseinrichtung 200 und dem Bremskraftverstärkungskolben 104 zu. Ferner wird durch das Federelement 210 eine Relativbewegung zwischen der Kraftübertragungsvorrichtung 200 und der Bremszylindereinrichtung 100 ermöglicht. Bei dieser Relativbewegung zur Betätigung der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 wird das
Federelement 210 komprimiert. An dem Kolben 206 ist eine Stößel 212 angeordnet, der zur Betätigung des Reaktionselements 114 bzw. der Reaktionsscheibe 114 dient. Der Stößel 212 wird von der Stufe 132 geführt. Anders ausgedrückt wird der Stößel 212 in dem von der Stufe 132 verengten Abschnitt der Öffnung 130 verlagerbar aufgenommen. Der Stößel 212 weist eine Betätigungsoberfläche 214 auf, die dem Reaktionselement 114 zugewandt ist. Die Betätigungsoberfläche 214 weist einen vorstehenden Abschnitt 216 auf, der bei einer Betätigung der Kraftübertragungseinrichtung 200 zuerst mit dem Reaktionselement 114 in Kontakt kommt, um die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 zur Hydraulikdruckerzeugung zu betätigen. Die Kraftübertragungseinrichtung 200 ist zusammen mit dem Bremskraftverstärkerkolben 104 in dem ersten Zylinder 106 aufgenommen.
Die Bremskrafterzeugungsvorrichtung 1000 umfasst ferner eine Sensoranordnung 600. Die Sensoranordnung 600 setzt sich aus zwei Sensoren 602 und 604 zusammen, die vorzugsweise als Wegsensoren ausgebildet sind. Der Sensor 602 ist an dem Kolben 206 angeordnet. Der Sensor 604 ist an einem dem Bremspedal 204 zugewandten Zylinderboden 218 des ersten Zylinders 106 vorgesehen. Über die Sensoren 602 und 604 kann eine Relatiwerlage- rung des Sensors 602 am Kolben 206, der über das Krafteingangsglied 202 mit dem Bremspedal 204 gekoppelt ist, relativ zu dem Sensor 604 an dem Zylinderboden 218 erfasst werden. Der Sensor 604 stellt somit einen stationären Sensor da. Anhand des Betrags der Relatiwerlagerung zwischen den beiden Sensoren 602 und 604 wird ermittelt wie groß die von einem Fahrer auf das Bremspedal 204 ausgeübte Kraft ist. Die von den Sensoren 602 und 604 erfassten Messwerte werden zur Ermittlung der notwendigen Bremskraftverstärkung verwendet. Die Messwerte der beiden Sensoren 602 und 604 geben demensprechend an, wie groß die von der Bremskraftverstärkungseinrichtung 300 zu erzeugende Verstärkungskraft sein muss.
Die Bremskraftverstärkungseinrichtung 300 umfasst eine zweite Zylinder-Kolben-Einrichtung 302 und einen elektromechanischen Aktor 304. Die zweite Zylinder-Kolben-Einrichtung 302 umfasst einen in einem dritten Zylinder 306 verschiebbar aufgenommenen zweiten Kolben 308. Der zweite Kolben 308 ist mit dem elektromechanischen Aktor 304 über einen Kopplungsabschnitt 310 gekoppelt. Der zweite Kolben 308 definiert ferner mit seiner dem elektromechanischen Aktor 304 abgewandten Stirnseite zusammen mit dem Zylinder 306 eine Hydraulikkammer 312. Die Hydraulikkammer 312 steht über den Fluidpfad 314 mit der ersten Hydraulikkammer 122 in dem ersten Zylinder 106 in direktem fluidischen Kontakt. Die Bremskraftverstärkungseinrichtung 300 hat keine direkte fluidische Verbindung zu einem der beiden Bremskreise 400, 500 der Bremsanlage BA. Die zweite Zylinder-Kolben-Einrichtung 304 ist dazu ausgelegt, im Bremsbetrieb den Bremskraftverstärkerkolben 104 und damit auch die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 hydraulisch zu betätigen bzw. mit einem höheren Hydraulikdruck zu beaufschlagen.
