DE112018005741T5

DE112018005741T5 - Fahrzeugbremssystem mit einer Bremspedaleinheit

Info

Publication number: DE112018005741T5
Application number: DE112018005741.0T
Authority: DE
Inventors: Blaise J. Ganzel
Original assignee: ZF Active Safety US Inc
Current assignee: ZF Active Safety US Inc
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-08-13
Also published as: US11691600B2; CN111511616A; WO2019108927A1; US20200298807A1

Abstract

Eine Bremspedaleinheit umfasst ein Gehäuse, das eine darin ausgebildete Bohrung definiert. Ein Eingangskolben ist verschiebbar in der Bohrung angeordnet. Der Eingangskolben ist mit einem Bremspedal verbunden, so dass eine Betätigung des Bremspedals eine Bewegung des Eingangskolbens in der Bohrung des Gehäuses der Bremspedaleinheit bewirkt. Die Bremspedaleinheit ist so definiert, dass sie sich in einer Ruhestellung befindet, wenn das Bremspedal nicht betätigt wird, wodurch eine Bewegung des Eingangskolbens bewirkt wird. Ein Primärkolben ist zur Druckbeaufschlagung einer Primärkammer verschiebbar in der Bohrung angeordnet. Ein Primärdurchgang gestattet die Strömungsverbindung zwischen der Primärkammer und dem Behälter, wobei Fluidstrom durch den Primärdurchgang gesperrt ist, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet. Ein Sekundärkolben ist zur Druckbeaufschlagung einer Sekundärkammer verschiebbar in der Bohrung angeordnet. Ein Sekundärdurchgang gestattet die Strömungsverbindung zwischen der Sekundärkammer und dem Behälter, wobei Fluidstrom durch den Sekundärdurchgang gesperrt ist, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fahrzeugbremssysteme. Fahrzeuge werden gewöhnlich mit hydraulischen Bremssystemen verlangsamt und angehalten. Diese Systeme variieren hinsichtlich der Komplexität, jedoch umfasst ein grundlegendes Bremssystem in der Regel ein Bremspedal, einen Tandemhauptzylinder, Fluidleitungen, die in zwei ähnlichen, jedoch separaten Bremskreisen angeordnet sind, und Radbremsen in jedem Kreis. Der Fahrer des Fahrzeugs bedient ein Bremspedal, das mit dem Hauptzylinder verbunden ist. Wenn das Bremspedal heruntergedrückt wird, erzeugt der Hauptzylinder Hydraulikkräfte in beiden Bremskreisen durch Druckbeaufschlagung des Bremsfluids. Das druckbeaufschlagte Fluid bewegt sich durch die Fluidleitung in beiden Kreisen zur dahingehenden Betätigung von Bremszylindern an den Rädern, das Fahrzeug zu verlangsamen.
Grundlegende Bremssysteme verwenden in der Regel einen Bremskraftverstärker, der dem Hauptzylinder eine Kraft zuführt, die die durch den Fahrer erzeugte Pedalkraft unterstützt. Der Verstärker kann unterdruckbetätigt oder hydraulisch betätigt sein. Ein typischer hydraulischer Verstärker erfasst die Bewegung des Bremspedals und erzeugt druckbeaufschlagtes Fluid, das in den Hauptzylinder eingeleitet wird. Das Fluid von dem Verstärker unterstützt die Pedalkraft, die auf die Kolben des Hauptzylinders wirkt, die druckbeaufschlagtes Fluid in der Leitung, die mit den Radbremsen in Strömungsverbindung steht, erzeugen. Somit werden die von dem Hauptzylinder erzeugten Drücke erhöht. Hydraulische Verstärker sind gewöhnlich neben dem Hauptzylinderkolben positioniert und verwenden ein Verstärkerventil zur Steuerung des an den Verstärker angelegten druckbeaufschlagten Fluids.
Das gesteuerte Abbremsen eines Fahrzeugs unter widrigen Bedingungen erfordert eine präzise Betätigung der Bremsen durch den Fahrer. Bei diesen Bedingungen kann ein Fahrer leicht übermäßigen Bremsdruck anlegen und somit verursachen, dass eines oder mehrere Räder blockieren, was zu übermäßigem Schlupf zwischen dem Rad und der Straßenoberfläche führt. Derartige Radblockierungsbedingungen können zu längeren Bremswegen und möglichem Verlust der Seitenführung führen.
Fortschritte in der Bremstechnologie haben zur Einführung von Antiblockiersystemen (ABS) geführt. Ein ABS-System überwacht das Raddrehverhalten und baut Bremsdruck in den entsprechenden Radbremsen dahingehend selektiv auf und ab, die Raddrehzahl zur Erzielung der maximalen Bremskraft in einem gewählten Schlupfbereich zu halten. Während derartige Systeme in der Regel dazu ausgelegt sind, die Bremsung jedes gebremsten Rads des Fahrzeugs zu steuern, sind einige Systeme zur Steuerung der Bremsung lediglich eines Teils der mehreren gebremsten Räder entwickelt worden.
Elektronisch gesteuerte ABS-Ventile, die Beaufschlagungsventile und Ablassventile umfassen, sind zwischen dem Hauptzylinder und den Radbremsen positioniert. Die ABS-Ventile regulieren den Druck zwischen dem Hauptzylinder und den Radbremsen. In der Regel laufen diese ABS-Ventile bei Aktivierung in drei Drucksteuermodi: Druckbeaufschlagen, Druckablassen und Druckhalten. Die Beaufschlagungsventile lassen druckbeaufschlagtes Bremsfluid dahingehend in jeweilige der Radbremsen ein, während des Beaufschlagungsmodus den Druck zu erhöhen, und die Ablassventile lassen Bremsfluid aus ihren zugeordneten Radbremsen während des Ablassmodus aus. Während des Haltemodus wird der Radbremsdruck durch Schließen sowohl der Beaufschlagungsventile als auch der Ablassventile konstant gehalten.
Zur Erzielung der maximalen Bremskräfte unter Aufrechterhaltung der Fahrzeugstabilität ist es wünschenswert, optimale Schlupfausmaße an den Rädern sowohl der Vorder- als auch der Hinterachse zu erzielen. Während der Fahrzeugverzögerung sind an der Vorder- und der Hinterachse zum Erreichen der gewünschten Schlupfausmaße verschiedene Bremskräfte erforderlich. Somit sollten die Bremsdrücke zur Erzielung der höchsten Bremskräfte an jeder Achse zwischen den Vorderrad- und den Hinterradbremsen proportioniert werden. ABS-Systeme mit solch einer Fähigkeit, die als DRP(Dynamic Rear Proportioning - Dynamische Bremskraftverteilung)-Systeme bekannt sind, verwenden die ABS-Ventile dazu, die Bremsdrücke an den Vorder- und den Hinterrädern dahingehend separat zu steuern, dynamisch das optimale Bremsverhalten an der Vorder- und der Hinterachse unter den gegebenen Bedingungen zu erzielen.
Eine weitere Entwicklung in der Bremstechnologie hat zur Einführung von ASR(Antriebs-Schlupf-Regelung)-Systemen geführt. In der Regel werden Ventile existierenden ABS-Systemen hinzugefügt, um ein Bremssystem bereitzustellen, das die Raddrehzahl während der Beschleunigung steuert. Eine überhöhte Raddrehzahl während der Fahrzeugbeschleunigung führt zu Radschlupf und Traktionsverlust. Ein elektronisches Steuersystem erfasst diesen Zustand und legt automatisch Bremsdruck an die Radzylinder des durchdrehenden Rads an, um den Schlupf zu reduzieren und die verfügbare Traktion zu erhöhen. Zur Erzielung einer optimalen Fahrzeugbeschleunigung wird den Radzylindern druckbeaufschlagtes Bremsfluid zur Verfügung gestellt, selbst wenn der Hauptzylinder nicht von dem Fahrer betätigt wird.
Während einer Fahrzeugbewegung, wie z. B. einer Kurvenfahrt, werden dynamische Kräfte erzeugt, die die Fahrzeugstabilität reduzieren können. Ein Fahrstabilitätsregelungs(VSC - Vehicle Stability Control)-Bremssystem verbessert die Stabilität des Fahrzeugs, indem diesen Kräften durch selektive Bremsenbetätigung entgegengewirkt wird. Diese Kräfte und andere Fahrzeugparameter werden von Sensoren detektiert, die einem elektronischen Steuergerät Signal geben. Das elektronische Steuergerät bedient automatisch Drucksteuervorrichtungen zum Regulieren der Höhe des an spezifische einzelne Radbremsen angelegten Hydraulikdrucks. Zur Erzielung einer optimalen Fahrzeugstabilität müssen Bremsdrücke, die über dem Hauptzylinderdruck liegen, stets schnell verfügbar sein.
