DE102021000234A1

DE102021000234A1 - Bremssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021000234A1
Application number: DE102021000234.2A
Authority: DE
Inventors: Philipp Röding
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2021-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem (1) für ein Fahrzeug, mit einem Zylindergehäuse (4) mit zwei Zylinderabschnitten (4.1, 4.2) mit kleinem bzw. großem Durchmesser, die mit einem Hinterachsbremskreis bzw. Vorderachsbremskreis verbunden sind, und jeweils darin angeordneten Kolben (7, 8), von denen der kleine mit einem Bremspedal (5) gekoppelt und der große schwimmend gelagert ist. In einer Verbindungsleitung (13) des kleinen Zylinderabschnitts (4.1) zum Hinterachsbremskreis ist ein elektrisch schaltbares Ventil (15) angeordnet, welches in einem unbestromten Zustand geöffnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der DE 10 2010 050 815 A1 beschrieben, ein Pedalwiderstandsimulator für ein Bremssystem und ein damit ausgerüstetes Bremssystem bekannt. Der Pedalwiderstandsimulator umfasst ein längliches Gehäuse mit einem Innenraum und eine Kolbenanordnung, die in dem Innenraum aufgenommen ist und die erste bis dritte hydraulische Kolben aufweist, die in einer Längsrichtung des Gehäuses verschiebbar teilweise koaxial im Innenraum angeordnet sind, wobei der erste Kolben mit einem Bremspedal zu verbinden ist und wobei der zweite und dritte Kolben zwischen dem ersten Kolben und einem Längsende des Gehäuses angeordnet sind. Der Pedalwiderstandsimulator umfasst des Weiteren einen Betätigungssensor, der eingerichtet ist, eine Betätigung des Bremspedals quantitativ zu erfassen und daraus ein Betätigungssignal zu erzeugen, das von einer Steuervorrichtung des Bremssystems in einen Bremsbefehl wandelbar ist, und Federmittel, die eingerichtet sind, in einer Elektrisch-Betriebsart einer Relativverschiebung des ersten bis dritten Kolbens zum Längsende des Gehäuses hin einen gemäß einer vorbestimmten Kennlinie definierten Widerstand entgegenzusetzen, wobei der erste Kolben über den zweiten Kolben sowie bei Schiebebetätigung des ersten Kolbens zusätzlich unter Umgehung des zweiten Kolbens über den dritten Kolben federnd an einem Funktionselement des Pedalwiderstandsimulators abgestützt ist.
In der DE 101 04 238 A1 wird eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge beschrieben. Die Bremsanlage weist mit einer bremspedalbetätigbaren Kolben-Zylinder-Anordnung zusammenwirkende Trennkolbeneinrichtungen auf, an die Fahrzeugradbremsen angeschlossen sind. Die Trennkolbeneinrichtungen sind in wenigstens einer Rückfallbetriebsart in einer Richtung betätigbar, die der Betätigungsrichtung in einer „Brake-by-Wire“-Betriebsart entspricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Bremssystem für ein Fahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Bremssystem für ein Fahrzeug, ausgebildet als ein Brake-by-Wire-Bremssystem mit einer Brake-by-Wire Betriebsart und einer bei einem Ausfall der Brake-by-Wire Betriebsart aktivierbaren Rückfallbetriebsart, umfasst eine mit einem Bremsflüssigkeitsreservoir hydraulisch verbundene Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem Zylindergehäuse, einem im Zylindergehäuse angeordneten und mit einem Bremspedal verbundenen Eingangsstangenkolben und einem im Zylindergehäuse angeordneten schwimmend gelagerten Schwimmkolben.