Der elektromechanische Aktor 304 umfasst einen Elektromotor 316 sowie einen mit dem Elektromotor 316 gekoppelten Kugelgewindetrieb 318, der als Getriebe dient. Der Kugelgewindetrieb 318 weist eine Spindel 320 und eine Mutter 322 auf, die über eine Kugelanord- nung miteinander gekoppelt sind. Ein Rotor (nicht dargestellt) des Elektromotors 316 ist drehfest mit der Mutter 322 gekoppelt, um diese in Drehung zu versetzen. Eine Drehbewegung der Mutter 322 überträgt sich derart auf die Spindel 320, dass die Spindel 320 axial verschoben wird. Die in der Figur linke Stirnseite der Spindel 320 ist mit dem zweiten Kolben 308 mechanisch gekoppelt. Eine axiale Verschiebung der Spindel 320 überträgt sich somit unmittelbar auf den zweiten Kolben 308, wobei dieser im zweiten Zylinder 308 entlang des Zylinders 306 verschoben wird.
An dem Elektromotor 316 ist eine Sensoreinheit 324 vorgesehen, mit der die Position des Motors 316 erfasst werden kann. Anhand der Position des Motors 316 kann die Position des zweiten Kolbens 308 bestimmt werden.
Ein Bremskrafterzeugungsvorgang mit der Bremskrafterzeugungsvorrichtung 1000 gestaltet sich folgendermaßen: Der Fahrer des Fahrzeugs betätigt das Bremspedal 204. Der Kolben 206 der Kraftübertragungsvorrichtung 200 wird über das Krafteingangsglied 202 unter Komprimierung des Federelements 210 in Figur 1 nach links verschoben. Es findet eine Relativbewegung der Kraftübertragungseinrichtung 200 relativ zu der Bremszylindereinrichtung 100 statt. Dabei wird der Kolben 206 der Kraftübertragungsvorrichtung 200 zusammen mit dem an ihm angebrachten Sensor 602 relativ zu dem Sensor 604 am Zylinderboden 214 verlagert (in Fig. 1 nach links). Der Betrag dieser Relatiwerlagerung zwischen den Sensoren 602 und 604 wird zur Bestimmung der notwenigen Bremskraftverstärkung genutzt. Die von den Sensoren 602, 604 erfassten Messwerte werden an die ECU ausgegeben und von dieser zur Bestimmung des zur Bremskraftverstärkung notwendigen Hydraulikdrucks verwendet. Die notwendige Verstärkung wird somit von der ECU über die Bremskraftverstärkungseinrichtung 300 nachgeregelt. Wurde die notwendige Verstärkungskraft bzw. der notwendige Hydraulikdruck von der ECU bestimmt, wird die Bremskraftverstärkungseinrichtung 300 angesteuert, d.h. der elektromechanische Aktor 304 wird angesteuert, um den zur Bremskraftverstärkung notwendigen Hydraulikdruck in der zweiten Zylinder-Kolben-Einrichtung 302 zu erzeugen.
Bei der voranstehend beschriebenen Relativbewegung kommt der Stößel 212 mit dem Reaktionselement 114 in Kontakt. Der vorstehende Abschnitt 216 der Betätigungsfläche 214 des Stößels 212 taucht relativ schnell in das Reaktionselement 114 ein. Da der vorstehende Abschnitt 216 relativ schnell in das Reaktionselement 114 eindringt, wird die erste Zylinder- Kolben-Einrichtung 102 über das mit dem Reaktionselement 114 gekoppelte Kopplungselement 112 betätigt. Das Reaktionselement 114 und das mit diesem gekoppelte Kopplungselement 112 verschieben den Primärkolben 116, wenn auch geringfügig, entgegen der Federkraft des Federelements 108 nach links, so dass die Hydraulikkammern 124 und 122 komprimiert werden, d.h. neben dem Primärkolben 116 wird auch der Sekundärkolben 120 in Figur 1 nach links verlagert. Der Druck in den Hydraulikkammern 124, 126 und damit in den Bremskreisen 400, 500 erhöht sich. Diese initiale Betätigung der Bremserzeugungsvorrichtung 1000 wird unmittelbar durch die von dem Fahrer auf das Bremspedal 204 ausgeübte Kraft ausgelöst, die zumindest anteilig direkt auf das Reaktionselement 114 übertragen wird.
Das Eintauchen des Stößels 212 in das Material des Reaktionselements 114 ermöglicht ferner, dass die Sensoren 602 und 604 den Betrag der Relativbewegung zwischen dem Kolben 208 und dem Bremskraftverstärkungskolben 104 erfassen können, bevor das Federelement 108 anspricht. Dadurch kann die vom Fahrer angeforderte Bremskraft erfasst werden, und die notwendige Bremskraftverstärkung exakt bestimmt bzw. angefordert werden.