Bremssysteme können auch zum regenerativen Bremsen zur Wiedergewinnung von Energie verwendet werden. Eine elektromagnetische Kraft eines Elektromotors/Generators wird beim regenerativen Bremsen dazu verwendet, dem Fahrzeug zur Erfüllung der Bremsanforderungen des Fahrzeugs einen Teil des Bremsmoments zuzuführen. Ein Steuermodul im Bremssystem steht mit einem Antriebsstrangsteuermodul zur Bereitstellung von koordinierter Bremsung während des regenerativen Bremsens sowie Bremsung bei Radblockierungs- und -schiebebedingungen in Verbindung. Beispielsweise wird, wenn der Bediener des Fahrzeugs während regenerativen Bremsens zu bremsen beginnt, elektromagnetische Energie des Motors/Generators dazu verwendet, Bremsmoment (d. h. elektromagnetischen Widerstand zu Bereitstellung von Drehmoment für den Antriebsstrang) an das Fahrzeug anzulegen. Wenn bestimmt wird, dass es keine ausreichende Menge an Speichermitteln zum Speichern der bei dem regenerativen Bremsen zurückgewonnenen Energie mehr gibt, oder wenn das regenerative Bremsen die Anforderungen des Bedieners nicht erfüllen kann, wird hydraulisches Bremsen zur Durchführung der gesamten oder eines Teils des von dem Bediener angeforderten Bremsvorgangs aktiviert. Vorzugsweise läuft hydraulisches Bremsen in Vermischung mit regenerativem Bremsen ab, so dass die Vermischung effektiv und nicht spürbar aufgenommen wird, wenn das elektromagnetische Bremsen beendet wird. Es wird gewünscht, dass die Fahrzeugbewegung einen gleichmäßigen Wechsel zum hydraulischen Bremsen haben sollte, so dass der Übergang von dem Fahrer des Fahrzeugs nicht verspürt wird.
Bremssysteme können des Weiteren autonome Bremsfähigkeiten, wie z. B. adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC - Adaptive Cruise Control), umfassen. Während eines Ereignisses von autonomem Bremsen überwachen verschiedene Sensoren und Systeme die Verkehrsbedingungen vor dem Fahrzeug und aktivieren automatisch bei Bedarf das Bremssystem zur Verzögerung des Fahrzeugs. Autonomes Bremsen kann dazu konfiguriert sein, schnell zu reagieren, um eine Notsituation zu vermeiden. Das Bremssystem kann aktiviert werden, ohne dass der Fahrer das Bremspedal herunterdrückt, oder auch wenn der Fahrer nicht ausreichend Druck auf das Bremspedal ausübt. Fortschrittliche autonome Bremssysteme sind dazu konfiguriert, das Fahrzeug ohne jegliche Fahrereingabe zu bedienen und sich lediglich auf die verschiedenen Sensoren und Systeme, die die Verkehrsbedingungen um das Fahrzeug herum überwachen, zu stützen.
In 1 wird eine schematische Darstellung eines Hauptzylinders oder einer Bremspedaleinheit des Stands der Technik, der bzw. die allgemein bei 10 angegeben wird, dargestellt. Die Bremspedaleinheit 10 ist ein Beispiel für eine Bremspedaleinheit des Stands der Technik, die bei den oben beschriebenen Bremssystemen verwendet wird. Die Bremspedaleinheit 10 umfasst ein Gehäuse mit einer mehrfach abgestuften Bohrung 12, die darin ausgebildet ist. Ein Eingangskolben 14, ein Primärkolben 16 und ein Sekundärkolben 18 sind in der Bohrung 12 verschiebbar angeordnet. Der Eingangskolben 14 ist mit einem Bremspedal (nicht gezeigt) über einen Gestängearm 20 verbunden. Unter gewissen Bedingungen kann eine nach links gerichtete Bewegung des Eingangskolbens 14, des Primärkolbens 16 und des Sekundärkolbens 18 eine Druckerhöhung in einer Eingangskammer 24, einer Primärkammer 26 bzw. einer Sekundärkammer 28 bewirken. Verschiedene Dichtungen der Bremspedaleinheit 10 sowie die Struktur des Gehäuses und der Kolben 14, 16 und 18 definieren die Kammern 24, 26 und 28. Beispielsweise wird die Eingangskammer 24 allgemein zwischen dem Eingangskolben 14 und dem Primärkolben 16 definiert. Die Primärkammer 26 wird allgemein zwischen dem Primärkolben 16 und dem Sekundärkolben 18 definiert. Die Sekundärkammer 28 wird allgemein zwischen dem Sekundärkolben 18 und einer Endwand 30 des Gehäuses, die von der Bohrung 12 gebildet wird, definiert.
Die Eingangskammer 24 steht selektiv mit einem Pedalsimulator (nicht gezeigt) zum Simulieren einer Kraftrückmeldung an dem Bremspedal für den Fahrer des Fahrzeugs in Strömungsverbindung. Eine zylindrische Außenwand des Eingangskolbens 14 steht mit einer Lippendichtung 32 und einem Paar Dichtungen 34 und 36 in Eingriff. Die Dichtung 36 wirkt als eine sekundäre Dichtungsstruktur in Verbindung mit der Dichtung 34 und stellt eine zusätzliche Ausströmschutzschicht bereit, so dass Fluid nicht von der Eingangskammer 24 aus der Bremspedaleinheit 10 ausströmen kann. Ein Fluiddurchgang 38 (oder mehrere Kanäle) sind durch eine Wand des Eingangskolbens 14 hindurch ausgebildet. Gemäß der Darstellung in 1 ist der Durchgang 38 zwischen der Lippendichtung 32 und der Dichtung 36 positioniert, wenn sich die Bremspedaleinheit 10 in ihrer Ruhestellung befindet (der Fahrer das Bremspedal nicht herunterdrückt). In der Ruhestellung gestattet der Durchgang 38 eine Strömungsverbindung zwischen der Eingangskammer 24 und einem Fluidbehälter (nicht gezeigt). Es wird angemerkt, dass sich die Lippendichtung 32 in der Ruhestellung der Bremspedaleinheit 10 links von dem Durchgang 38 befindet, wodurch eine Strömungsverbindung zwischen der Eingangskammer 24 und dem Fluidbehälter gestattet wird. Während des anfänglichen Betriebs der Bremspedaleinheit 10 bewirkt eine ausreichende nach links gerichtete Bewegung des Eingangskolbens 14 gemäß der Darstellung in 1, dass sich der Durchgang 38 an der Lippendichtung 32 vorbei bewegt, wodurch das Strömen von Fluid aus der Eingangskammer 24 in den Behälter verhindert wird. Durch eine weitere nach links gerichtete Bewegung des Eingangskolbens 14 wird die Eingangskammer 24 druckbeaufschlagt, wodurch bewirkt wird, dass Fluid in den Pedalsimulator strömt.
Unter gewissen Bedingungen stehen die Primär- und die Sekundärkammer 26 und 28 jeweils mit einem Paar Radbremsen (nicht gezeigt) in Strömungsverbindung, wodurch den Radbremsen druckbeaufschlagtes Fluid zugeführt wird, wenn es zu einem Druckanstieg in der ersten und der zweiten Druckkammer 26 und 28 kommt. Eine Außenwand des Primärkolbens 16 steht mit einer Lippendichtung 40 und einer Dichtung 42, die in in dem Gehäuse ausgebildeten Nuten befestigt ist, in Eingriff. Ein Fluiddurchgang 44 (oder Kanäle) ist durch eine Wand des Primärkolbens 16 hindurch ausgebildet. Der Durchgang 44 ist zwischen der Lippendichtung 40 und der Dichtung 42 positioniert, wenn sich der Primärkolben 16 in seiner Ruhestellung befindet. Es wird angemerkt, dass sich die Lippendichtung 40 in der Ruhestellung der Bremspedaleinheit 10 links von dem Durchgang 44 befindet, wodurch eine Strömungsverbindung zwischen der Primärkammer 26 und dem Behälter gestattet wird. Eine Außenwand des Sekundärkolbens 18 steht mit einer Lippendichtung 46 und einer Dichtung 48, die in in dem Gehäuse ausgebildeten Nuten befestigt ist, in Eingriff. Ein Fluiddurchgang 50 (oder Kanäle) ist durch eine Wand des Sekundärkolbens 18 hindurch ausgebildet. Der Durchgang 50 ist zwischen der Lippendichtung 46 und der Dichtung 48 positioniert, wenn sich der Sekundärkolben 18 in seiner Ruhestellung befindet. Es wird angemerkt, dass sich die Lippendichtung 50 in der Ruhestellung der Bremspedaleinheit 10 links von dem Durchgang 50 befindet, wodurch eine Strömungsverbindung zwischen der Sekundärkammer 28 und dem Fluidbehälter gestattet wird.
Die Bremspedaleinheit 10 umfasst eine Eingangsfederanordnung 52, die allgemein zwischen dem Eingangskolben 14 und dem Primärkolben 16 angeordnet ist. Eine Primärfederanordnung 54 ist zwischen dem Primärkolben 16 und dem Sekundärkolben 18 angeordnet. Eine Sekundärfederanordnung 56 ist zwischen dem Sekundärkolben 18 und einer unteren Wand des Gehäuses angeordnet. Die Eingangs-, die Primär- und die Sekundärfederanordnung 52, 54 und 56 wirken als Käfigfederanordnungen zum Vorspannen der Kolben 14, 16 und 18 voneinander weg, wobei sie zugleich dahingehend wirken, die Kolben 14, 16 und 18 in dem Gehäuse der Bremspedaleinheit 10 ordnungsgemäß zu positionieren. Eine Käfigfederanordnung umfasst Strukturen, die die Länge der Käfigfederanordnung begrenzen und definieren, wobei die Kolben in einem vorbestimmten Abstand zueinander positioniert werden. Eine Federvorbelastung kann in den Federgliedern der Käfigfederanordnung vorliegen, so dass eine Anfangskraft erforderlich ist, um die Federglieder der Käfigfederanordnung einzufedern. Die Bremspedaleinheit 10 umfasst ferner eine Rückstellfeder 58, die den Eingangskolben 14 in der bei Betrachtung von 1 nach rechts verlaufenden Richtung vorspannt. Es wird angemerkt, dass die Käfigsekundärfederanordnung 56 in der Ruhestellung der Bremspedaleinheit 10 mit einem Spalt 90 zwischen einem vergrößerten Kopfabschnitts 62 eines Schafts 64 und einer Haltevorrichtung 66 versehen ist.