Erfindungsgemäß weist das Zylindergehäuse in Axialrichtung nacheinander einen Zylinderabschnitt mit einem kleinen Innendurchmesser und einen Zylinderabschnitt mit einem großen Innendurchmesser auf, wobei die beiden Zylinderabschnitte einen gemeinsamen Innenraum des Zylindergehäuses bilden. Der Eingangsstangenkolben weist einen mit dem Zylinderabschnitt mit dem kleinen Innendurchmesser korrespondierenden Außendurchmesser auf und ist in dem Zylinderabschnitt mit dem kleinen Innendurchmesser angeordnet. Der Schwimmkolben weist einen mit dem Zylinderabschnitt mit dem großen Innendurchmesser korrespondierenden Außendurchmesser auf und ist in dem Zylinderabschnitt mit dem großen Innendurchmesser angeordnet. Beide Zylinderabschnitte sind über jeweils eine Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung mit dem Bremsflüssigkeitsreservoir hydraulisch verbunden. Der Zylinderabschnitt mit dem kleinen Innendurchmesser ist über eine Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung mit einem Hinterachsbremskreis des Fahrzeugs hydraulisch verbunden. Der Zylinderabschnitt mit dem großen Innendurchmesser ist über eine Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung mit einem Vorderachsbremskreis des Fahrzeugs hydraulisch verbunden. In der Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung des Zylinderabschnitts mit dem kleinen Innendurchmesser zum Hinterachsbremskreis ist ein elektrisch schaltbares Ventil angeordnet, welches in einem unbestromten Zustand geöffnet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine gestufte Übersetzungsanpassung für eine mechanische Rückfallebene des in einem Normalbetrieb in der Brake-by-Wire Betriebsart betriebenen und daher hydraulisch entkoppelten Bremssystems zur Durchführung der Rückfallbetriebsart, wenn der Normalbetrieb aufgrund einer Störung, beispielsweise aufgrund eines Elektrikausfalls des Fahrzeugs, nicht mehr möglich ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die mechanische Rückfallebene des normalerweise in der Brake-by-Wire Betriebsart betriebenen Bremssystems so gestaltet, dass es nach Kraftniveau oder Wegniveau unterschiedliche Übersetzungen aufweist. Dadurch wird für einen normalen Fahrzeugführer die Rückfallebene des Bremssystems so angenehm wie möglich gestaltet.
Bisherige Systeme setzten eine Übersetzung für den Rückfallpfad, d. h. für die Rückfallbetriebsart, voraus. Hierbei muss ein Kompromiss aus kleinen Pedalkräften und einer Erfüllung eines Volumenhaushalts von Radbremsen des Fahrzeugs gefunden werden. Insbesondere muss für die Übersetzung genug Pedalweg vorgehalten werden, sodass eine Vollverzögerung aus Volumensicht möglich ist bei gleichzeitig möglichst kleinen Pedalkräften. Diese feste Übersetzung gilt dann jedoch für einen gesamten Pedalwegbereich des Fahrzeugs bzw. des Bremssystem. Diese Nachteile der bisher bekannten Systeme werden durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die Ausführung der mechanischen Rückfallebene analog zu einem klassischen hydraulischen Bremssystem zweikreisig vorgenommen. Es sind somit ein Hinterachsbremskreis für eine Hinterachse und ein Vorderachsbremskreis für eine Vorderachse des Fahrzeugs vorgesehen. Ziel der Rückfallebene ist es, zunächst einen kleinen Kolben- und Zylinderdurchmesser für die hydraulische Übersetzung zur Verfügung zu stellen. Dieser ermöglicht ein niedriges Kraftniveau am Bremspedal bei gleichzeitig erhöhtem Pedalweg. Dadurch wird auch in der Rückfallbetriebsart der Normalbetrieb des Bremssystems nachempfunden. Zudem finden die allermeisten Fahrerbremsungen in diesem „Komfortbereich“ statt.
In einer möglichen Ausführungsform geht der Eingangsstangenkolben ab einem Setzvolumen für den Hinterachsbremskreis mit dem Schwimmkolben für die Vorderachse auf Block. Hierdurch wird erreicht, dass an der Hinterachse kein weiterer Bremsdruck aufgebaut werden kann und gleichzeitig wird für den Vorderachsbremskreis eine Kolbenfläche des Schwimmkolbens hydraulisch aktiv. Diese ist entsprechend gewählt, um dem Fahrzeugführer den Pedalweg zu verringern, wodurch mit einer entsprechenden Kraft und einem begrenzten Pedalweg eine maximale Verzögerung erreicht werden kann, ohne eine Volumen- bzw. Pedalwegerschöpfung zu erreichen. Durch das Abkoppeln der Hinterachse bei einem bestimmten Druck/Volumen, d. h. durch das Verhindern einer weiteren Druck- und/oder Volumenzunahme im Hinterachsbremskreis, wird erreicht, dass der Fahrzeugführer selbst in der mechanischen Rückfallebene keine überbremste Hinterachse verursachen kann und damit das Fahrzeug von seiner Grundauslegung stabil bleibt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden somit beispielsweise zwei unterschiedliche Übersetzungen aktiv, die für den jeweiligen Verzögerungsbereich geeignet sind. Es wird kein aktives Element für die Umschaltung der Übersetzung im Rückfallpfad benötigt.
