DE102013105377A1

DE102013105377A1 - Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeug-Bremsanlage

Info

Publication number: DE102013105377A1
Application number: DE102013105377.7A
Authority: DE
Inventors: Heinz Leiber; Christian Köglsperger
Original assignee: Ipgate AG
Current assignee: Ipgate AG
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-11-27

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 elektro-mechanischen Antriebseinrichtung und einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal und mit einer weiteren Kolben-Zylinder-Einheit, deren Kolben mittels der Betätigungseinrichtung betätigbar ist und der über eine hydraulische Leitung mit einem Wegsimulator verbunden ist und wobei ein Arbeitsraum der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (28, 30) über eine hydraulische Leitung (60), in die zumindest ein Magnetventil (64, 66) geschaltet ist, mit zumindest einem Bremskreis verbunden ist und mit einer elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung (ECU). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zum Zwecke der Steuerung des Leerweges zwischen einem Kolben (4) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) (2) und dem Kolben der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (Hilfskolben) (30) eine Einrichtung vorgesehen ist, um bei Ausfall der Antriebseinrichtung bei einem Auftreffen des Kolbens (30) der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit bzw. eines damit verbunden Teiles auf den Kolben (4) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (2) bzw. eines damit verbundenen Teiles oder kurz davor ein Magnetventil (70) zu öffnen, über das Hydraulikmedium aus dem Hilfskolbenkreis abgeführt werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeug-Bremsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Stand der Technik
Moderne Bremssysteme haben einen Wegsimulator (WS), um einerseits die gewünschte Rückwirkung auf das Bremspedal zu erzeugen; andererseits ist der Wegsimulator u. a. für Hybrid- und Elektrofahrzeuge mit Rekuperation notwendig. Hierbei steuert der Fahrer das Bremspedal und das Bremsenmanagement steuert den Bremsdruck abhängig vom Generatorbremsmoment. Hierbei darf der Pedalstößel nicht auf den Hauptzylinder-Kolben stoßen. Es ist deshalb bei diesen Systemen eine Leerwegsteuerung vorgesehen zusätzlich mit einer Arretierung des Pedalstößels bei voller Ansteuerung des Wegsimulators.
Hierzu sind elektromechanische Lösungen aus den DE 10 2005 018 649 und DE 10 2006 059 840 und elektrohydraulische Lösungen aus den DE 10 2009 055 721 und DE 10 2010 045 617 der Anmelderin bekannt. Bei Ersteren wird zum Nachfördern der Bremskreis über Magnetventile geöffnet, was ein gewisses Sicherheitsproblem darstellt und durch entsprechende Diagnosemaßnahmen abgedeckt wird.
Weiterhin haben diese bekannten Konzepte eine gute Rückfallebene bei Ausfall der Bremskraftverstärkung (BKV) mit relativ kleinem Hauptzylinder-Kolben. Da der Weg des Hauptzylinder-Kolbens und damit das Volumen begrenzt ist, sind Vorrichtungen durch zusätzlichen Plunger aus der DE 195 38 794 , Nachfördern aus den DE 10 2007 062 839 und DE 10 2010 045 617 oder mittels Zusatzkolben aus der DE 10 2011 111 369 der Anmelderin bekannt.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, den Aufwand für die Leerwegsteuerung zu reduzieren.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird auf überraschend einfache Weise eine Betätigungsvorrichtung geschaffen, bei der, insbesondere bei Ausfall der Antriebseinrichtung bzw. der Bremskraftverstärkung (BKV) mit geringem Aufwand eine Steuerung des Leerweges vorgenommen werden kann. Bei bekannten hydraulischen Leerwegfreischaltungen entstehen Schaltgeräusche durch die Magnetventile. Dies wird infolge des bei der Erfindung vorgesehenen festen Leerweges verhindert.