Das Reaktionselement 114 führt während der voranstehend beschriebenen Betätigungsphase auch eine Relativbewegung relativ zu dem Bremskraftverstärkungskolben 104 aus. Aufgrund dieser Relativbewegung kann zwischen dem Reaktionselement 114 und der Öffnung 130 bzw. der Stufe 132 des Bremskraftverstärkerkolbens 104 eine Lücke gebildet werden.
Der notwendige Verstärkungsdruck wird dabei folgendermaßen erzeugt: Der zweite Kolben 308 wird über den elektromechanischen Aktor 304 betätigt. Der Kolben 308 bewegt sich in Fig. 1 nach links und die vom Aktor 304 aufgebrachte Betätigungskraft wird auf das Hydrau- likfluid in der Hydraulikkammer 312 übertragen. Dadurch wird in der Hydraulikkammer 312 ein Hydraulikdruck erzeugt, der den auf den Messwerten der Sensoren 602 und 604 basierenden Ansteuerungsbefehlen der ECU entspricht. Da die Hydraulikkammern 122, 312 und der die beiden Hydraulikkammern 122, 312 verbindende Fluidpfad 314 jederzeit vollständig mit Hydraulikfluid gefüllt sind und Hydraulikfluid nicht komprimierbar ist, wird der in der Kammer 312 aufgebaute Betätigungsdruck ohne Druckabnahme und ohne zeitliche Verzögerung vollständig über die erste Hydraulikkammer 122 auf den Bremskraftverstärkungskolben 104 übertragen. An dem Bremsverstärkungskolben 104 liegt somit der in der zweiten Zylinder-Kolben-Einrichtung 302 erzeugte Hydraulikdruck als Betätigungsdruck für den Bremsverstärkungskolben 104 an.
Der aufgebaute Betätig ungsd ruck führt in Figur 1 zu einer Verschiebung des Bremskraftverstärkungskolbens 104 nach links. Durch die Verschiebung des Bremsverstärkungskolbens 104 in Richtung der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 wird die Lücke zwischen dem Reaktionselement 114 und der Stufe 132 des Bremskraftverstärkungskolbens 104 geschlossen. Der Bremsverstärkungskolben 104 kommt somit wieder mit dem Anlageelement 110 und dem Reaktionselement 114 in Kontakt und übt den von der zweiten Zylinder-Kolben- Einrichtung 302 erzeugten Verstärkungsdruck über das Reaktionselement 114 und das Kopplungselement 122 unter Komprimierung des Federelements 108 auf die erste Zylinder- Kolben-Einrichtung 102 aus. Ab diesem Zeitpunkt bewegt sich der Bremskraftverstärkungskolben 104 zusammen mit dem Primärkolben 116 der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 als eine Einheit in Figur 1 nach links, bis sich in den mit den Radbremsen 402, 404, 502, 504 fluidisch gekoppelten Hydraulikkammern 124, 126 ein Hydraulikdruck eingestellt hat, welcher dem Verstärkungsdruck in der ersten Hydraulikkammer 122 bzw. in der Hydraulikkammer 312 der zweiten Zylinder-Kolben-Einrichtung 302 entspricht.
Umgekehrt nimmt bei einem Rückhub des zweiten Kolbens 308 der Betätigungsdruck in der Hydraulikkammer 312 ab, so dass Hydraulikfluid aus der ersten Hydraulikkammer 122 im ersten Zylinder 106 über den Fluidpfad 314 wieder in die Hydraulikkammer 312 der zweiten Zylinder-Kolben-Einrichtung 302 zurückströmen kann. In diesem Fall können der Bremskraftverstärkungskolben 104, das Anlageelement 110, das Kopplungselement 112 und das Reaktionselement 104 über das Federelement 108 in ihre Ausgangsposition zurückbewegt werden. Ferner kann der Primärkolben 116 der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 aufgrund eines in den Bremskreisen 400, 500 noch anliegenden Hydraulikdrucks (Restdruck) oder aufgrund der Federkraft der Federeinrichtungen in seine Ausgangsstellung zurückverschoben werden.