Für kleine Verzögerungen wird die Pedalkraft so klein wie möglich gehalten und der Pedalweg verlängert. Diese Teilbremsungen treten sehr häufig auf, für den normalen Fahrzeugführer bleibt das Fahrzeug somit bedienbar/ beherrschbar.
Bei großen Verzögerungen wird der Pedalweg so klein wie möglich gehalten. Damit ist eine Vollverzögerung aus Volumensicht immer möglich, der Fahrzeugführer muss nur die entsprechende Kraft dazu aufbringen. Entsprechende Reserven im Volumenhaushalt/ Kraftniveau können vorgesehen werden.
Der maximale Bremsdruck für die Hinterachse wird begrenzt, somit wird einem Überbremsen der Hinterachse und damit einem potentiellen Schleudern des Fahrzeugs vorgebeugt.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird zudem eine zusätzliche hydraulische Übersetzungsstufe im Bremssystem im Normalbetrieb zwischen Bremspedal und einem Bremspedalgefühlsimulator bereitgestellt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines Bremssystems für ein Fahrzeug bei ordnungsgemäßer Funktion in einer Brake-by-Wire-Betriebsart.
2 schematisch den Ausschnitt der Ausführungsform des Bremssystems gemäß 1 bei einem Betrieb mittels einer mechanischen Rückfallebene, und
3 schematisch einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Bremssystems für ein Fahrzeug bei einem Betrieb mittels einer mechanischen Rückfallebene.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 bis 3 zeigen schematische Darstellungen eines Bremssystems 1 für ein Fahrzeug, welches als ein Brake-by-Wire-Bremssystem mit einer Brake-by-Wire Betriebsart und einer bei einem Ausfall der Brake-by-Wire Betriebsart aktivierbaren Rückfallbetriebsart ausgebildet ist. Dabei zeigen die 1 und 2 eine erste Ausführungsform und die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform.
Das Bremssystem 1 umfasst in allen Ausführungsformen ein Bremsflüssigkeitsreservoir 2 und eine Kolben-Zylinder-Anordnung 3 mit einem Zylindergehäuse 4, einem im Zylindergehäuse 4 angeordneten und mit einem Bremspedal 5 des Fahrzeugs, insbesondere über eine Stange 6, verbundenen Kolben, im Folgenden als Eingangsstangenkolben 7 bezeichnet, und einem im Zylindergehäuse 4 angeordneten schwimmend gelagerten weiteren Kolben, im Folgenden als Schwimmkolben 8 bezeichnet.
Das Zylindergehäuse 4 weist in Axialrichtung nacheinander einen ersten Zylinderabschnitt 4.1 mit einem kleinen Innendurchmesser und einen zweiten Zylinderabschnitt 4.2 mit einem großen Innendurchmesser auf, wobei die beiden Zylinderabschnitte 4.1, 4.2 einen gemeinsamen Innenraum des Zylindergehäuses 4 bilden. Der erste Zylinderabschnitt 4.1 erstreckt sich von einer dem Bremspedal 5 zugewandten ersten Stirnseite des Zylindergehäuses 4 bis zum sich daran anschließenden zweiten Zylinderabschnitt 4.2, welcher sich bis zur anderen Stirnseite des Zylindergehäuses 4 erstreckt.
Der Eingangsstangenkolben 7 weist, in den hier dargestellten Beispielen zumindest in stirnseitigen Endbereichen, einen mit dem ersten Zylinderabschnitt 4.1 korrespondierenden Außendurchmesser d₁ auf und ist in diesem ersten Zylinderabschnitt 4.1 angeordnet.
Der Schwimmkolben 8 weist, in den hier dargestellten Beispielen zumindest in stirnseitigen Endbereichen, einen mit dem zweiten Zylinderabschnitt 4.2 korrespondierenden Außendurchmesser d₂ auf und ist in dem zweiten Zylinderabschnitt 4.2 angeordnet.
Zwischen dem Eingangsstangenkolben 7 und dem Schwimmkolben 8 ist in den dargestellten Beispielen ein, insbesondere als eine Druckfeder ausgebildetes, erstes Federelement 9 angeordnet. Zwischen dem Schwimmkolben 8 und der vom Eingangsstangenkolben 7 abgewandten Stirnseite des Zylindergehäuses 4 ist ein, insbesondere als eine Druckfeder ausgebildetes, zweites Federelement 10 angeordnet.