In der Ruhestellung der Bremspedaleinheit 10 stehen alle drei Kammern 24, 26 und 28 über die jeweiligen Kanäle 38, 44 und 50 mit dem Fluidbehälter in Strömungsverbindung. Während des Betriebs der Bremspedaleinheit 10 drückt der Fahrer das Bremspedal herunter, wodurch eine nach links gerichtete Bewegung des Eingangskolbens 14 verursacht wird. Fluid aus der Eingangskammer 24 wird in den Fluidbehälter abgelassen, bis der Durchgang 38 an der Lippendichtung 32 vorbeirutscht. Eine weitere nach links gerichtete Bewegung des Eingangskolbens 14 verursacht einen Druckanstieg in der Eingangsdruckkammer 24, wodurch eine Betätigung des Pedalsimulators bewirkt wird. Es wird angemerkt, dass es bei Bewegung des Eingangskolbens 14 eine gleichzeitige Fluidabsperrung zum Behälter von allen drei Druckkammern 24, 26 und 28 gibt, da die jeweiligen Kanäle 38, 44 und 50 an den jeweiligen Lippendichtungen 32, 40 und 46 vorbei rutschen. Unter normalen Bremsbedingungen verhindert der Druck von der Primär- und der Sekundärkammer 26 und 28 jeglichen Fluidstrom zu den Radbremsen, wodurch die Primär- und die Sekundärkammer 26 und 28 hydraulisch verriegelt werden und eine weitere Bewegung des Primär- und des Sekundärkolbens 16 und 18 verhindert wird. Stattdessen wird eine weitere Quelle von druckbeaufschlagtem Fluid zur Zuführung von gesteuertem Fluiddruck zur Betätigung der Radbremsen verwendet. Unter gewissen Ausfallbedingungen des Bremssystems könnte die Bremspedaleinheit 10 jedoch dazu verwendet werden, den Radbremsen druckbeaufschlagtes Fluid zuzuführen, indem gestattet wird, dass Fluid von der Primär- und der Sekundärkammer 26 und 28 zu den Radbremsen geleitet wird.
Obgleich die Konstruktion der Bremspedaleinheit 10 ausreichend gut funktioniert, ist eine relativ hohe Anfangskraft von dem Fahrer zur Betätigung der Bremspedaleinheit erforderlich. Die Kräfte von den Federanordnungen und der Dichtungsreibung müssen erst überwunden werden. Dies kann für eine nicht wünschenswerte Pedalgefühlausprägung für den Fahrer sorgen. Obgleich die Bremspedaleinheit 10 für einen Lastkraftwagen oder ein größeres Fahrzeug geeignet sein kann, ist sie möglicherweise für kleinere Personenkraftwagen nicht wünschenswert.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hauptzylinder oder eine Bremspedaleinheit, der bzw. die mit einem Bremspedal verbunden ist und selektiv mit einem Fluidbehälter in Strömungsverbindung steht. Die Pedaleinheit umfasst ein Gehäuse, das eine darin ausgebildete Bohrung definiert. Ein Eingangskolben ist verschiebbar in der Bohrung angeordnet. Der Eingangskolben ist mit dem Bremspedal verbunden, so dass eine Betätigung des Bremspedals eine Bewegung des Eingangskolbens in der Bohrung des Gehäuses der Bremspedaleinheit bewirkt. Die Bremspedaleinheit ist so definiert, dass sie sich in einer Ruhestellung befindet, wenn das Bremspedal nicht betätigt wird, wodurch eine Bewegung des Eingangskolbens bewirkt wird. Ein Primärkolben ist zur Druckbeaufschlagung einer Primärkammer verschiebbar in der Bohrung angeordnet. Ein Primärdurchgang gestattet die Strömungsverbindung zwischen der Primärkammer und dem Behälter, wobei Fluidstrom durch den Primärdurchgang gesperrt ist, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet. Ein Sekundärkolben ist zur Druckbeaufschlagung einer Sekundärkammer verschiebbar in der Bohrung angeordnet. Ein Sekundärdurchgang gestattet die Strömungsverbindung zwischen der Sekundärkammer und dem Behälter, wobei Fluidstrom durch den Sekundärdurchgang gesperrt ist, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung gehen für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform bei Betrachtung der beiliegenden Zeichnungen hervor.
Vorzugsweise durch eine Bewegung des Eingangskolbens eine Eingangskammer, die selektiv mit einem Pedalsimulator in Strömungsverbindung steht, mit Druck beaufschlagt wird.
Vorzugsweise die ferner einen Eingangsdurchgang umfasst, der eine Strömungsverbindung zwischen der Eingangskammer und dem Behälter gestattet, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet.
Vorzugsweise eine Bewegung des Eingangskolbens um eine vorbestimmte Hublänge das Sperren des Eingangsdurchgangs bewirkt, wodurch die Strömungsverbindung mit dem Pedalsimulator abgeschnitten wird.
Vorzugsweise die Eingangskammer allgemein zwischen dem Eingangskolben und dem Primärkolben definiert wird und wobei die Sekundärkammer allgemein zwischen dem Primärkolben und dem Sekundärkolben definiert wird.
Vorzugsweise Fluidstrom durch den Primärdurchgang durch eine Primärdichtung, die zwischen dem Primärkolben und der Bohrung des Gehäuses abdichtend in Eingriff steht, gesperrt wird, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet.
Vorzugsweise die Primärdichtung eine Lippendichtung ist.
Vorzugsweise die Primärdichtung in in der Bohrung des Gehäuses ausgebildeten Nuten befestigt ist und mit einer Außenwand des Primärkolbens in abdichtendem Eingriff steht.
Vorzugsweise Fluidstrom durch den Sekundärdurchgang durch eine Sekundärdichtung, die zwischen dem Sekundärkolben und der Bohrung des Gehäuses abdichtend in Eingriff steht, gesperrt wird, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet.
Vorzugsweise die Sekundärdichtung eine Lippendichtung ist.
Vorzugsweise die Sekundärdichtung in in der Bohrung des Gehäuses ausgebildeten Nuten befestigt ist und mit einer Außenwand des Sekundärkolbens abdichtend in Eingriff steht.
Vorzugsweise der Primärdurchgang durch den Primärkolben hindurch ausgebildet ist und wobei der Sekundärdurchgang durch den Sekundärkolben hindurch ausgebildet ist.
Vorzugsweise während eines normalen Bremsereignisses, bei dem das Bremspedal heruntergedrückt wird, eine Bewegung des Primär- und des Sekundärkolbens unterdrückt wird.
Vorzugsweise während eines Ereignisses von manuellem Durchdrücken, bei dem das Bremspedal heruntergedrückt wird, eine Bewegung des Primär- und des Sekundärkolbens gestattet wird
Vorzugsweise nach einem Ereignis von manuellem Durchdrücken und Freigabe des Bremspedals ein geringfügiger Druck über Atmosphärendruck in der Primär- und der Sekundärkammer verbleibt.
Vorzugsweise der Eingangskolben und der Primärkolben durch eine erste Käfigfederanordnung voneinander getrennt werden und wobei der Primärkolben und der Sekundärkolben durch eine zweite Käfigfederanordnung voneinander getrennt werden.
Vorzugsweise die erste Käfigfederanordnung eine Vorspannkraft aufweist, die weniger als die Vorspannkraft der zweiten Federanordnung beträgt.
Vorzugsweise die erste Käfigfederanordnung geringfügig eingefedert wird, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet.

1 ist eine schematische Darstellung einer Bremspedaleinheit des Stands der Technik.
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Bremssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Querschnittsdarstellung der Bremspedaleinheit des Bremssystems von 2.
4 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des Pedalsimulators des Bremssystems von 2.
5 ist eine schematische Querschnittsdarstellung der Stößelanordnung des Bremssystems von 2.
6 ist eine grafische Darstellung von Pedalkraft als Funktion von Pedalweg der Bremspedaleinheit von 1 und 5 während ihres Betriebs.