Bei Ausfall des BKV wird mittels des (Hilfs-)Kolbens der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit, der mit dem Pedalstößel verbunden ist, Hydraulikmittel über die zumindest ein Magnetventil (ESU1, ESU2) direkt in den bzw. die Bremskreis(e) eingesteuert. Hierzu muss der Kolben entsprechend dimensioniert werden, dass er z. B. die gleiche Querschnittsfläche wie der Hauptzylinderkolben besitzt, abhängig von der gewünschten Pedalcharakteristik in der Rückfallebene. Damit wird ein Pedaldurchfall vermieden. Wenn der Pedalstößel bzw. der Hilfskolben auf den Kolben des Hauptzylinders bzw. dessen Fortsatz trifft, so entsteht ein Kraftsprung, da dann die Druckkräfte des Hauptzylinder-Kolbens und des Hilfskolbens auf den Pedalstößel wirken.
Um einen derartigen Kraftsprung weitegehend zu vermeiden, sind gemäß weiteren Patentansprüchen zwei Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen:
Bei einer ersten Ausführungsform ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, mittels der der Pedal- oder Kolbenhub gemessen werden kann, wobei ferner, insbesondere aus der Dimensionierung der weiteren Kolben-Zylinder Einheit (Hilfskolben), welche Druckmittel über ein Magnetventil (Einspeiseventil) in den bzw. die Bremskreis(e) einspeist der Weg bestimmt wird, bei dem ein Auftreffen der Kolben erfolgt und wobei die ECU kurz vor dem Auftreffen ein Magnet-Trennventil öffnet und das Einspeiseventil schließt und wobei zumindest ein Magnet-Trennventil vorgesehen ist, das in eine hydraulische Leitung geschaltet ist, die den bzw. die Arbeits- bzw. Druckraum der ersten Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Ausgleichsbehälter verbindet. In der Phase des kurzen Weges oder Abstandes bis zum Auftreffen der Kolben kann die Pedalkraft abfallen. Beim Auftreffen der Kolben wirkt bei der vorgenannten Ventilschaltung (Einspeisen beendet, Trennventil geöffnet) die Pedalkraft voll auf den Hauptzylinderkolben. Damit in der Einspeisephase das Druckmittel nicht über das offene Schnüffelloch des Hauptzylinders in den Vorratsbehälter abfließt, ist ein Magnetventil zum Vorratsbehälter geschlossen.
Beim Einspeisen, d. h. wenn bei einem Ausfall der BKV Hydraulikmedium vom Hilfskolben direkt in zumindest einen Bremskreis gefördert wird, verbleiben die beiden Kolben in der bekannten Ausgangsposition, die aus Bremsungen vor dem BKV-Ausfall bekannt ist. Andererseits wird der Pedalhub über einen Sensor gemessen. Aus der Kolbendimensionierung des Hilfskolbens lässt sich der Weg bestimmen, bei dem ein Auftreffen stattfindet oder das Einspeisen beendet wird. Kurz vor dem Auftreffen wird das (WA-)Ventil geöffnet, was bewirkt, dass kein Druck mehr auf den Hilfskolben wirkt und er ohne Kraftsprung bzw. Pedalkrafterhöhung auf den Hauptzylinder-Kolben trifft.
Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, die eine Kraft-Weg-Messung ermöglicht und wobei beim mittels der Sensoreinrichtung festgestellten Auftreffen der Kolben das Trennventil öffnet und das Einspeiseventil schließt.
Der Vorteil dieser Lösung besteht in kleiner Druckaufbauunterbrechung bis die Pedalkraft auf den Kolben wirkt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Übertragungseinrichtung mit einem elastischen Glied vorgesehen wie sie in DE 10 2010 045 617 der Anmelderin beschrieben ist. Das elastische Glied misst die Reaktionskräfte auf den Hilfskolben und den Pedalkolben über die Auslenkung der Feder, deren Kennlinie auf das System abgestimmt ist und bei einer bestimmten Pedalkraft auf Anschlag ist. Indirekt wird hier über die Kraft-Weg-Kennlinie und den Differenzweg zwischen Pedalweg und Hilfskolbenweg der Druck im Hilfskolben gemessen. Tritt nun ein Ausfall der Bremskraftverstärkung auf, was durch entsprechende Diagnose erkannt wird, so schließt bei Pedalbewegung das Magnetventil zum Vorratsbehälter, das Einspeiseventil öffnet und das Trennventil schließt. Über den Differenzweg wird der Kraft bzw. Druckanstieg im Hilfskolben gemessen. Dieser Wert kann zugleich mit dem Signal des Druckgebers aus dem Bremskreis verglichen werden. Trifft nun der Hilfskolben auf den (DK) Kolben des Hauptzylinders bzw. dessen Stößel, so entsteht sofort ein starker Kraftanstieg, da sowohl die Kraft des DK-Kolben als auch des Hilfskolbens als Summenkraft wirken, was zu einer entsprechenden Federauslenkung = Differenzweg führt. Die Schaltfolge danach ist: Einspeiseventil schließen, Trennventil öffnen, Magnetventil zum Vorratsbehälter öffnen.