Beide Zylinderabschnitte 4.1, 4.2 sind über jeweils eine Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung 11, 12 mit dem Bremsflüssigkeitsreservoir 2 hydraulisch verbunden. Der erste Zylinderabschnitt 4.1 ist über eine Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung 13 mit einem Hinterachsbremskreis des Fahrzeugs hydraulisch verbunden. Der zweite Zylinderabschnitt 4.2 ist über eine Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung 14 mit einem Vorderachsbremskreis des Fahrzeugs und vorteilhafterweise zudem mit einem Simulatorkreis eines Bremspedalgefühlsimulators für die Brake-by-Wire Betriebsart hydraulisch verbunden.
In der Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung 13 des ersten Zylinderabschnitts 4.1 zum Hinterachsbremskreis ist ein elektrisch schaltbares Ventil 15 angeordnet, welches, wie in den 2 und 3 gezeigt, in einem unbestromten Zustand geöffnet ist und in einem bestromten Zustand geschlossen ist, wie in 1 gezeigt.
Durch einen hydraulisch blockierten Hinterachsbremskreis findet eine Übersetzungsbewegung im Hinterachsbremskreis statt, da Flächenverhältnisse von Kolbenflächen A1, A2 der beiden Kolben 7, 8 eine Weg-Kraftübersetzung darstellen. Für eine Simulatorauslegung des Bremspedalgefühlsimulators und für eine Pedalkennlinie des Bremspedals 5 ist die Kolbenfläche A2 des Schwimmkolbens 8 zu verwenden. Es wird eine lineare Übersetzung im Pedalweg durch das Flächenverhältnis von Eingangsstangenkolben 7 zu Schwimmkolben 8 ermöglicht.
1 zeigt eine ordnungsgemäße Funktion des Bremssystems 1 in der Brake-by-Wire-Betriebsart. Das elektrisch schaltbare Ventil 15 für die mechanische Rückfallebene, d. h. welches zur Durchführung der Rückfallbetriebsart nicht bestromt wird und dann öffnet, wird in der in 1 dargestellten Brake-by-Wire-Betriebsart bestromt und sperrt somit die Verbindung zum Hinterachsbremskreis hydraulisch ab, d. h. es schließt die Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung 13 zum Hinterachsbremskreis. Dadurch wird dieser Hinterachsbremskreis, welcher mittels des Eingangsstangenkolbens 7 betätigt wird und daher auch als Eingangsstangenkreis bezeichnet werden kann, hydraulisch blockiert. Ein Volumen der Bremsflüssigkeit im Hinterachsbremskreis bleibt somit konstant. Dadurch erfolgt nur eine Relativbewegung und damit eine Kraft- und Wegübersetzung, d. h. der durch die Betätigung des Bremspedals 5 in seinem ersten Zylinderabschnitt 4.1 verschobene Eingangsstangenkolben 7 wirkt über die sich zwischen dem Eingangsstangenkolben 7 und dem Schwimmkolben 8 befindende Bremsflüssigkeit direkt hydraulisch auf den Schwimmkolben 8 ein.
Der durch die Betätigung des Bremspedals 5 verursachte Pedalweg bewirkt somit eine entsprechende Verschiebung des Eingangsstangenkolbens 7, welche über die Bremsflüssigkeit auf den Schwimmkolben 8 übertragen wird und eine entsprechende Verschiebung des Schwimmkolbens 8 bewirkt. Diese Kraft- und Wegübersetzung ist direkt in einer Pedalkennlinie zwischen Bremspedal 5 und Bremspedalgefühlsimulator zu berücksichtigen.
Da die Kolbenfläche A1 des Eingangsstangenkolbens 7 und der Innendurchmesser des ersten Zylinderabschnitts 4.1 kleiner sind als die Kolbenfläche A2 des Schwimmkolbens 8 und der Innendurchmesser des zweiten Zylinderabschnitts 4.2, erfolgt eine Übersetzung des Bewegungswegs s₁, s₂ von Eingangsstangenkolben 7 und Schwimmkolben 8, d. h. der große Schwimmkolben 8 wird durch die hydraulische Einwirkung der Bremsflüssigkeit mittels des kleinen Eingangsstangenkolbens 7 weniger stark bewegt als der Eingangsstangenkolben 7 mittels des Bremspedals 5, er legt somit einen kürzeren Bewegungsweg s₂ zurück.