Unter nun erfolgender Bezugnahme auf die Zeichnungen wird in 2 eine Ausführungsform eines Fahrzeugbremssystems, das allgemein bei 100 angegeben wird, schematisch dargestellt. Das Bremssystem 100 ist ein Bremssystem mit hydraulischer Kraftverstärkung, bei dem verstärkter Fluiddruck zum Anlegen von Bremskräften für das Bremssystem 100 verwendet wird. Das Bremssystem 100 kann geeigneterweise bei einem Landfahrzeug, wie z. B. einem Kraftfahrzeug mit vier Rädern, wobei jedem Rad eine Radbremse zugeordnet ist, verwendet werden. Des Weiteren kann das Bremssystem 100 mit anderen Bremsfunktionen, wie z. B. ABS und anderen Schlupfregelungmerkmalen, zum effektiven Abbremsen des Fahrzeugs versehen sein, wie nachstehend erörtert wird. Komponenten des Bremssystems 100 können in einem oder mehreren Blöcken oder Gehäusen untergebracht sein. Der Block oder das Gehäuse kann aus einem festen Material, wie z. B. Aluminium, das gebohrt, maschinell bearbeitet oder anderweitig zur Unterbringung der verschiedenen Komponenten geformt wurde, hergestellt sein. Fluidleitungen können auch in dem Block oder dem Gehäuse ausgebildet sein.
Bei der dargestellten Ausführungsform des Bremssystems 100 gibt es vier Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d. Die Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d können eine beliebige geeignete Radbremsstruktur, die durch das Aufbringen von druckbeaufschlagtem Bremsfluid bedient wird, aufweisen. Die Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d können beispielsweise einen Bremssattel umfassen, der dahingehend an dem Fahrzeug befestigt ist, ein Reibungselement (wie z. B. eine Bremsscheibe), das sich mit einem Fahrzeugrad dreht, zum effektiven Abbremsen des zugehörigen Fahrzeugrads in Eingriff zu nehmen. Die Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d können einer beliebigen Kombination von Vorder- und Hinterrädern des Fahrzeugs, in dem das Bremssystem 100 installiert ist, zugeordnet sein. Beispielsweise kann das Bremssystem 100 als ein Vertikalaufteilungssystem konfiguriert sein, so dass ein vorderer Druckkreis dem Zuführen von Fluid zu den Radbremsen 120a und 120b zugeordnet ist und ein hinterer Druckkreis dem Zuführen von Fluid zu den Radbremsen 120c und 120d zugeordnet ist. In diesem Beispiel kann die Radbremse 120a einem linken Vorderrad des Fahrzeugs, in dem das Bremssystem 100 installiert ist, zugeordnet sein und die Radbremse 120b kann dem rechten Vorderrad zugeordnet sein. Die Radbremse 120c kann dem linken Hinterrad zugeordnet sein, und die Radbremse 120d kann dem rechten Hinterrad zugeordnet sein. Alternativ dazu kann das Bremssystem 10 als ein Diagonalaufteilungsbremssystem konfiguriert sein, so dass die Radbremsen 120a und 120d Rädern an gegenüberliegenden Ecken des Fahrzeugs zugeordnet sind und die Radbremsen 120b und 12c den anderen gegenüberliegenden Ecken des Fahrzeugs zugeordnet sind.
Das Bremssystem 100 umfasst allgemein eine Bremspedaleinheit, die allgemein bei 130 angegeben wird, einen Pedalsimulator, der allgemein bei 132 angegeben wird, eine Stößelanordnung, die allgemein bei 134 angegeben wird, und einen Fluidbehälter 136. Der Behälter 136 speichert und fasst Hydraulikfluid für das Bremssystem 100. Das Fluid in dem Behälter 136 wird vorzugsweise bei oder nahe bei Atmosphärendruck gehalten, jedoch kann das Fluid je nach Wunsch bei anderen Drücken gespeichert werden. Der Behälter 136 weist gemäß der schematischen Darstellung drei Tanks oder Bereiche mit drei Fluidleitungssträngen, die damit verbunden sind, auf. Die Bereiche können durch verschiedene Innenwände in dem Behälter 136 abgeteilt sein und sind dahingehend vorgesehen, ein vollständiges Entleeren des Behälters 136 zu verhindern, falls einer der Bereiche aufgrund von Undichtigkeit über einen der drei mit dem Behälter 136 verbundenen Stränge geleert wird. Alternativ dazu kann der Behälter 136 mehrere separate Gehäuse umfassen. Der Behälter 136 kann einen Fluidpegelsensor 138 zum Detektieren des Fluidpegels eines oder mehrerer der Bereiche des Behälters 136 umfassen.
Wie nachstehend genauer erörtert wird, wirkt die Stößelanordnung 134 des Bremssystems 100 als eine Druckquelle zum Zuführen einer Solldruckhöhe zu den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d während einer typischen oder normalen Bremsenbetätigung. Nach einer Bremsenbetätigung kann Fluid von den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d zur Stößelanordnung 134 zurückgeführt und/oder zum Behälter 136 umgeleitet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stößelanordnung 134 eine zweifach wirkende Stößelanordnung, so dass sie dazu konfiguriert ist, auch verstärkten Druck zu dem Bremssystem 100 zuzuführen, wenn ein Kolben der Stößelanordnung 134 eine Hubbewegung nach hinten sowie nach vorne durchführt, wie nachstehend genauer beschrieben wird.
Das Bremssystem 100 umfasst ferner ein elektronisches Steuergerät oder ECU 140. Das ECU 140 kann Mikroprozessoren oder andere elektrische Schaltungen umfassen. Das ECU 140 empfängt verschiedene Signale, verarbeitet Signale und steuert den Betrieb verschiedener elektrischer Komponenten des Bremssystems 100 als Reaktion auf die empfangenen Signale. Das ECU 140 kann mit verschiedenen Sensoren, wie z. B. dem Behälterfluidpegelsensor 138, Drucksensoren, Hubsensoren, Schaltern, Raddrehzahlsensoren und Lenkwinkelsensoren, verbunden sein. Das ECU 140 kann auch mit einem externen Modul (nicht gezeigt) zum Empfangen von Informationen bezüglich Gierrate, Seitenbeschleunigung, Längsbeschleunigung des Fahrzeugs, wie z. B. zum Steuern des Bremssystems 100 während Fahrzeugstabilitätsbetrieb verbunden sein. Darüber hinaus kann das ECU 140 mit dem Instrumentenblock zum Beschaffen und Bereitstellen von Informationen zu Warnanzeigevorrichtungen, wie z. B. einer ABS-Warnleuchte, einer Bremsfluidpegelwarnleuchte und einer Antriebs-Schlupf-Regelung/Fahrzeugstabilitätsregelung-Anzeigeleuchte, verbunden sein.
Das Bremssystem 100 umfasst ferner ein erstes und ein zweites Isolationsventil 150 und 152. Die Isolationsventile 150 und 152 können elektromagnetisch betätigte Dreiwegeventile sein. Die Isolationsventile 150 und 152 können im Allgemeinen in zwei Stellungen betätigt werden, wie in 2 schematisch gezeigt wird. Das erste und das zweite Isolationsventil 150 und 152 weisen jeweils einen Kanal in selektiver Strömungsverbindung mit einer Auslassleitung 154, die im Allgemeinen mit dem Ausgang der Stößelanordnung 134 in Strömungsverbindung steht, auf, wie nachstehend erörtert wird. Das erste und das zweite Isolationsventil 150 und 152 umfassen des Weiteren Kanäle, die mit der Leitung 156 bzw. der Leitung 158, die mit der Bremspedaleinheit 130 verbunden sind, in Strömungsverbindung stehen, wenn das erste und das zweite Isolationsventil 150 und 152 stromlos sind, wie in 2 gezeigt wird. Das erste und das zweite Isolationsventil 150 und 152 umfassen ferner Kanäle, die mit der Leitung 160 bzw. der Leitung 162, die Fluid zu und von den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d führen, in Strömungsverbindung stehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann bzw. können das erste und/oder das zweite Isolationsventil 150 und 152 mechanisch so konstruiert sein, dass gestattet wird, dass ein Strom in der Rückwärtsrichtung (von der Auslassleitung 154 zu der Leitung 156 bzw. der Leitung 158) strömt, wenn sie sich in ihren stromlosen Stellungen befinden, und den normalerweise geschlossenen Sitz der Ventile 150 und 152 umgehen kann. Somit wird, obgleich die Dreiwegeventile 150 und 152 in der schematischen Darstellung diese Fluidströmungsstellung nicht anzeigen, angemerkt, dass die Ventilkonstruktion eine derartige Fluidströmung gestatten kann. Dies kann bei der Durchführung von Eigendiagnosetests des Bremssystems 100 hilfreich sein.