Eine andere sehr zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht einen Zusatzkolben vor der vom Antrieb, insbesondere der Spindel des Getriebes bewegt wird (2).
Die Lösung mit Zusatzkolben und Ventilschaltung mit Multiplex, d.h. mit vier Ventilen, wobei in der Bremsleitung jeweils nur ein Magnetventil pro Rad vorgesehen ist, hat den Vorteil eines größeren Fördervolumens, so dass kein Nachfördern erforderlich ist und bei allen Funktionen der Bremskreis immer geschlossen bleibt. Sollte im Grenzfall von starkem Fading doch noch zusätzliches Volumen erforderlich werden, so kann durch entsprechende Motorsteuerung über die Hauptzylinderkolben und deren Dichtmanschetten bei geschlossenen Magnetventilen zusätzliches Volumen angesaugt werden. Weitere Ausführungsformen bzw. Ausgestaltungen der Erfindung und deren Vorteile sind in den weiteren Ansprüchen enthalten und sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
1: eine erste Ausführungsform der Erfindung, und
2: eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Erfindung, zeigen Betätigungsvorrichtungen für Bremssysteme, mit einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder), einem Antrieb mit Motor und Getriebe, eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit (Hilfskolben), einem Wegsimulator, einer Betätigungseinheit, sowie diversen Ventilen und Sensoren (eine ferner vorgesehene elektronische Steuer- bzw. Regeleinrichtung ist nicht dargestellt). Diese Komponenten sind auch in der DE 10 2005 018 649 A1 der Anmelderin beschrieben, auf die hier der Einfachheit halber diesbezüglich verwiesen wird. Die in 1 dargestellte Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugbremse weist eine erste Kolben-Zylinder-Einheit 2 auf, in deren Gehäuse ein erster Kolben (DK) 4 und ein zweiter Kolben (SK) 6 axial verschiebbar angeordnet sind. Die Kolben 4, 6 sind über Federn 4a, 6a gegeneinander und am Boden des Zylinders abgestützt. Der erste Kolben 4 ist als Hohlkolben ausgeführt. Die Kolben 4, 6 begrenzen jeweils Arbeits- bzw. Druckkammern 5, 7 die über hydraulische Leitungen 9 bzw. 11, in denen Magnetventile 15, 17 bzw. 19, 21 angeordnet sind mit Radzylindern RZ bzw. Radbremsen (nicht dargestellt) verbunden sind. Diese vier Magnetventile sind zur Druckregelung nach dem oben beschriebenen Multiplexverfahren (MUX). Es können allerdings auch die üblichen acht Magnetventile, d.h. jeweils ein Einlass- und ein Auslassventil pro Rad vorgesehen sein.