Diese Flächenverhältnisse der Kolbenflächen A1, A2 des Eingangsstangenkolbens 7 und des Schwimmkolbens 8 werden so gewählt, dass es zu keinem Kontakt von Eingangsstangenkolben 7 und Schwimmkolben 8 kommt, da sonst keine Übersetzung mehr aktiv ist und der Bewegungsweg s₁ des Eingangsstangenkolbens 7 die Pedalkennlinie bestimmt, da dann der Bewegungsweg s₂ des Schwimmkolbens 8 dem Bewegungsweg s₁ des Eingangsstangenkolbens 7 entspricht.
Der Schwimmkolben 8, genauer gesagt der zweite Zylinderabschnitt 4.2 mit dem Schwimmkolben 8, wird somit in dieser Brake-by-Wire Betriebsart als Nehmerzylinder für den Bremspedalgefühlsimulator verwendet. Der hydraulische Kreis des Eingangsstangenkolbens 7, d. h. der Hinterachsbremskreis, wird durch das elektrisch schaltbare Ventil 15 entsprechend geschlossen, so dass der Eingangsstangenkolben 7 hydraulisch auf Block mit dem Schwimmkolben 8 ist, wodurch eine direkte Kraftübertragung auf den Schwimmkolben 8 stattfindet, wie beschrieben. Gleichzeitig ist hier die beschriebene hydraulische Übersetzung zwischen Bremspedal 5 und Bremspedalgefühlsimulator aktiv, welche sich linear verhält.
Für die Brake-by-Wire-Betriebsart gemäß 1 gilt somit:
Für die Wegübersetzung is: $i_{s} = \frac{A_{2}}{A_{1}} = \frac{s_{1}}{s_{2}} = \frac{d_{2}^{2}}{d_{1}^{2}} \to i_{s} > 1$
$s_{2} = \frac{s_{1}}{i_{s}} \to s_{1} > s_{2}$
Dabei ist, wie oben bereits erwähnt, A1 die Kolbenfläche des Eingangsstangenkolbens 7, A2 die Kolbenfläche des Schwimmkolbens 8, s₁ der Bewegungsweg des Eingangsstangenkolbens 7, s₂ der Bewegungsweg des Schwimmkolbens 8, d₁ der Außendurchmesser des Eingangsstangenkolbens 7 und d₂ der Außendurchmesser des Schwimmkolbens 8.
Für die Kraftübersetzung gilt: $F_{2} = F_{1} * i_{s} \to F_{1} < F_{2}$
Dabei ist F₁ die durch den Eingangsstangenkolben 7 verursachte Kraft und F₂ die durch den Schwimmkolben 8 verursachte Kraft.
2 zeigt eine nicht ordnungsgemäße Funktion des Bremssystems 1, beispielsweise aufgrund eines Versagens einer elektrischen Energieversorgung, und somit den daraus resultierenden Betrieb des Bremssystems 1 in der Rückfallbetriebsart. Diese Rückfallbetriebsart wird dabei, insbesondere bei Ausfall der elektrischen Energieversorgung, vorteilhafterweise automatisch aktiviert, da dann das elektrisch schaltbare Ventil 15 nicht mehr bestromt wird und somit öffnet, denn, wie bereits beschrieben, ist das elektrisch schaltbare Ventil 15 im unbestromten Zustand geöffnet, wie in 2 gezeigt. Dadurch wird bei Betätigung des Bremspedals 5 und durch die daraus resultierende Bewegung des Eingangsstangenkolbens 7 zunächst Bremsflüssigkeit in den Hinterachsbremskreis geleitet und dort ein entsprechender Bremsdruck aufgebaut. Dies erfolgt, bis der Eingangsstangenkolben 7 an den Schwimmkolben 8 anschlägt.