Das System 100 umfasst ferner verschiedene elektromagnetisch betätigte Ventile (Schlupfregelungsventilanordnung) zum Gestatten gesteuerter Bremsvorgänge, wie z. B. ABS, Antriebs-Schlupf-Regelung, Fahrstabilitätsregelung, dynamische Bremskraftverteilung, Vermischung mit regenerativem Bremsen und autonomes Bremsen. Ein erster Satz von Ventilen umfasst ein erstes Beaufschlagungsventil 170 und ein erstes Ablassventil 172 in Strömungsverbindung mit der Leitung 160 zum gemeinsamen Zuführen von aus dem ersten Isolationsventil 150 empfangenem Fluid zu der Vorderradbremse 120a und zum gemeinsamen Auslassen von druckbeaufschlagtem Fluid aus der Radbremse 120a zu einer Behälterleitung 173, die mit dem Behälter 136 in Strömungsverbindung steht. Ein zweiter Satz von Ventilen umfasst ein zweites Beaufschlagungsventil 174 und ein zweites Ablassventil 176 in Strömungsverbindung mit der Leitung 160 zum gemeinsamen Zuführen von aus dem ersten Isolationsventil 150 empfangenem Fluid zu der Radbremse 120b und zum gemeinsamen Auslassen von druckbeaufschlagtem Fluid aus der Radbremse 120b zu der Behälterleitung 173. Ein dritter Satz von Ventilen umfasst ein drittes Beaufschlagungsventil 178 und ein drittes Ablassventil 180 in Strömungsverbindung mit der Leitung 162 zum gemeinsamen Zuführen von aus dem zweiten Isolationsventil 152 empfangenem Fluid zu der Radbremse 120c und zum gemeinsamen Auslassen von druckbeaufschlagtem Fluid aus der Radbremse 120c zu der Behälterleitung 173. Ein vierter Satz von Ventilen umfasst ein viertes Beaufschlagungsventil 182 und ein viertes Ablassventil 184 in Strömungsverbindung mit der Leitung 162 zum gemeinsamen Zuführen von aus dem zweiten Isolationsventil 152 empfangenem Fluid zu der Radbremse 120d und zum gemeinsamen Auslassen von druckbeaufschlagtem Fluid aus der Radbremse 120d zu der Behälterleitung 173. Es wird angemerkt, dass bei einem normalen Bremsereignis Fluid durch die stromlosen geöffneten Beaufschlagungsventile 170, 174, 178 und 182 strömt. Darüber hinaus befinden sich die Ablassventile 172, 176, 180 und 184 vorzugsweise in ihren stromlosen geschlossenen Stellungen zur Verhinderung des Fluidstroms zu dem Behälter 136.
Die Bremspedaleinheit 130 ist mit einem Bremspedal 190 verbunden und wird von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigt, wenn der Fahrer auf das Bremspedal 190 drückt. Ein Bremssensor oder -schalter 192 kann dahingehend mit dem ECU 140 verbunden sein, ein das Herunterdrücken des Bremspedals 190 anzeigendes Signal bereitzustellen. Wie nachstehend erörtert wird, kann die Bremspedaleinheit 130 als eine Ersatzquelle von druckbeaufschlagtem Fluid verwendet werden, um die normalerweise bereitgestellte Quelle von druckbeaufschlagtem Fluid von der Stößelanordnung 134 unter gewissen Ausfallbedingungen des Bremssystems 100 im Grunde zu ersetzen. Diese Situation wird als ein Ereignis des manuellen Durchdrückens bezeichnet. Die Bremspedaleinheit 130 kann nach Bedarf druckbeaufschlagtes Fluid zu den Leitungen 156 und 158 (die normalerweise während einer normalen Bremsenbetätigung an dem ersten und dem zweiten Isolationsventil 150 und 152 verschlossen sind) zu der Radbremse 120a, 120b, 120c und 120d zuführen.
Wie in 3 schematisch gezeigt wird, umfasst die Bremspedaleinheit 130 ein Gehäuse mit einer darin ausgebildeten mehrfach abgestuften Bohrung 200 zum verschiebbaren Aufnehmen verschiedener zylindrischer Kolben und anderer Komponenten darin. Es wird angemerkt, dass das Gehäuse in 3 nicht speziell schematisch gezeigt wird, sondern stattdessen die Wände der Bohrung 200 dargestellt werden. Das Gehäuse kann als eine einzige Einheit ausgebildet sein oder zwei oder mehr separat ausgebildete Teile, die miteinander gekoppelt sind, umfassen. Ein Eingangskolben 202, ein Primärkolben 204 und ein Sekundärkolben 206 sind in der Bohrung 200 verschiebbar angeordnet. Der Eingangskolben 202 ist über einen Gestängearm 208 mit dem Bremspedal 190 verbunden. Eine nach links gerichtete Bewegung des Eingangskolbens 202, des Primärkolbens 204 und des Sekundärkolbens 206 kann unter gewissen Bedingungen einen Druckanstieg in einer Eingangskammer 210, einer Primärkammer 212 bzw. einer Sekundärkammer 214 bewirken. Verschiedene Dichtungen der Bremspedaleinheit 130 sowie die Struktur des Gehäuses und die Kolben 202, 204 und 206 definieren die Kammern 210, 212 bzw. 214. Beispielsweise wird die Eingangskammer 210 zwischen dem Eingangskolben 202 und dem Primärkolben 204 allgemein definiert. Die Primärkammer 212 wird zwischen dem Primärkolben 204 und dem Sekundärkolben 206 allgemein definiert. Die Sekundärkammer 214 wird zwischen dem Sekundärkolben 206 und einer Endwand 216 des durch die Bohrung 200 gebildeten Gehäuses allgemein definiert. Der Primär- und der Sekundärkolben 204 und 206 definieren ein Paar Ausgangskolben für die Bremspedaleinheit 130. Die Primär- und die Sekundärkammer 212 und 214 definieren ein Paar Ausgänge der Bremspedaleinheit 130.
Die Eingangskammer 210 steht aus Gründen, die nachstehend erläutert werden, über eine Leitung 218 mit dem Pedalsimulator 132 in Strömungsverbindung. Der Eingangskolben 202 ist in der Bohrung 200 des Gehäuses der Bremspedaleinheit 130 verschiebbar angeordnet. Eine zylindrische Außenwand 219 des Eingangskolbens 202 steht mit einer Lippendichtung 220 und einer Dichtung 222, die in in dem Gehäuse ausgebildeten Nuten befestigt ist, in Eingriff. Ein Fluiddurchgang 244 (oder mehrere Kanäle) ist durch eine Wand des Eingangskolbens 202 hindurch ausgebildet. Wie in 2 und 3 gezeigt wird, ist, wenn sich die Bremspedaleinheit 130 in ihrer Ruhestellung befindet (der Fahrer drückt das Bremspedal 190 nicht herunter), der Durchgang 224 zwischen der Lippendichtung 220 und der Dichtung 222 positioniert. In der Ruhestellung gestattet der Durchgang 224 eine Strömungsverbindung zwischen der Eingangskammer 210 und dem Behälter 136 über eine Leitung 226.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 kann das Bremssystem 100 ferner ein optionales elektromagnetisch betätigtes Simulatortestventil 227 umfassen, das zwischen einer geöffneten Stellung gemäß der Darstellung in 2 und einer bestromten geschlossenen Stellung elektronisch gesteuert werden kann. Das Simulatortestventil 227 ist während einer normalen Bremsenbetätigung oder für einen manuellen Durchdrückmodus nicht zwangsläufig erforderlich. Das Simulatortestventil 227 kann während verschiedener Testmodi in eine geschlossene Stellung betätigt werden, um den ordnungsgemäßen Betrieb anderer Komponenten des Bremssystems 100 zu bestimmen. Beispielsweise kann das Simulatortestventil 227 dahingehend in eine geschlossene Stellung betätigt werden, Entleeren in den Behälter 136 über die Leitung 226 zu verhindern, so dass ein Druckaufbau in der Bremspedaleinheit 130 dazu verwendet werden kann, den Fluidstrom zur Bestimmung, ob möglicherweise Undichtigkeiten durch Dichtungen verschiedener Komponenten des Bremssystems 100 hindurch auftreten, zu überwachen.
Während des anfänglichen Betriebs der Bremspedaleinheit 130 bewirkt eine ausreichende nach links gerichtete Bewegung des Eingangskolbens 202, wie in 3 zu sehen ist, dass sich der Durchgang 224 an der Lippendichtung 220 vorbei bewegt, wodurch das Strömen von Fluid aus der Eingangskammer 210 in die Leitung 226 und in den Behälter 136 verhindert wird. Eine weitere nach links gerichtete Bewegung des Eingangskolbens 202 sorgt für eine Druckbeaufschlagung der Eingangskammer 210, wodurch bewirkt wird, dass Fluid über die Leitung 218 in den Pedalsimulator 132 strömt. Während Fluid in den Pedalsimulator 132 umgeleitet wird, wird der Pedalsimulator 132 dahingehend betätigt, eine Rückmeldungskraft für den Fahrer des Fahrzeugs über das Bremspedal 190 bereitzustellen, die die Kräfte simuliert, die ein Fahrer an dem Bremspedal 190 beispielsweise bei einem herkömmlichen unterdruckunterstützten hydraulischen Bremssystem verspürt.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 4 umfasst die Ausführungsform des Pedalsimulators 132 ein Gehäuse, das eine Bohrung 230 definiert. Ein becherförmiger Kolben 232 ist verschiebbar in der Bohrung 230 angeordnet. Der Kolben 232 steht mit der Wand der Bohrung 230 durch eine Dichtung 234 abdichtend in Eingriff. Eine Druckkammer 235 wird von der Bohrung 230 und dem Kolben 232 definiert. Die Druckkammer 235 steht mit der Eingangskammer 210 der Bremspedaleinheit 130 über die Leitung 218 in Strömungsverbindung. Der Pedalsimulator 132 kann eine erste Feder 236 und eine zweite Feder 238 mit einer relativ geringen Federrate im Vergleich zur ersten Feder 236 umfassen. In dem gezeigten Beispiel weist die zweite Feder 238 einen Vorspannwert von etwa 3 N auf. Eine rohrförmige Haltevorrichtung 240 ist zwischen der ersten und der zweiten Feder 236 und 238 derart angeordnet, dass die erste und die zweite Feder über die Haltevorrichtung 240 gegeneinander wirken. Der Pedalsimulator 132 kann ferner eine Federscheibenanordnung 242 umfassen. Die Federscheibenanordnung 242 kann eine oder mehrere konische Scheibenfedern mit einer relativ hohen Federrate umfassen. Natürlich kann die Federscheibenanordnung 242 eine beliebige geeignete Art von Federarten, wie z. B. Wellenfedern, Belleville-Federn oder ein elastomeres (elastomere) Kissen, umfassen. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst die Federscheibenanordnung 242 ein Paar konischer Scheiben 243 und 244. Nachdem die erste Feder 236 ausreichend eingefedert worden ist und sich die Haltevorrichtung 240 eine ausreichende Strecke zum Verschließen des Spalts bewegt hat, beginnt das rechte Ende der Haltevorrichtung 240 damit, die konische Federscheibenanordnung 242 bei Einfedern der Federn 236 und 238 einzufedern. Diese Anordnung unterstützt die Herbeiführung einer nichtlinearen progressiven Federratenkennlinie zum Erzielen einer erwünschten Kraftrückmeldung an den Fahrer.