Der Kolben 4 der Kolben-Zylinder-Einheit 2 ist mit einer Verstärkungseinrichtung 10 verbunden, welche einen in beiden Richtungen wirksamen, von einer (nicht dargestellten) elektronischen Steuereinheit (ECU) gesteuerten, elektromotorischen Rotationsantrieb mit Stator 12 und Rotor 14 und ein Getriebe 16 zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung und zur Übersetzung aufweist. Der Rotor 14 ist über zwei Lager im Gehäuse 19 des Antriebes gelagert. Es ist auch eine (nicht dargestellte) einseitige Lagerung zweckmäßig, bei der das bzw. die Lager so auf einer Seite des Gehäuses angeordnet sind, dass die Lagerkräfte im Wesentlichen auf einer Seite in das Gehäuse übertragen werden. Das Getriebe ist mit einer Kugelumlaufspindel 18 versehen, die axial beweglich aber drehfest konzentrisch im Rotor 14 angeordnet ist. Die Kugelumlaufspindel 18 stützt sich mit ihrem vorderen Ende 18a, welches flanschartig ausgebildet ist an einem Zwischenboden 4b des Kolbens 4 ab und ist mit dem Kolben form- oder kraftschlüssig, vorteilhaft über eine Magnetkupplung 20, lösbar gekoppelt, so dass Bewegungen der Spindel 18 in beiden Richtungen entsprechend auf den Kolben 4 übertragen werden. Ein innerhalb der Spindel 18 koaxial und verschiebbar gelagerter Stößel 22 ist mit seinem vorderen Ende am Kolben 4 oder am Fortsatz 30a (letzteres nicht dargestellt) angekoppelt. Mittels eines Drehwinkelsensors 24 können die Bewegungen des Rotors 14 gemessen und die entsprechenden Signale der elektronischen Steuereinheit (ECU) zugeführt werden.
Eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit 26 ist dem Getriebe, insbesondere koaxial, vorgelagert. Die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 26 weist einen Zylinder 28 auf, in dem ein Kolben 30 (Hilfskolben) angeordnet ist. Ein zentraler Fortsatz 30a des Kolbens 30 durchdringt eine mit einer Dichtung versehene zentrale Öffnung des Zylinders 28 und ragt in einen von der Spindel 18 gebildeten Hohlraum. Zwischen dem Stößel 22 und dem Ende des zentralen Fortsatzes 30a ist ein fester Leerweg Lw eingebaut (wenn der Stößel 22 am Fortsatz 30a angekoppelt ist, ist der Leerweg Lw entsprechend zwischen dem Ende des Stößels und dem Hilfskolben vorgesehen), der so bemessen ist, dass bei voller Aussteuerung des (nachfolgend beschriebenen) Wegsimulators 56 und Arretierung des Hilfskolbens über das Magnetventil 70 noch kein Auftreffen auf den Stößel 22 stattfindet, wenn dieser bei Rekuperation oder low µ nur wenig ausgesteuert ist, d.h. Hub macht.
Zwischen einem Bremspedal 40 bzw. einem mit diesem gekoppelten Stößel 42 und dem Hilfskolben 30 ist eine Übertragungseinrichtung 44 vorgesehen, die ein Übertragungselement 46 aufweist, mit einem zylindrischen Fortsatz bzw. Übertragungsstößel 46a, der in einer entsprechenden zylindrischen Ausnehmung am Hilfskolben 30 bzw. dessen Fortsatz 30a axial verschiebbar angeordnet ist und auf das ein elastisches Glied bzw. eine Feder 50 wirkt. Die Feder 50 kann auch an einer andren Stelle zwischen dem Übertragungselement 46 und dem Hilfskolben 30 angeordnet sein. Der Zylinder 28 bzw. Gehäuse kann über ein einteiliges oder mehrteiliges Zwischengehäuse vorzugsweise aus Kunststoff mit dem Motor verbunden sein.
Der Hilfskolben 30 und das Übertragungselement 46 weisen jeweils Übertragungsmittel, wie Fortsätze 31 bzw. 47 auf, mit denen ihre Bewegung auf mindestens zwei Wegsensoren 52 bzw. 53 übertragen wird. Die Betätigung des Bremspedals 40 über den Stößel 42, das Übertragungselement 46 und den Hilfskolben 30 wird dadurch über die Übertragungsmittel separat auf die Sensoren 52, 53 übertragen. Die Signale der Wegsensoren werden der zuvor erwähnten ECU zugeführt und dort verarbeitet, so dass auch Fehlfunktionen festgestellt werden können, wenn z.B. der Hilfskolben 30 oder weitere, damit verbundene Bauteile klemmen. Durch Messung der von den Fortsätzen 31 bzw. 47 zurückgelegten Wege erkennt die Auswerteeinrichtung die Kolbenkraft und den Kolbenweg und stellt im Falle einer Nichtübereinstimmung über die Kraft-Feder-Kennlinie des elastischen Gliedes einen Fehler fest. Über das elastische Glied und eine Differentialwegmessung kann die Hilfskolbenkraft = Druck gemessen werden und entspricht einem Kraftweggeber, der auch für die Fehlerdiagnose, z.B. bei Klemmen des Hilfskolbens von großer Bedeutung ist.