In den Bremskreisen 400 und 500 sind Ventilgruppen 408 und 508 vorgesehen. Einige Ventile 410, 510 der Ventilgruppen 408 und 508 steuern den Zustrom des Hydraulikfluids zu den Radbremsen 402, 404, 502, 504 und sind dazu in den Fluidpfaden 406 und 506 vorgesehen, die das Hydraulikfluid von der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 zu einer oder mehrerer der Radbremsen 402, 404, 502, 504 leiten können. Ferner sind einige der Ventile 412, 512 der Ventilgruppen 408 und 508 in Rückleitungen 414, 514 vorgesehen. Diese Ventile steuern den Abfluss des Hydraulikfluids in ein Hydraulikreservoir. Die Ventile 412, 512, 414, 514 sind elektrisch betätigbar.
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht durch die Bremszylindereinrichtung 100 und die mit dieser gekoppelten Kraftübertragungsvorrichtung.
Die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 umfasst den Primärkolben 112 und den Sekundärkolben 120, die in dem Zylinder 118 verschieblich aufgenommen sind. Der Primärkolben 116 ist über ein Federelement 134 in seine Ausgangsposition vorspannt. Gleiches gilt für den Sekundärkolben 120, der über ein weiteres Federelement 136 in seine Ausgangsposition vorgespannt ist. In der Hydraulikkammer 124 ist ein Anschluss 138 für den ersten Bremskreis 400 vorgesehen. Die Hydraulikkammer 126 weist einen Anschluss 140 für den zweiten Bremskreis 500 auf. Der zweite Zylinder 118 ist mit dem ersten Zylinder 106 verbunden. Der Primärkolben 116 ist abschnittsweise in dem ersten Zylinder 106 aufgenommen. Neben dem Primärkolben 116 ist in dem zweiten Zylinder 118 auch abschnittsweise der Bremskraftverstärkungskolben 104, das Reaktionselement 114, das Kopplungselement 112, das Anlageelement 110 und das Federelement 108 aufgenommen.
Das Federelement 108 spannt das Reaktionselement 114, das Kopplungselement 112 und den Bremsverstärkungskolben 104 in ihre Ausgangspositionen zu. Der Bremsverstärkungskolben 104 weist eine Durchgangsöffnung 130 auf. Die Öffnung 130 erstreckt sich durch den Bremskraftverstärkerkolben 104 hindurch und dient zur Aufnahme der Kraftübertragungseinrichtung 200. Die Öffnung 130 des Bremskraftverstärkerkolbens 104 weist eine Stufe 132 auf, an der sich die Kraftübertragungseinrichtung 200 über die Feder 210 abstützen kann. Im Ausgangszustand der Bremszylindereinrichtung 100 bzw. der Kraftübertragungseinrichtung 200 liegt das Anlageelement 110 aufgrund der Vorspannkraft des Federelements 108 an dem Bremskraftverstärkungskolben 104 an und drückt das Kopplungselement 112 und das Reaktionselement 114 in der Öffnung 130 gegen die Stufe 132. Die Stufe 132 verengt den Durchmesser der Öffnung 130. Der Kolben 206 wird in der Öffnung 130 geführt. Der Kolben 206 umfasst einen Stößelabschnitt 212, der eine Betätigungsfläche 214 mit einem vorstehenden Abschnitt 216 aufweist. Der Kolben 206 wird über ein Federelement 210 in seine Ausgangsposition vorgespannt. Das Federelement 210 erstreckt sich zwischen dem Absatz 208 und der Stufe 132. Der Kolben 206 nimmt abschnittsweise ein das mit dem Bremspedal 204 gekoppelte Krafteingangsglied 202 auf.
Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Bremskrafterzeugungsvorrichtung 1000. Für gleichartige oder gleichwirkende Merkmale werden dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet.
Die Bremskrafterzeugungsvorrichtung 1000 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst eine Bremszylindereinrichtung 100, eine Kraftübertragungseinrichtung 200, und eine Bremskraftverstärkungseinrichtung 300. Die Bremszylindereinrichtung 100 ist mit zwei Bremskreisen 400 und 500 fluidisch gekoppelt. Die Bremskrafterzeugungsvorrichtung 1000 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist ferner eine ECU auf.