Ein Volumen des ersten Zylinderabschnitts 4.1 ist hierfür derart bemessen, dass ein ausreichender Bremsdruck im Hinterachsbremskreis aufgebaut wird. Ist der definierte Volumenbedarf aufgebraucht, bleibt der Druck im Hinterachsbremskreis konstant, da mittels des Eingangsstangenkolbens 7 keine weitere Bremsflüssigkeit in den Hinterachsbremskreis gepresst wird. Nun wird nur noch an der Vorderachse der Bremsdruck durch den Fahrzeugführer erhöht, indem durch eine weitere Betätigung des Bremspedals 5 der Schwimmkolben 8 mittels des nun daran anliegenden Eingangsstangenkolbens 7 verschoben wird und dadurch Bremsflüssigkeit aus dem zweiten Zylinderabschnitt 4.2 in den Vorderachsbremskreis gepresst wird. Durch die größere Kolbenfläche A2 des Schwimmkolbens 8 steht entsprechend ausreichend Volumen der Bremsflüssigkeit zur Verfügung und durch das Abkoppeln der Hinterachse bei konstantem Druck, dadurch, dass der hydraulische Druck im Vorderachsbremskreis nicht weiter erhöht wird, bleibt das Fahrzeug stabil. Ein Überbremsen der Hinterachse durch einen zu hohen Bremsdruck und ein daraus resultierendes Ausbrechen des Fahrzeugs wird somit vermieden.
Es liegt somit in der Rückfallbetriebsart eine hydraulische Kopplung der beiden Kolben 7, 8 mit ihrer jeweiligen Kolbenfläche A1, A2 und somit ein gleicher hydraulischer Druck im Vorderachsbremskreis und Hinterachsbremskreis vor, bis der definierte Volumenbedarf des Hinterachsbremskreises erreicht ist. Dann geht der Eingangsstangenkolben 7 mit dem Schwimmkolben 8 auf Block, d. h. der Eingangsstangenkolben 7 liegt dann am Schwimmkolben 8 an und ist somit mit diesem mechanisch verbunden, wodurch eine direkte mechanische Übertragung der weiteren Bewegung des Bremspedals 5 über den Eingangsstangenkolben 7 auf den Schwimmkolben 8 erfolgt und somit der Bewegungsweg s₂ des Schwimmkolbens 8 dem durch die weitere Bremspedalbetätigung verursachten weiteren Bewegungsweg s₁ des Eingangsstangenkolbens 7 entspricht. Aufgrund dessen steigt der hydraulische Druck im Vorderachsbremskreis über den hydraulischen Druck im Hinterachsbremskreis an.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Bremssystems 1. In dieser Ausführungsform ist in der Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung 13 des ersten Zylinderabschnitts 4.1 zum Hinterachsbremskreis, zum elektrisch schaltbaren Ventil 15 hydraulisch in Reihe geschaltet, ein mechanisches Ventil 16 angeordnet, welches derart ausgebildet ist, dass es schließt, sobald ein Druckanstieg des hydraulischen Drucks im Hinterachsbremskreis einen vorgegebenen Schaltwert erreicht. Die Funktionsweise dieser Ausführungsform in der Brake-by-Wire Betriebsart entspricht der oben beschriebenen Funktionsweise zur ersten Ausführungsform gemäß 1, da dann das elektrisch schaltbare Ventil 15 geschlossen ist und somit das zusätzliche mechanische Ventil 16 keine abweichende Funktionsweise verursacht.
In 3 ist die nicht ordnungsgemäße Funktion dieser Ausführungsform des Bremssystems 1, beispielsweise aufgrund des Versagens der elektrischen Energieversorgung, und somit der daraus resultierende Betrieb dieser Ausführungsform des Bremssystems 1 in der Rückfallbetriebsart dargestellt. Auch hier wird diese Rückfallbetriebsart, insbesondere bei Ausfall der elektrischen Energieversorgung, vorteilhafterweise automatisch aktiviert, da dann auch hier das elektrisch schaltbare Ventil 15 nicht mehr bestromt wird und somit öffnet, denn, wie bereits beschrieben, ist das elektrisch schaltbare Ventil 15 im unbestromten Zustand geöffnet, wie in 3 gezeigt.
Dadurch wird auch bei dieser Ausführungsform bei Betätigung des Bremspedals 5 und durch die daraus resultierende Bewegung des Eingangsstangenkolbens 7 zunächst Bremsflüssigkeit in den Hinterachsbremskreis geleitet und dort ein entsprechender Bremsdruck aufgebaut. Bei dieser Ausführungsform erfolgt dies, bis der Druckanstieg des hydraulischen Drucks im Hinterachsbremskreis den vorgegebenen Schaltwert erreicht und das mechanische Ventil 16 somit schließt.