Eine hydraulische Leitung 54 führt zu einem Wegsimulator 56, der im Wesentlichen aus einem in einem Zylinder angeordneten Kolben 58 und einer dazwischen angeordneten Feder 60 besteht. Für eine gute Ansprechcharakteristik ist es bekannt, eine geschwindigkeits- und richtungsabhängige Drosselung der Betätigung einzubauen. Hierzu ist in der Leitung 54 zum Wegsimulator 56 eine Drossel 57 eingebaut und für den schnellen Rücklauf ein Rückschlagventil 59.
Von der Leitung 54 zweigt eine Leitung 62 ab, die zu zwei stromlos geschlossenen Magnetventilen (ESV1, ESV2) 64, 66 führt. Eine weitere hydraulische Leitung 68, in die ein stromlos offenes Magnetventil (WA) 70 geschaltet ist, führt vom Wegsimulator 56 zu einem Vorratsbehälter 72. Eine Leitung 74 verbindet über ein Rückschlagventil 76 die Leitungen 62 und 68. Die Arbeits- bzw. Druckkammern 5, 7 des Hauptzylinders 2 sind jeweils über Leitungen 78, 80 mit dem Vorratsbehälter 72 verbunden, wobei zumindest in einer dieser Leitungen ein stromlos offenes Magnetventil 82, 84 angeordnet ist. Auf das Magnetventil 84 kann verzichtet werden wenn in der Schaltfolge zuerst das Magnetventil 64 geöffnet wird und erst bei kleinerem Leerweg Lw, von z.B. 50% das Magnetventil 66 geöffnet ist. Damit ist der Kolben 6 nicht mehr über dem Schnüffelloch des Hauptzylinders. Alternativ zur vorgenannten Schaltung der Ventile über den Pedalhub kann auch das elastische Glied verwendet werden.
Das elastische Glied 50 (wie es auch in der DE 10 2010 045 617 der Anmelderin beschrieben ist, auf die hier diesbezüglich auch zu Offenbarungszwecken Bezug genommen) wird misst die Reaktionskräfte auf den Hilfskolben 30 und den Pedalkolben 46 über die Auslenkung der Feder, deren Kennlinie auf das System abgestimmt ist und bei einer bestimmten Pedalkraft auf Anschlag ist. Indirekt wird hier über die Kraft-Weg-Kennlinie und den Differenzweg zwischen Pedalweg und Hilfskolbenweg der Druck im Hilfskolben gemessen. Tritt nun ein Ausfall der Bremskraftverstärkung auf, was durch entsprechende Diagnose erkannt wird, so schließt bei Pedalbewegung das Magnetventil 78 zum Vorratsbehälter 72, das Einspeiseventil 64, 66 öffnet und das Trennventil 70 schließt. Über den Differenzweg wird der Kraft- bzw. Druckanstieg im Hilfskolben 30 gemessen. Dieser Wert kann zugleich mit dem Signal des Druckgebers 23 aus dem Bremskreis verglichen werden. Trifft nun der Hilfskolben 30 auf den (DK) Kolben 4 des Hauptzylinders bzw. dessen Stößel 22, so entsteht sofort ein starker Kraftanstieg, da sowohl die Kraft des DK-Kolben als auch des Hilfskolbens als Summenkraft wirken, was zu einer entsprechenden Federauslenkung = Differenzweg führt. Die Schaltfolge danach ist: Einspeiseventil 64, 66 schließen, Trennventil 70 öffnen, Magnetventil 78 zum Vorratsbehälter öffnen.