Die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 umfasst einen in einem Zylinder 118 verschiebbar aufgenommenen Primärkolben 116 und einen im Zylinder 118 verschiebbar aufgenommenen Sekundärkolben. Beide Kolben 116, 120 können jeweils mit einer Federeinrichtung gekoppelt sein, die die beiden Kolben 116, 120 im unbetätigten Zustand in ihre Ausgangsposition zurückstellen. Der Primärkolben 116 und der Sekundärkolben 120 sind im Zylinder 118 nacheinander angeordnet und definieren drei Hydraulikkammern 122 124, 126 in dem Zylinder 118. Eine erste Hydraulikkammer 122 wird durch eine in Betätigungsrichtung zur Hydraulikdruckerzeugung abgewandte Stirnseite des Primärkolbens 116 und einem der Rückseite des Primärkolbens 116 zugewandten ersten Zylinderboden definiert. Eine zweite Hydraulikkammer 124 wird durch eine in Betätigungsrichtung zur Hydraulikdruckerzeugung zeigende Stirnseite des Primärkolbens 116 und durch eine der Betätigungsrichtung zur Hydraulikdruckerzeugung entgegengesetzte Stirnseite des Sekundärkolbens 120 definiert. Ferner wird durch eine in Betätigungsrichtung zur Hydraulikdruckerzeugung zeigende Stirnseite des Sekundärkolbens 120 und einen zweiten Zylinderboden eine dritte Hydraulikkammer 126 definiert.
Die zweite Hydraulikkammer 124 ist mit dem ersten Bremskreis 400 und die dritte Hydraulikkammer 126 mit dem zweiten Bremskreis 500 fluidisch gekoppelt. Ferner stehen die zweite Hydraulikkammer 124 und die dritte Hydraulikkammer 126 in bekannter Weise mit einem drucklosen Hydraulikfluidreservoir fluidisch in Verbindung.
Der Primärkolben 116 weist eine Ausnehmung 142 auf, so dass er im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist. In der Ausnehmung 142 ist das Reaktionselement 114 aufgenommen, das den Boden 144 der Ausnehmung 142 bedeckt. Ferner ist in der Ausnehmung 142 zumindest abschnittsweise auch die Kraftübertragungseinrichtung 200 aufgenommen.
Die Kraftübertragungseinrichtung 200 weist ein Krafteingangsglied 202 auf, das mit dem Bremspedal 204 gekoppelt ist. Das Krafteingangsglied 202 ist mit einem Kolben 206 verbunden. An dem Kolben 206 ist der Stößel 212 vorgesehen. Der Kolben 206 ist zusammen mit seinem Stößel 212 in einem Zylinder 220 geführt, der sich in der Ausnehmung 142 des Kolbens 116 bis zu dem Reaktionselement 114 erstreckt. Der Zylinder 220 weist einen Flansch 232 auf, der über ein Halteelement 234 in der Ausnehmung 142 gehalten wird. Dementsprechend können der Kolben 116 zusammen mit dem Zylinder 220 bzw. der Kraftübertragungseinrichtung 200 bewegt werden. An dem Zylinder 220 ist ein Anlageflansch 222 ausgebildet, an dem sich ein Federelement 108 abstützt. Das Federelement 108 stützt sich ferner auch an einem Anlageflansch 224 ab, der an dem Zylinder 118 vorgesehen ist. Das Federelement 108 stellt eine Pedalrückstellkraft bereit, und spannt die Kraftübertragungsvorrichtung 200 in ihre Ausgangsposition vor.
Die Kraftübertragungseinrichtung 200 umfasst ein Betätigungselement 226, das über ein Federelement 228 in seine Ausgangsposition vorgespannt ist. Das Betätigungselement 226 ist an dem Krafteingangsglied 202 angebracht. Das Federelement 228 erstreckt sich zwischen dem Anlageflansch 222 des Zylinders 220 und dem Betätigungselement 226.
Ferner erstreckt sich ein Faltenbalg 230 zwischen dem Betätigungselement 226 und dem Anlageflansch 224 am Zylinder 220. Der Faltenbalg 230 sowie die von dem Faltenbalg 230 ummantelten Abschnitte der Kraftübertragungsvorrichtung 200 und der Bremszylindereinrichtung 100 befinden sich im Fahrgastraum, wenn die Bremskrafterzeugungsvorrichtung 1000 in einem Fahrzeug montiert ist.