Bei dieser Ausführungsform wird somit als Steuerungsmöglichkeit der hydraulische Druck im Hinterachsbremskreis verwendet. Erreicht dieser hydraulische Druck den vorgegebenen Schaltwert, dann sperrt das mechanische Ventil 16 den weiteren Durchfluss der Bremsflüssigkeit in den Hinterachsbremskreis ab. Fällt der hydraulische Druck wieder ab, wird der Durchflussweg wieder freigegeben, indem dann das mechanische Ventil 16 wieder öffnet. Dies funktioniert durch die Reihenschaltung aus mechanischem Ventil 16 und elektrisch schaltbarem Ventil 15.
Auch durch diese Lösung wird somit sichergestellt, dass ein ausreichender hydraulischer Druck im Hinterachsbremskreis aufgebaut wird, jedoch nicht überschritten wird, so dass ein Überbremsen der Hinterachse vermieden wird.
Ist der vorgegebene hydraulische Druck im Hinterachsbremskreis erreicht, schließt das mechanische Ventil 16, so dass der vorgegebene hydraulische Druck im Hinterachsbremskreis konstant bleibt, da mittels des Eingangsstangenkolbens 7 keine weitere Bremsflüssigkeit in den Hinterachsbremskreis gepresst wird. Nun liegt nur noch eine hydraulische Kopplung des Eingangsstangenkolbens 7 mit dem Schwimmkolben 8 über die dazwischen noch befindliche Bremsflüssigkeit vor, wodurch der Schwimmkolben 8 bei einer weiteren Bremspedalbetätigung und einem dadurch verursachten weiteren Bewegungsweg s₁ des Eingangsstangenkolbens 7 weiter bewegt wird. Dadurch wird nun nur noch an der Vorderachse der Bremsdruck durch den Fahrzeugführer erhöht, indem durch die weitere Betätigung des Bremspedals 5 der Schwimmkolben 8 hydraulisch mittels des Eingangsstangenkolbens 7 verschoben wird und dadurch Bremsflüssigkeit aus dem zweiten Zylinderabschnitt 4.2 in den Vorderachsbremskreis gepresst wird.
Durch die größere Kolbenfläche A2 des Schwimmkolbens 8 steht auch hier entsprechend ausreichend Volumen der Bremsflüssigkeit zur Verfügung und durch das Abkoppeln der Hinterachse bei konstantem Druck, dadurch, dass der hydraulische Druck im Vorderachsbremskreis nicht weiter erhöht wird, bleibt das Fahrzeug stabil. Ein Überbremsen der Hinterachse durch einen zu hohen Bremsdruck und ein daraus resultierendes Ausbrechen des Fahrzeugs wird somit auch bei dieser Ausführungsform vermieden.
Auch bei dieser Ausführungsform liegt somit in der Rückfallbetriebsart eine hydraulische Kopplung der beiden Kolben 7, 8 mit ihrer jeweiligen Kolbenfläche A1, A2 und somit ein gleicher hydraulischer Druck im Vorderachsbremskreis und Hinterachsbremskreis vor, bis der hydraulische Druck im Hinterachsbremskreis den vorgegebenen Schaltwert des mechanischen Ventils 16 erreicht. Danach ist der Eingangsstangenkolben 7 mit dem Schwimmkolben 8 starr hydraulisch verbunden. Aufgrund dessen steigt bei einer weiteren Betätigung des Bremspedals 5 und der daraus resultierenden Bewegung des Eingangsstangenkolbens 7 um den weiteren Bewegungsweg s₁ und der aus der hydraulischen Kopplung der beiden Kolben 7, 8 resultierenden Bewegung des Schwimmkolbens 8 um den Bewegungsweg s₂ der hydraulische Druck im Vorderachsbremskreis über den hydraulischen Druck im Hinterachsbremskreis an.
Die Auslegung des Bremssystems 1 wird vorteilhafterweise dem jeweiligen Fahrzeug und der verbauten Bremsanlage angepasst. So sind die Kolbenflächen A1, A2 der beiden hydraulischen Bremskreise und das Volumen/Druckniveau, bei dem die Hinterachse abgekoppelt werden soll, d. h. bei dem dem Hinterachsbremskreis kein Bremsflüssigkeitsvolumen und Druck mehr zugeführt werden soll und nur noch ein Druckaufbau an der Vorderachse stattfinden soll, entsprechend zu wählen. Koppelelemente an den beiden Kolben 7, 8 werden dabei in ihrer Ausprägung so gewählt, dass beide Funktionen, die hydraulische Übersetzung für den Bremspedalgefühlsimulator und das Volumen für die Rückfallebene, d. h. den Rückfallbetrieb, des Hinterachsbremskreises ohne Einschränkung funktionieren. Hierzu sind beispielsweise eine jeweilige Länge und ein jeweiliger Durchmesser der Elemente, insbesondere der Kolben 7, 8 und Zylinderabschnitte 4.1, 4.2, als Anpassungsgröße möglich.