Das Bremspedal 40 wirkt bei Betätigung über den Pedalstößel 42 und die Übertragungseinrichtung 44 auf den Hilfskolben 30, wobei das von diesem verdrängte Volumen über die Leitung 54 zum hydraulischen Wegsimulator 56 gelangt. Mit der Bewegung des Hilfskolbens 30 sind über die Übertragungseinrichtung 44 die redundanten Pedalwegsensoren 52, 53 gekoppelt, die über die ECU den Motor ansteuern und zugleich das stromlos offene Magnetventil 70 betätigen, d.h. schließen. Der Wegsimulator 56 erzeugt die gewünschte Rückwirkung auf die Pedalkraft. Der Hilfskolben 30 wird in einer Zwischenstellung mit ca. 40 % des gesamten Kolbenhubes SHK blockiert, wenn der Wegsimulatorkolben 58 auf Anschlag kommt. Entsprechend der Federkraft der Wegsimulatorfeder 60 entsteht am Hilfskolben 30 ein pedalwegabhängiger Druck. Über das Magnetventil 70 kann bei Bedarf Druckmittel aus der vom Hilfskolben 30 zum Wegsimulator 56 und den Bremskreisen führenden hydraulischen Leitung (Hilfskolbenkreis) in den Vorratsbehälter 72 abgeführt werden. Das Magnetventil 70 hat auch eine Druckregelfunktion aus Sicherheitsgründen. Sollte der Wegsimulatorkolben 58 klemmen, so wird die Pedalweg-Druckfunktion gestört, d. h. durch die Fehlerdiagnose strömt über das dann geöffnete Magnetventil Druckmittel über die Leitung 66 zum Vorratsbehälter 70.
Tritt nun ein Fehler, z.B. Ausfall der Bremskraftverstärkung (BKV) auf, der von der Diagnoseschaltung über den Motorsensor 24 erfasst wird, tritt die Funktion des Einspeisens von Druckmittel aus dem Hilfskolben 30 in Kraft mit folgender Schaltfolge: Einspeisen durch Öffnen der Ventile 64 und 66, Schließen der Magnetventile 70 und 82 und gegebenenfalls 84. Dann wird als Folge der Pedalbewegung der Abstand Lw zwischen 30a und dem Stößel 22 kleiner. Dieser Abstand wird von dem Pedalwegsensor gemessen. Ist der Abstand sehr klein, z. B. < 1mm, so erfolgt die oben beschriebene Schaltfolge umgekehrt: die Ventile 64, 66 schließen und die Magnetventile 70 und 78 und ggf. 84 öffnen. Danach trifft 30a/22 auf den DK-Kolben 4 was zu weiterem Druckaufbau führt. Innerhalb des kleinen Restleerweges fällt die Pedalkraft unmerklich ab, da dieser schnell überbrückt ist. Es kann auch zur Vereinfachung nur über das Magnetventil 64 in den Kreis eingespeist werden, was zu einer Unsymmetrie der Bewegung der Kolben 4, 6 führt.
Für Fahrzeuge mit großem Volumenbedarf kann Volumen über Magnetventile 86, 88 aus dem Vorratsbehälter 72 angesaugt werden. Als kostengünstigere Alternative hierzu ohne Magnetventile wie herkömmlich über die Dichtmanschetten des Hauptzylinders durch entsprechende Unterdruckerzeugung mit entsprechender Steuerung der Hauptzylinderkolben mittels des Motors. Zum Ansaugen werden hierbei die Magnetventile 15, 17, 19 und 21 geschlossen. Der Vorteil hierbei ist, dass der Bremskreis nicht über zusätzliche Ventile geöffnet wird. Die Ventile 82 und 84 müssen im Querschnitt entsprechend dimensioniert sein.
2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere für große Fahrzeuge geeignet ist, die ein größeres Bremsflüssigkeitsvolumen benötigen. Die Betätigungsvorrichtung der 2 entspricht weitgehend der der 1, so dass diesbezüglich entsprechende Bezugszeichen verwendet sind. Im Unterschied zu der Betätigungsvorrichtung gem. 1 sind bei der Ausführung gem. 2 mit der Spindel 18 zwei Zusatzkolben 86 und 88 gekoppelt, die in Bohrungen 90, 92 des Zylinders angeordnet sind und welche über Durchgangsöffnungen 94, 96 mit den entsprechenden Arbeitsräumen des Zylinders in Verbindung sind, um zusätzlich Volumen in die Bremskreise fördern zu können. Bei Ausfall der BKV wirken diese nicht, da die Spindelbewegung nicht wirksam ist. Es wirken dann nur die Hauptzylinder-Kolben-was die weiter vorn beschriebenen Vorteile mit sich bringt. Die Anordnung von Zusatzkolben ist prinzipiell bereits in der DE 10 2011 111 369 der Anmelderin beschrieben, auf die diesbezüglich auch zu Offenbarungszwecken Bezug genommen wird.