Wie oben erörtert wird, steht die Simulationsdruckkammer 235 des Pedalsimulators 132 mit der Leitung 218, die mit der Eingangskammer 210 der Bremspedaleinheit 130 in Strömungsverbindung steht, in Strömungsverbindung. Gemäß der Darstellung in 2 ist ein elektromagnetisch betätigtes Simulatorventil 246 dahingehend in der Leitung 218 positioniert, selektiv den Fluidstrom aus der Eingangskammer 210 zu der Simulationsdruckkammer 235 zu verhindern, wie z. B. während eines Ausfallzustands, in dem die Bremspedaleinheit 130 zum Bereitstellen einer Quelle von druckbeaufschlagtem Fluid für die Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d verwendet wird.
Das Bremssystem 100 kann ferner ein Rückschlagventil 247 umfassen, das in paralleler Streckenführung mit einer Drosselöffnung 248 in der Leitung 118 liegt. Das Rückschlagventil 247 und die Drosselöffnung 248 könnten integral in dem Simulatorventil 246 errichtet oder ausgebildet sein oder können separat davon ausgebildet sein. Die Drosselöffnung 248 sorgt während einer Spitzenbetätigung, bei der der Fahrer das Bremspedal 190 schnell und kraftvoll herunterdrückt, für Dämpfung. Diese Dämpfung sorgt für eine Kraftrückmeldung, die dafür sorgt, dass sich das Herunterdrücken des Bremspedals 190 eher wie ein traditioneller Unterdruckverstärker anfühlt, wobei es sich um eine wünschenswerte Eigenschaft des Bremssystems 100 handeln kann. Die Dämpfung kann auch für eine genauere Beziehung zwischen Bremspedalweg und Fahrzeugverzögerung sorgen, indem allgemein zu viel Bremspedalweg für die Fahrzeugverzögerung, die von dem Bremssystem 100 bereitgestellt werden kann, vermieden wird. Das Rückschlagventil 247 sorgt für einen leichten Strömungspfad und gestattet, dass das Bremspedal 190 schnell zurückschnellt, wodurch gestattet wird, dass der zugeordnete Bremsdruck entsprechend der Fahrerabsicht schnell sinkt.
Die Primärkammer 212 der Bremspedaleinheit 130 steht über die Leitung 158 mit dem zweiten Isolationsventil 152 in Strömungsverbindung. Der Primärkolben 204 ist in der Bohrung 200 des Gehäuses der Bremspedaleinheit 130 verschiebbar angeordnet. Eine Außenwand 249 des Primärkolbens 104 steht mit einer Lippendichtung 250 (Primärdichtung) und einer in in dem Gehäuse ausgebildeten Nuten befestigten Dichtung 252 in Eingriff. Ein oder mehrere Kanäle 254 sind durch eine Wand des Primärkolbens 204 hindurch ausgebildet. Im Gegensatz zu der Anordnung des Eingangskolbens 202, wenn sich die Bremspedaleinheit 130 in ihrer Ruhestellung befindet (der Fahrer das Bremspedal 190 nicht herunterdrückt), befindet sich der Durchgang 254 gleich links von der Lippendichtung 250. Gemäß der Darstellung in 3 ist der Durchgang 254 von der Lippendichtung 250 in einem relativ kleinen Abstand Dp beabstandet. Diese Position verhindert die Strömungsverbindung zwischen der Primärkammer 212 und dem Behälter 136 über die Leitung 265. In Bezug auf den Eingangskolben 202 wird angemerkt, dass der Durchgang 224 in einem etwas größeren Abstand D_I von der Lippendichtung 220 beabstandet ist. Es wird angemerkt, dass die schematischen Darstellungen von 3 nicht maßstabsgerecht sind und die Dimensionen zur Erleichterung der Erläuterung gezeigt werden.
Die Sekundärkammer 214 der Bremspedaleinheit 130 steht über die Leitung 156 mit dem ersten Isolationsventil 150 in Strömungsverbindung. Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 3 ist der Sekundärkolben 206 in der Bohrung 200 des Gehäuses der Bremspedaleinheit 130 verschiebbar angeordnet. Eine Außenwand 259 des Sekundärkolbens 206 steht mit einer Lippendichtung 260 (Sekundärdichtung) und einer in in dem Gehäuse ausgebildeten Nuten befestigten Dichtung 262 in Eingriff. Ein oder mehrere Kanäle 264 sind durch eine Wand des Sekundärkolbens 206 hindurch ausgebildet. Ähnlich der Anordnung des Primärkolbens 204, wenn sich die Bremspedaleinheit 130 in ihrer Ruhestellung befindet (der Fahrer das Bremspedal 190 nicht herunterdrückt), befindet sich der Durchgang 264 gleich links von der Lippendichtung 260. Gemäß der Darstellung in 3 ist der Durchgang 264 in einer relativ kleinen Breite D_S von der Lippendichtung 260 beabstandet. Diese Position verhindert die Strömungsverbindung zwischen der Sekundärkammer 214 und dem Behälter 136 über die Leitung 266.
Die Lippendichtungen 220, 250 und 260 können eine beliebige geeignete Dichtungsstruktur aufweisen. Die Lippendichtungen 250 und 260 können so konstruiert sein, dass Fluid in der Richtung von dem Behälter 136 in die Primär- und die Sekundärkammer 212 und 214 über die Leitung 265 bzw. die Leitung 266 strömen kann, wenn der Druck in den Kammern 212 und 214 unter Atmosphärendruck (den Druck in dem Behälter 136) fällt. Dies kann selbst dann zutreffen, wenn sich die Bremspedaleinheit 130 in ihrer Ruhestellung befindet. Dies kann durch eine kleine Undichtigkeit oder Fluidvolumenänderungen in den Radbremsen verursacht werden.
Bei einer alternativen Ausführungsform können jeweilige Lippendichtungen ähnlich den Lippendichtungen 220, 250 und/oder 260 an den Kolben 202, 204 und/oder 206 befestigt sein. Kanäle ähnlich den Kanälen 224, 254 und 264 wären dann in dem Gehäuse der Bremspedaleinheit ausgebildet und mit dem Behälter 136 in Strömungsverbindung.
Falls gewünscht können der Primär- und der Sekundärkolben 204 und 206 mechanisch verbunden sein, jedoch mit einer beschränkten Bewegung dazwischen. Die mechanische Verbindung des Primär- und des Sekundärkolbens 204 und 206 verhindert einen großen Spalt oder Abstand zwischen dem Primär- und dem Sekundärkolben 204 und 206. Dadurch wird die Verhinderung von Pedalwegverlust durch Verhindern, dass der Primär- und der Sekundärkolben 204 und 206 ohne jeglichen Druckanstieg während eines Systemausfallereignisses über eine relativ große Strecke vorgetrieben werden müssen, unterstützt. Beispielsweise wird, wenn das Bremssystem 100 in manuellem Durchdrückmodus ist und Fluiddruck in dem vorderen Kreis bezüglich des Sekundärkolbens 206 (der Sekundärkammer 214), wie z. B. in der Leitung 156, verloren geht, der Sekundärkolben 206 aufgrund des größeren Drucks in der Primärkammer 212 in die nach links verlaufende Richtung gedrückt oder vorgespannt. Wenn der Primär- und der Sekundärkolben 204 und 206 nicht miteinander verbunden wären, würde sich der Sekundärkolben 206 ungehindert in seine am weitesten links gelegene Stellung bewegen, wie in 3 zu sehen ist, und der Fahrer würde das Pedal 190 zum Ausgleich dieses Wegverlusts eine Strecke herunter drücken müssen. Da der Primär- und der Sekundärkolben 204 und 206 jedoch miteinander verbunden sind, wird der Sekundärkolben 206 an dieser Bewegung gehindert und es kommt zu einem relativ geringen Wegverlust bei dieser Art von Ausfall.
Eine beliebige geeignete mechanische Verbindung zwischen dem Primär- und dem Sekundärkolben 204 und 206 kann verwendet werden. Beispielsweise umfasst das rechte Ende des Sekundärkolbens 206 gemäß der schematischen Darstellung in 3 einen sich nach außen erstreckenden Flansch 270, der sich in eine in einer Innenwand 274 des Primärkolbens 204 ausgebildete Nut 272 erstreckt. Die Nut 272 weist eine Breite auf, die mehr als die Breite des Flanschs 270 beträgt, wodurch für eine relativ geringe Bewegungslänge zwischen dem Primär- und dem Sekundärkolben 204 und 206 bezüglich einander gesorgt wird.