Bei den Darstellungen gemäß den 1 bis 3 handelt es sich um nicht maßstabgetreue schematische Zeichnungen. Die genauen hydraulischen Zu- und Abgänge und/oder die Geometrie der Kolben 7, 8 und Zylinderabschnitte 4.1, 4.2 werden den Funktionen und Volumenbedarfen entsprechend ausgelegt.
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 102010050815 A1 [0002]
DE 10104238 A1 [0003]

Claims

Bremssystem (1) für ein Fahrzeug, ausgebildet als ein Brake-by-Wire-Bremssystem mit einer Brake-by-Wire Betriebsart und einer bei einem Ausfall der Brake-by-Wire Betriebsart aktivierbaren Rückfallbetriebsart, umfassend eine mit einem Bremsflüssigkeitsreservoir (2) hydraulisch verbundene Kolben-Zylinder-Anordnung (3) mit einem Zylindergehäuse (4), einem im Zylindergehäuse (4) angeordneten und mit einem Bremspedal (5) verbundenen Eingangsstangenkolben (7) und einem im Zylindergehäuse (4) angeordneten schwimmend gelagerten Schwimmkolben (8), dadurch gekennzeichnet, dass - das Zylindergehäuse (4) in Axialrichtung nacheinander einen Zylinderabschnitt (4.1) mit einem kleinen Innendurchmesser und einen Zylinderabschnitt (4.2) mit einem großen Innendurchmesser aufweist, wobei die beiden Zylinderabschnitte (4.1, 4.2) einen gemeinsamen Innenraum des Zylindergehäuses (4) bilden, - der Eingangsstangenkolben (7) einen mit dem Zylinderabschnitt (4.1) mit dem kleinen Innendurchmesser korrespondierenden Außendurchmesser (d₁) aufweist und in dem Zylinderabschnitt (4.1) mit dem kleinen Innendurchmesser angeordnet ist, - der Schwimmkolben (8) einen mit dem Zylinderabschnitt (4.2) mit dem großen Innendurchmesser korrespondierenden Außendurchmesser (d₂) aufweist und in dem Zylinderabschnitt (4.2) mit dem großen Innendurchmesser angeordnet ist, - beide Zylinderabschnitte (4.1, 4.2) über jeweils eine Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung (11, 12) mit dem Bremsflüssigkeitsreservoir (2) hydraulisch verbunden sind, - der Zylinderabschnitt (4.1) mit dem kleinen Innendurchmesser über eine Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung (13) mit einem Hinterachsbremskreis des Fahrzeugs hydraulisch verbunden ist, - der Zylinderabschnitt (4.2) mit dem großen Innendurchmesser über eine Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung (14) mit einem Vorderachsbremskreis des Fahrzeugs hydraulisch verbunden ist, und - in der Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung (13) des Zylinderabschnitts (4.1) mit dem kleinen Innendurchmesser zum Hinterachsbremskreis ein elektrisch schaltbares Ventil (15) angeordnet ist, welches in einem unbestromten Zustand geöffnet ist.
Bremssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung (13) des Zylinderabschnitts (4.1) mit dem kleinen Innendurchmesser zum Hinterachsbremskreis, zum elektrisch schaltbaren Ventil (15) hydraulisch in Reihe geschaltet, ein mechanisches Ventil (16) angeordnet ist, welches derart ausgebildet ist, dass es schließt, sobald ein Druckanstieg eines hydraulischen Drucks im Hinterachsbremskreis einen vorgegebenen Schaltwert erreicht.
Bremssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderabschnitt (4.2) mit dem großen Innendurchmesser über die Bremsflüssigkeitsverbindungsleitung (14), mit welcher er mit dem Vorderachsbremskreis des Fahrzeugs hydraulisch verbunden ist, zusätzlich mit einem Simulatorkreis eines Bremspedalgefühlsimulators für die Brake-by-Wire Betriebsart hydraulisch verbunden ist.