Bei der Erfindung ist für alle Funktionen Bremskraftverstärkung (BKV) und Druckregelung für ABS/ESP und Assistenzfunktionen der Bremskreis immer geschlossen, was einen großen Sicherheitsvorteil darstellt. Nur bei seltenem Ausfall des Bremskraftverstärkers, z.B. im Bereich von 50 ppm tritt dann die Hilfsfunktion über das Einspeisen in Kraft. Bei einem noch selteneren Ausfall des Bordnetzes, bei dem Motor, Getriebe und alle elektrischen Funktionen ausfallen ist die Hilfsfunktion nicht möglich mit der komfortablen Rückfallebene (RFE) bei der fast die 3-fache der vom Gesetzgeber geforderten Bremswirkung erreicht wird. Aber selbst in diesem Fall wird mit Pedaldurchfall = Lw mehr als das Doppelte erreicht.
Bezugszeichenliste

2: Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder)
4: erster Kolben (DK)
4a: Feder
4b: Zwischenboden
5: Arbeits- bzw. Druckkammer
6: zweiter Kolben (SK)
6a: Feder
7: Arbeits- bzw. Druckkammer
9: hydraulische Leitung
10: Verstärkungseinrichtung
11: hydraulische Leitung
12: Stator
14: Rotor
15: Magnetventil
16: Getriebe
17: Magnetventil
18: Kugelumlaufspindel
18a: Ende der Kugelumlaufspindel
19: Gehäuse
20: Magnetkupplung
22: Stößel
24: Drehwinkelsensor
26: zweite Kolben-Zylinder-Einheit
28: Zylinder bzw. Gehäuse
30: Kolben (Hilfskolben)
30a: Fortsatz
31: Fortsatz
40: Bremspedal
42: Stößel
44: Übertragungseinrichtung
46: Übertragungselement
46a: Fortsatz
47: Fortsatz
50: elastisches Glied bzw. Feder
52: Wegsensor
53: Wegsensor
54: hydraulische Leitung
56: Wegsimulator
57: Drossel
58: Kolben
59: Rückschlagventil
60: Feder
62: hydraulische Leitung
64: Magnetventil
66: Magnetventil
68: hydraulische Leitung
70: Magnetventil
72: Vorratsbehälter
74: hydraulische Leitung
76: Rückschlagventil
78: hydraulische Leitung
80: hydraulische Leitung
82: Magnetventil
84: Magnetventil
86: Zusatzkolben
88: Zusatzkolben
90: Bohrung
92: Bohrung
94: Durchgangsöffnung
96: Durchgangsöffnung
Lw: Leerweg

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

DE 102005018649 [0003]
DE 102006059840 [0003]
DE 102009055721 [0003]
DE 102010045617 [0003, 0004, 0013, 0026]
DE 19538794 [0004]
DE 102007062839 [0004]
DE 102011111369 [0004, 0030]
DE 102005018649 A1 [0019]

Claims

Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeug-Bremsanlage, mit einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere einem Hauptzylinder, 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 und mit einer weiteren Kolben-Zylinder-Einheit, deren Kolben (Hilfskolben) mittels der Betätigungseinrichtung betätigbar ist und der über eine hydraulische Leitung mit einem Wegsimulator verbunden ist und wobei ein Arbeitsraum der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit über eine hydraulische Leitung,(Hilfskolbenkreis) in die zumindest ein Magnetventil geschaltet ist, mit zumindest einem Bremskreis verbunden ist und mit einer elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung (ECU), dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Steuerung des Leerweges zwischen einem Kolben (4) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) (2) und dem Kolben der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (Hilfskolben) (30) eine Einrichtung vorgesehen ist, um bei Ausfall der Antriebseinrichtung bei einem Auftreffen des Kolbens (30) der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit bzw. eines damit verbunden Teiles auf den Kolben (4) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (2) bzw. eines damit verbundenen Teiles oder kurz davor ein Magnetventil (70) zu öffnen, über das Hydraulikmedium aus dem Hilfskolbenkreis abgeführt werden kann.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Magnet-Trennventil (82, 84) vorgesehen ist, das in eine hydraulische Leitung geschaltet ist, die den bzw. die Arbeits- bzw. Druckraum der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (2) mit einem Ausgleichsbehälter (72) verbindet.