Die Bremspedaleinheit 130 umfasst ferner eine Rückstellfeder 286, die den Eingangskolben 202 in die nach rechts verlaufende Richtung vorspannt, wie in 3 zu sehen ist. Eine Eingangsfeder 288 ist um einen in dem Eingangskolben 202 ausgebildeten axialen Schaft 290 herum angeordnet und steht mit einer Scheibe 292, die mit einer in dem rechten Ende des Primärkolbens 212 ausgebildeten Schulter 294 in direktem Kontakt ist, in Eingriff. Der axiale Schaft 290 erstreckt sich in eine Bohrung 296, die in dem rechten Ende des Primärkolbens 212 ausgebildet ist. Ein elastomeres Kissen 298 ist in der Bohrung 296 angeordnet und gelangt mit einem größeren Kopf 300, der an dem Ende des axialen Schafts 290 ausgebildet ist, in Eingriff, wenn der Eingangskolben 210 eine ausreichende Strecke zu dem Primärkolben 212 hin bewegt wird. Das Zusammendrücken des elastomeren Kissens 298 durch den Kopf 300 des Schafts 290 sorgt für die gewünschte Federratenkennlinie. Der größere Kopf 300 ist von der Scheibe 292 und der Schulter 294 mit einem Spalt 302 beabstandet. Es wird angemerkt, dass die Scheibe 292 eigentlich mit der Schulter 294 in Eingriff steht und diese berührt, und nicht von dieser beabstandet ist, wie in der schematischen Darstellung von 3 gezeigt wird. Der sehr geringe Spalt, der zwischen der Scheibe 292 und der Schulter 294 schematisch gezeigt wird, wird zum Zwecke der Übersichtlichkeit gezeigt, so dass die Linien nicht aufeinander gezogen sind. Diese schematische Darstellung gilt für andere Komponenten der Bremspedaleinheit 130, die eigentlich in Kontakt miteinander sind, in der Darstellung jedoch nicht ganz in Kontakt miteinander sind.
Die Bremspedaleinheit 2702 umfasst ferner eine Primärfeder 304, die allgemein zwischen dem Sekundärkolben 206 und dem Primärkolben 204 angeordnet ist. Die Primärfeder 304 ist in der Bohrung 274 angeordnet und steht unter Ausbildung einer Käfigfederanordnungskonfiguration mit einer Haltevorrichtung 306 in Eingriff, wobei sich ein axialer Schaft 308 von dem Boden der Bohrung 274 des Primärkolbens 204 erstreckt. Die Haltevorrichtung 306 wird von einem größeren Kopf 310, der an dem Ende des axialen Schaft 308 ausgebildet ist, gehalten.
Die Bremspedaleinheit 2702 umfasst ferner eine Sekundärfeder 312, die allgemein zwischen dem Sekundärkolben 206 und der unteren Wand 216 der Bohrung 200 angeordnet ist. Die Sekundärfeder 312 ist in einer Bohrung 314, die in dem linken Ende des Sekundärkolbens 206 ausgebildet ist, angeordnet und steht unter Ausbildung einer Käfigfederanordnungskonfiguration mit einer Haltevorrichtung 316 in Eingriff, wobei sich ein axialer Schaft 318 von dem Boden der Bohrung 314 des Sekundärkolbens 206 erstreckt. Die Haltevorrichtung 316 wird von einem größeren Kopf 320, der an dem Ende des axialen Schafts 318 ausgebildet ist, gehalten. Es wird angemerkt, dass der größere Kopf 320 in der Ruhestellung das Ende der Haltevorrichtung 316 berührt, so dass im Wesentlichen kein Spalt dazwischen vorliegt.
Gemäß der Darstellung in 2 kann das Bremssystem 100 ferner einen Drucksensor 330 in Strömungsverbindung mit der Leitung 156 zum Detektieren des Drucks in der Sekundärdruckkammer 214 der Bremspedaleinheit 130 und zum Übertragen des den Druck anzeigenden Signals an das ECU 140 umfassen. Das Bremssystem 100 umfasst ferner einen Drucksensor 332 in Strömungsverbindung mit der Auslassleitung 154 zum Übertragen eines den Druck an dem Ausgang der Stößelanordnung 134 anzeigenden Signals. Das ECU 140 verwendet die Signale von den Drucksensoren 330 und 332 zum Betätigen des Bremssystems 100 bei verschiedenen Bremsereignissen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Bremssystems 100 umfasst die Bremspedaleinheit 130 ein Paar Wegsensoren 340 (einer redundant) zum Erzeugen von Signalen, die die Weglänge und/oder die Wegdauer des Eingangskolbens 202 anzeigen, und Zuführen der Signale zu dem ECU 140.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 5 wird schematisch eine vergrößerte Ansicht der Stößelanordnung 134 dargestellt. Die Stößelanordnung 134 umfasst ein Gehäuse mit einer darin ausgebildeten mehrfach abgestuften Bohrung 400. Es wird angemerkt, dass das Gehäuse in 5 nicht speziell schematisch gezeigt wird, sondern stattdessen die Wände der Bohrung 400 dargestellt werden. Die Bohrung 400 umfasst einen ersten Abschnitt 402 und einen zweiten Abschnitt 404. Ein Kolben 406 ist in der Bohrung 400 verschiebbar angeordnet. Der Kolben 406 umfasst einen größeren Endabschnitt 408, der mit einem einen kleineren Durchmesser aufweisenden mittigen Abschnitt 410 verbunden ist. Der Kolben 406 weist ein zweites Ende 411 auf, das mit einem Kugelrollspindelmechanismus, der allgemein bei 412 angegeben wird, verbunden ist. Der Kugelrollspindelmechanismus 412 ist dahingehend vorgesehen, eine translatorische oder lineare Bewegung des Kolbens 406 entlang einer durch die Bohrung 400 definierten Achse in sowohl einer Vorwärtsrichtung (nach links, wie in 5 zu sehen ist) und einer Rückwärtsrichtung (nach rechts, wie in 5 zu sehen ist) in der Bohrung 400 des Gehäuses zu vermitteln. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst der Kugelrollspindelmechanismus 412 einen Elektromotor, der schematisch und allgemein bei 414 angegeben wird, der mit dem ECU 140 zur Betätigung davon elektrisch verbunden ist. Der Motor 414 treibt eine Spindelwelle 416 drehend an. Der Motor 414 umfasst allgemein einen Stator 415 und einen Rotor 417. Bei der in 5 gezeigten schematischen Ausführungsform sind der Rotor 417 und die Welle 416 integral miteinander ausgebildet. Das zweite Ende 411 des Kolbens 406 umfasst eine Gewindebohrung 420 und wirkt als eine angetriebene Mutter des Kugelrollspindelmechanismus 412. Der Kugelrollspindelmechanismus 412 umfasst mehrere Kugeln 422, die in spiralförmigen Laufbahnen 423, die in der Spindelwelle 416 und der Gewindebohrung 420 des Kolbens 406 ausgebildet sind, gehalten werden, zur Reduzierung von Reibung.
Obgleich ein Kugelrollspindelmechanismus 412 in Bezug auf die Stößelanordnung 134 gezeigt und beschrieben wird, versteht sich, dass andere geeignete mechanische Linearaktuatoren zur Vermittlung einer Bewegung des Kolbens 406 verwendet werden können. Es versteht sich des Weiteren, dass, obgleich der Kolben 406 als die Mutter des Kugelrollspindelmechanismus 412 wirkt, der Kolben 406 so konfiguriert sein könnte, dass er als eine Spindelwelle des Kugelrollspindelmechanismus 412 wirkt. Natürlich wäre die Spindelwelle 416 unter diesen Umständen so konfiguriert, dass sie als eine Mutter mit darin ausgebildeten inneren spiralförmigen Laufbahnen wirkt.
Der Kolben 406 kann Strukturen umfassen, die mit zusammenwirkenden Strukturen, die in dem Gehäuse der Stößelanordnung 134 ausgebildet sind, dahingehend in Eingriff stehen, eine Drehung des Kolbens 406 bei Drehung der Spindelwelle 416 um den Kolben 406 zu verhindern. Beispielsweise kann der Kolben 206 sich nach außen erstreckende Keilverzahnungen oder Nasen 426 (siehe 5) umfassen, die in sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten 428, die in dem Gehäuse der Stößelanordnung 134 ausgebildet sind, angeordnet sind, so dass die Nasen 426 in den Nuten 428 entlang gleiten, während sich der Kolben 406 in der Bohrung 400 bewegt.