Die Bremskrafterzeugungsvorrichtung 1000 gemäß der zweiten Ausführungsform weist eine Sensoranordnung 600 mit Sensoren 602 und 604 auf. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist der Sensor 602 an dem Kraftübertragungselement 202 angebracht. Der zweite Sensor 604 ist an dem Anlageflansch 222 angebracht. Beide Sensoren 602 und 604 können als Wegsensoren ausgebildet werden.
Die Bremskraftverstärkungseinrichtung 300 gemäß der zweiten Ausführungsform ist identisch zu der ersten Ausführungsform ausgebildet. Für detaillierte Ausführungen zum Aufbau und zur Funktion der Bremskraftverstärkungseinrichtung 300 wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen.
Die Bremskraftverstärkungseinrichtung 300 weist die zweite Zylinder-Kolben-Einrichtung 302 und den Aktor 304 auf. In der zweiten Zylinder-Kolben-Einrichtung 302 wird eine Hydraulikkammer 312 festgelegt, die über den Fluidpfad 314 mit der ersten Hydraulikkammer 122 verbunden ist. Die erste Hydraulikkammer 122 befindet sich in der ersten Zylinder-Kolben- Einrichtung 102. In der Hydraulikkammer 312 der Zylinder-Kolben-Einrichtung 302 wird über den Kolben 308 ein Hydraulikdruck erzeugt.
Ein Bremskrafterzeugungsvorgang mit der Bremskrafterzeugungsvorrichtung 1000 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gestaltet sich folgendermaßen: Bei einer Betätigung des Bremspedals 204 wird Kraftübertragungseinrichtung 200 relativ zu der Bremszylindereinrichtung 100 bewegt. Das Betätigungselement 226 wird in Richtung des Anlageflanschs 222 an dem Zylinder 220 verlagert. Dabei wird das Federelement 228 komprimiert. Da das Federelement 228 eine geringere Federkraft als das Federelement 108 bereitstellt, findet zunächst keine Verlagerung des Zylinders 218 entgegen der Federkraft des Federelements 108 statt. Erst wenn das Betätigungselement 226 an dem Anlageflansch 222 anliegt und das Federelement 228 komprimiert ist, wird der Zylinder 220 verlagert. Bei der Relativbewegung des Betätigungselements 226 relativ zu dem Anlageflansch 222 wird der Sensor 602 am Krafteingangsglied 202 relativ zu dem Sensor 604 am Anlageflansch 222 bewegt (in Figur 3 nach links). Anhand dieser Relativbewegung zwischen den Sensoren 602 und 604, die die von dem Fahrer angeforderte Bremskraft bestimmt, kann die notwenige Bremskraftverstärkung ermittelt werden.
Durch die voranstehend beschriebene Relativbewegung wird der Kolben 208 mit dem Stößel 212 in Richtung des Reaktionselements 114 verlagert. Der Stößel 212 weist dazu eine Betätigungsfläche 214 mit einem vorstehenden Abschnitt 216 auf, der in das Reaktionselement 114 eintauchen kann. Da der Stößel 212 in das Material des Reaktionselements eindringen kann, können die Sensoren 602 und 604 den Betrag der Relativbewegung zwischen Betätigungselement 226 bzw. dem Krafteingangsglied 202 und dem Anlageflansch erfassen, bevor das Federelement 108 anspricht und die Bremszylinderrichtung 100 betätigt werden kann.
Nach dem das Betätigungselement 224 mit dem Anlageflansch 222 am Zylinder 220 in Anlage gelangt ist, d.h. das Federelement 228 ist vollständig komprimiert, wird der Zylinder 220 zusammen mit dem Betätigungselement 226 und dem Primärkolben 116 in Figur 3 nach links verlagert. Dadurch wird das Federelement 108 komprimiert und in der ersten Zylinder- Kolben-Einrichtung 102 ein Hydraulikdruck erzeugt wird. Das Federelement 108 soll dem das Bremspedal 204 betätigenden Fahrer eine gutes Pedalgefühl vermitteln. Das Federelement 108 stellt somit eine Rückstellkraft bereit, die der Bremspedalbetätigung entgegenwirkt.