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung (52, 53) aufweist, mittels der der Pedalhub gemessen werden kann, dass ferner, insbesondere aus der Dimensionierung der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (28, 30), der Weg bestimmt wird, bei dem ein Auftreffen der Kolben (30, 4) erfolgt und dass die Steuer- und Regeleinrichtung (ECU) kurz vor dem Auftreffen das Magnetventil (70) öffnet.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung (52, 53) aufweist, die eine Kraft-Weg-Messung ermöglicht und dass beim mittels der Sensoreinrichtung festgestellten Auftreffen der Kolben das Ventil (70) öffnet.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder zwei Magnet-Trennventile (82, 84) vorgesehen sind, die geschlossen sind, wenn das Ventil (70) geöffnet ist und die geöffnet sind wenn die Kolben (4, 6) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (2) in einer Stellung ausserhalb des Schnüffelbereiches der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (2) sind.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nur ein Magnet Trennventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einspeisevorgang von Hydraulikflüssigkeit über das Ventil (64) in den oder die Bremskreis(e) dann beginnt, wenn der Pedalhub einen kleinen Weg, insbesondere < 20 % seines Gesamtweges, durchlaufen ist und eine Diagnoseschaltung einen Ausfall des Bremskraftverstärkers erkannt hat.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zusatzkolben (72, 74) vorgesehen ist, der mittels der Antriebseinrichtung betätigbar ist, um Hydraulikflüssigkeit in zumindest einen Bremskreis zu fördern.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion der Magnetventile (64, 66) durch Betätigung des Hauptzylinderkolbens (4, 6) Mittels der Motorsteuerung und des Magnetventils (70) in einem Diagnosemodus diagnostizierbar ist.
Verfahren zur Betätigung einer Fahrzeug-Bremsanlage mit einer Betätigungsvorrichtung mit einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit, ferner mit einer elektro-mechanischen Antriebseinrichtung und einer Betätigungseinrichtung und mit einer weiteren Kolben-Zylinder-Einheit, sowie mit einem Wegsimulator und mit einer elektronischen Steuer- und Regeleinrichung (ECU), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Steuerung des Leerweges zwischen einem Kolben (4) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) (2) und dem Kolben der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (Hilfskolben) (30) bei Ausfall der Antriebseinrichtung bei einem Auftreffen des Kolbens (30) der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit bzw. eines damit verbunden Teiles auf den Kolben (4) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (2) bzw. eines damit verbundenen Teiles oder kurz davor Hydraulikmedium aus dem Hilfskolbenkreis abgeführt wird.
Verfahren zur Betätigung einer Fahrzeug-Bremsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalhub gemessen wird, dass ferner der Weg bestimmt wird, bei dem ein Auftreffen der Kolben erfolgt und dass beim oder kurz vor dem Auftreffen der Kolben Hydraulikmedium aus dem Hilfskolbenkreis abgeführt wird.
Verfahren zur Betätigung einer Fahrzeug-Bremsanlage nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abfluss von Hydraulikmedium in einen Vorratsbehälter ermöglicht wird, wenn die Kolben (4, 6) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (2) in einer Stellung außerhalb des Schnüffelbereiches sind und der Kolben (46) bzw. der Stößel (46a) den Kolben (4) bereits bewegt hat.
Verfahren zur Betätigung einer Fahrzeug-Bremsanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspeisevorgang von Hydraulikflüssigkeit über das Ventil (64) in den oder die Bremskreis(e) dann beginnt wenn der Pedalhub einen kleinen Weg, insbesondere < 5% seines Gesamtweges, durchlaufen ist und eine Diagnoseschaltung einen Ausfall des Bremskraftverstärkers erkannt hat.