Mit den von der Sensoranordnung 600 erfassten Messwerten kann die ECU die notwendige Bremskraftverstärkung ermitteln. Die ECU steuert dann die Bremskraftverstärkungseinrichtung 300 an. Der elektromechanische Aktor 304 wird von der ECU angesteuert, um den zur Bremskraftverstärkung notwendigen Hydraulikdruck in der zweiten Zylinder-Kolben- Einrichtung 302 zu erzeugen. Da die Hydraulikkammer 312 über den Fluidpfad 314 mit der ersten Kammer 122 der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 fluidisch gekoppelt ist, wird der in der Hydraulikkammer 312 aufgebaute Hydraulikdruck auf die erste Kammer 122 übertragen. Der in der Hydraulikkammer 312 erzeugte Hydraulikdruck liegt über den Fluidpfad 314 auch an der ersten Hydraulikkammer 122 der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung 102 an. Das aus der Hydraulikkammer 312 verdrängte Hydraulikfluid verlagert den Primärkolben 116 in Figur 3 unmittelbar nach links. Dadurch werden die Hydraulikkammer 124 und 126 komprimiert und die Bremskreise 400 und 500 bzw. eine oder mehrere Radbremsen 402, 404, 502, 504 weiter mit Hydraulikdruck beaufschlagt.
Die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sowie deren Aufbau- und Betriebsaspekte dienen lediglich dem besseren Verständnis der Struktur, der Funktionsweise und der Eigenschaften; sie schränken die Offenbarung nicht etwa auf die Ausführungsbeispiele ein. Die Fig. sind teilweise schematisch, wobei wesentliche Eigenschaften und Effekte zum Teil deutlich vergrößert dargestellt sind, um die Funktionen, Wirkprinzipien, technischen Ausge- staltungen und Merkmale zu verdeutlichen. Dabei kann jede Funktionsweise, jedes Prinzip, jede technische Ausgestaltung und jedes Merkmal, welches/welche in den Fig. oder im Text offenbart ist/sind, mit allen Ansprüchen, jedem Merkmal im Text und in den anderen Fig., anderen Funktionsweisen, Prinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmalen, die in dieser Offenbarung enthalten sind oder sich daraus ergeben, frei und beliebig kombiniert werden, so dass alle denkbaren Kombinationen der beschriebenen Varianten zuzuordnen sind. Dabei sind auch Kombinationen zwischen allen einzelnen Ausführungen im Text, das heißt in jedem Abschnitt der Beschreibung, in den Ansprüchen und auch Kombinationen zwischen verschiedenen Varianten im Text, in den Ansprüchen und in den Fig. umfasst. Auch die Ansprüche limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale untereinander. Alle offenbarten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier offenbart.

Claims

Patenta nsprüche
1. Elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) für eine elektrohydrau- lische Kraftfahrzeug-Bremsanlage (BA), umfassend:
eine mit einem Bremspedal (204) gekoppelte Kraftübertragungseinrichtung (200), eine von der Kraftübertragungseinrichtung (100) betätigende Bremszylindereinrichtung (100), wobei die Bremszylindereinrichtung (100) eine erste Zylinder-Kolben-Einrichtung (102) aufweist, wobei die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung (102) mit wenigstens einem Bremskreis (400, 500) fluidisch zu koppeln ist,
eine Bremskraftverstärkungseinrichtung (300), die eine zweite Zylinder-Kolben- Einrichtung (302) und wenigstens einen elektromechanischen Aktor (304) umfasst, wobei die Bremskraftverstärkungseinrichtung (300) dazu eingerichtet ist, die Bremszylindereinrichtung (100) mit einem Hydraulikdruck zur Bremskraftverstärkung zu beaufschlagen,
wobei die Kraftübertragungseinrichtung (200) dazu eingerichtet ist, in jedem Betriebszustand der Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) die Bremszylindereinrichtung (102) mittels einer Relativbewegung zu betätigen.
2. Elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) nach Anspruch 1, wobei die Kraftübertragungseinrichtung (200) und die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung (102) derart zu koppeln sind, dass zumindest ein Anteil der auf die Kraftübertragungseinrichtung (200) über das Bremspedals(204) ausgeübten Kraft in jedem Betriebszustand auf die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung (102) übertragbar ist.
3. Elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bremszylindereinrichtung (100) wenigstens ein Reaktionselement (114) aufweist, das mit der wenigstens einen Kraftübertragungseinrichtung (200) zur Betätigung der Bremszylindereinrichtung (100) in Kontakt kommt.
4. Elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung (102) wenigstens einen Kolben (116) aufweist, der mit der Kraftübertragungseinrichtung (200) zu koppeln ist.
5. Elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) nach Anspruch 4, wobei das wenigstens eine Reaktionselement (114) an dem Kolben (116) der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung (102) vorgesehen ist.
6. Elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) nach Anspruch 5, wobei der Kolben (116) der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung (102) derart ausgebildet ist, dass er das wenigstens eine Reaktionselement (114) und zumindest abschnittsweise die wenigstens eine Kraftübertragungseinrichtung (200) aufnimmt.
7. Elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Bremszylindereinrichtung (100) einen Bremskraftverstärkungskolben (104) aufweist, der mit der Bremskraftverstärkungseinrichtung (300) fluidisch zu koppeln ist.
8. Elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) nach Anspruch 7, wobei der Bremskraftverstärkungskolben (104) dazu eingerichtet ist, eine von der Bremskraftverstärkungseinrichtung (300) erzeugte Verstärkungskraft auf die erste Zylinder-Kolben- Einrichtung (102) zu übertragen.
9. Elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Bremskraftverstärkungskolben (104) die Kraftübertragungseinrichtung (200) zumindest abschnittweise derart aufnimmt, dass eine Relativbewegung zwischen der Kraftübertragungseinrichtung (200) und dem Bremskraftverstärkungskolben (104) möglich ist.
10. Elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei die Bremszylindereinheit (100) einen ersten Anlageflansch (224) und die Kraftübertragungseinrichtung (220) wenigstens einen zweiten Anlageflansch (222) aufweist, wobei sich zwischen ersten und zweiten Anlageflansch (224, 222) wenigstens ein Federelement (108) zum Vorspannen der Kraftübertragungseinrichtung (200) in ihre Ausgangsposition erstreckt.
11. Elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei die Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) wenigstens eine Sensoranordnung (600) aufweist, die zumindest dazu eingerichtet ist, die notwendige Verstärkung für die auf das Bremspedal (204) ausgeübte Bremskraft bestimmbar zu machen.
12. Elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) nach Anspruch 11, wobei die wenigstens eine Sensoranordnung (600) unmittelbar mit wenigstens einer Steuereinheit (ECU) der Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) zu koppeln sind.
13. Elektrohydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlage (BA) mit einer elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Verfahren zum Betreiben einer elektrohydraulischen Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000), wobei die elektrohydraulische Bremskrafterzeugungsvorrichtung umfasst:
eine mit einem Bremspedal (204) gekoppelte Kraftübertragungseinrichtung (200), eine von der Kraftübertragungseinrichtung (200) zu betätigende Bremszylindereinrichtung (100), wobei die Bremszylindereinrichtung (100) eine erste Zylinder-Kolben- Einrichtung (102) aufweist, wobei die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung (102) mit wenigstens einem Bremskreis (400, 500) fluidisch zu koppeln ist,
eine Bremskraftverstärkungseinrichtung (300), die eine zweite Zylinder-Kolben- Einrichtung (302) und wenigstens einen elektromechanischen Aktor (304) umfasst, wobei die Bremskraftverstärkungseinrichtung (300) dazu eingerichtet ist, die Bremszylindereinrichtung (100) mit einem Hydraulikdruck zur Bremskraftverstärkung zu beaufschlagen, die Kraftübertragungseinrichtung (200) dazu eingerichtet ist, in jedem Betriebszustand der Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) die erste Zylinder-Kolben-Einrichtung (102) mittels einer Relativbewegung relativ zu der Bremszylindereinrichtung (100) zu betätigen, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst:
- Betätigen der Bremszylindereinrichtung (100) mittels einer Relativbewegung zwischen der Kraftübertragungseinrichtung (200) und der Bremszylindereinrichtung (100), wobei die Betätigung der Bremszylindereinrichtung (100) in jedem Betriebszustand der Bremskrafterzeugungsvorrichtung (1000) mittels der Relativbewegung zwischen der Kraftübertragungseinrichtung (200) und der Bremszylindereinrichtung (100) erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verfahren die weiteren Schritte umfasst:
- Erfassen von Parametern die zur Bestimmung der Bremskraftverstärkung geeignet sind,
- Erzeugen eines Hydraulikdrucks zur Bremskraftverstärkung auf Grundlage der erfass- ten Parameter mittels der Bremskraftverstärkungseinrichtung, und
- Verstärken des in der ersten Zylinder-Kolben-Einrichtung (102) herrschenden Hydraulikdrucks über den von der Bremskraftverstärkungseinrichtung (100) bereitgestellten Hydraulikdruck.
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