Wie nachstehend erörtert wird, ist die Stößelanordnung 134 vorzugsweise so konfiguriert, dass sie der Auslassleitung 154 Druck zuführt, wenn der Kolben 406 entweder in der Vorwärts- oder der Rückwärtsrichtung bewegt wird. Die Stößelanordnung 134 umfasst eine Dichtung 430, die an dem Abschnitt 408 des größeren Endes des Kolbens 406 befestigt ist. Die Dichtung 430 gelangt gleitend mit der zylindrischen Innenfläche des ersten Abschnitts 402 der Bohrung 400 in Eingriff, während sich der Kolben 406 in der Bohrung 400 bewegt. Eine Dichtung 434 und eine Dichtung 436 sind in Nuten befestigt, die in dem zweiten Abschnitt 404 der Bohrung 400 ausgebildet sind. Die Dichtungen 434 und 436 gelangen gleitend mit der zylindrischen Außenfläche des mittigen Abschnitts 410 des Kolbens 406 in Eingriff. Eine erste Druckkammer 440 wird allgemein von dem ersten Abschnitt 402 der Bohrung 400, dem Abschnitt 408 des größeren Endes des Kolbens 406 und der Dichtung 430 definiert. Eine ringförmige zweite Druckkammer 442, die allgemein hinter dem Abschnitt 408 des größeren Endes des Kolbens 406 positioniert ist, wird allgemein von dem ersten und dem zweiten Abschnitt 402 und 404 der Bohrung 400, den Dichtungen 430 und 434 und dem mittigen Abschnitt 410 des Kolbens 406 definiert. Die Dichtungen 430, 434 und 436 können eine beliebige geeignete Dichtungsstruktur aufweisen.
Obgleich die Stößelanordnung 134 auf eine beliebige geeignete Größe und Anordnung konfiguriert sein kann, ist bei einer Ausführungsform die effektive Hydraulikfläche der ersten Druckkammer 440 größer als die effektive Hydraulikfläche der ringförmigen zweiten Druckkammer 442. Die erste Druckkammer 440 weist im Allgemeinen eine effektive Hydraulikfläche, die dem Durchmesser des mittigen Abschnitts 410 des Kolbens 406 (dem Innendurchmesser der Dichtung 434) entspricht, auf, da Fluid durch die Auslassleitung 154 und die Leitungen 443 und 454 umgeleitet wird, wenn der Kolben 406 in der Vorwärtsrichtung vorgetrieben wird. Die zweite Druckkammer 442 weist im Allgemeinen eine effektive Hydraulikfläche, die dem Durchmesser des ersten Abschnitts 402 der Bohrung 400 minus dem Durchmesser des mittigen Abschnitts 410 des Kolbens 406 entspricht, auf. Im Allgemeinen sorgt, wenn die ringförmige Fläche weniger als der Durchmesser des mittigen Abschnitts 410 beträgt, diese Konfiguration dafür, dass bei dem Rückwärtshub, bei dem sich der Kolben 406 rückwärts bewegt, weniger Drehmoment (oder Leistung) von dem Motor 414 zum Aufrechterhalten des selben Drucks wie bei seinem Vorwärtshub erforderlich ist. Neben dem Verbrauch von weniger Leistung kann der Motor 414 auch weniger Hitze während des Rückwärtshubs des Kolbens 406 erzeugen. In Fällen, in denen ein hoher Bremsdruck erwünscht ist, könnte die Stößelanordnung 134 von einem Vorwärtshub zu einem Rückwärtshub betrieben werden. Also kann, während ein Vorwärtshub bei den meisten Bremsenanwendungen verwendet wird, ein Rückwärtsdruckhub eingesetzt werden. Des Weiteren könnte in Fällen, in denen der Fahrer lange auf das Pedal 190 drückt, das Bremssystem 10 dahingehend betrieben werden, den Bremsdruck beizubehalten (anstatt die Stößelanordnung 134 fortlaufend zu bestromen), indem das erste und das zweite Stößelventil 450 und 452 (wie nachstehend erörtert wird) in geschlossene Stellungen gesteuert werden und dann der Motor oder die Stößelanordnung 134 abgestellt wird.
Die Stößelanordnung 134 umfasst vorzugsweise einen Sensor, der schematisch bei 418 gezeigt wird, zum indirekten Detektieren der Position des Kolbens 406 in der Bohrung 400. Der Sensor 418 steht mit dem ECU 140 in Verbindung. Bei einer Ausführungsform detektiert der Sensor 418 die Drehstellung des Rotors 417, in den metallische oder magnetische Elemente eingebettet sein können. Da der Rotor 417 mit der Welle 416 integral ausgebildet ist, entspricht die Drehstellung der Welle 416 der linearen Position des Kolbens 406. Somit kann die Position des Kolbens 406 durch Erfassen der Drehstellung des Rotors 417 über den Sensor 418 bestimmt werden.
Der Kolben 406 der Stößelanordnung 134 umfasst einen Durchgang 444, der darin ausgebildet ist. Der Durchgang 444 definiert einen ersten Kanal 446, der sich durch die zylindrische Außenwand des Kolbens 406 hindurch erstreckt und mit der Sekundärkammer 442 in Strömungsverbindung steht. Der Durchgang 444 definiert des Weiteren einen zweiten Kanal 448, der sich durch die zylindrische Außenwand des Kolbens 406 hindurch erstreckt und mit einem Abschnitt der Bohrung 400, der zwischen den Dichtungen 434 und 436 positioniert ist, in Strömungsverbindung steht. Der zweite Kanal 448 steht mit einer Leitung 449, die mit dem Behälter 136 in Strömungsverbindung steht, in Strömungsverbindung. In der Ruhestellung gemäß der Darstellung in 2 und 5 stehen die Druckkammern 440 und 442 mit dem Behälter 136 über die Leitungen 449, 454 und 443 in Strömungsverbindung. Dies unterstützt die Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Druckminderung am Ausgang der Stößelanordnung 34 und in den Druckkammern 440 und 442 selbst. Nach einer anfänglichen Vorwärtsbewegung des Kolbens 406 aus seiner Ruhestellung bewegt sich der Kanal 448 an der Lippendichtung 434 vorbei, wodurch die Strömungsverbindung der Druckkammern 440 und 442 vom Behälter 136 gesperrt wird, wodurch gestattet wird, dass die Druckkammern 440 und 442 Druck aufbauen, während sich der Kolben 406 weiterbewegt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 umfasst das Bremssystem 100 ferner ein erstes Stößelventil 450 und ein zweites Stößelventil 452. Das erste Stößelventil 450 ist vorzugsweise ein elektromagnetisch betätigtes normalerweise geschlossenes Ventil. Somit befindet sich das erste Stößelventil 450 im stromlosen Zustand in einer geschlossenen Stellung, wie in 2 gezeigt wird. Das zweite Stößelventil 452 ist vorzugsweise ein elektromagnetisch betätigtes normalerweise geöffnetes Ventil. Somit befindet sich das zweite Stößelventil 452 im stromlosen Zustand in einer geöffneten Stellung, wie in 2 gezeigt wird. Ein Rückschlagventil kann in dem zweiten Stößelventil 452 angeordnet sein, so dass, wenn sich das zweite Stößelventil 452 in seiner geschlossenen Stellung befindet, Fluid weiter durch das zweite Stößelventil 452 in der Richtung von der ersten Auslassleitung 454 (von der ersten Druckkammer 440 der Stößelanordnung 134) zu der Auslassleitung 154, die zu den Isolationsventilen 150 und 152 führt, strömen kann. Es wird angemerkt, dass während eines Rückwärtshubs des Kolbens 406 der Stößelanordnung 134 Druck in der zweiten Druckkammer 442 zum Auslass in die Auslassleitung 154 erzeugt werden kann. Das Bremssystem 100 umfasst ferner ein Rückschlagventil 451, das gestattet, dass Fluid in der Richtung von der Leitung 449 (von dem Behälter 136) zu der Leitung 454 und in die erste Druckkammer 440 der Stößelanordnung 134, wie z. B. während eines druckerzeugenden Rückwärtshubs des Kolbens 406, strömt.
Im Allgemeinen werden das erste und das zweite Stößelventil 450 und 452 dahingehend gesteuert, Fluidstrom an den Auslässen der Stößelanordnung 134 zu gestatten und das Ausströmen zu dem Behälter 136 durch die Stößelanordnung 134 zu gestatten, wenn dies gewünscht wird. Beispielsweise wird das erste Stößelventil 450 vorzugsweise während eines normalen Bremsereignisses in seine geöffnete Stellung bestromt. Darüber hinaus wird bevorzugt, dass sowohl das erste als auch das zweite Stößelventil 450 und 452 geöffnet bleiben (wodurch Geräusche während des Betriebs reduziert werden können). Vorzugsweise wird das erste Stößelventil 450 fast immer während eines Zündungszyklus, wenn der Motor läuft, bestromt. Natürlich können das erste und das zweite Stößelventil 450 und 452 absichtlich in ihre geschlossenen Stellungen betätigt werden, wie z. B. während eines druckerzeugenden Rückwärtshubs der Stößelanordnung 134 oder während eines Rückrollsicherungsbremsbetriebs. Das erste und das zweite Stößelventil 450 und 452 befinden sich vorzugsweise in ihren geöffneten Stellungen, wenn der Kolben 406 der Stößelanordnung 134 zur Maximierung der Strömung in seinen Vorwärtshub betrieben wird. Wenn der Fahrer vom Bremspedal 190 geht, bleiben das erste und das zweite Stößelventil 450 und 452 vorzugsweise in ihren geöffneten Stellungen. Unter gewissen Umständen, wie z. B. bei Schlupfregelung und wenn der Fahrer während gesteuerten niedrigen Drücken stark auf das Bremspedal 190 drückt und der Fahrer dann mittendrin vom Bremspedal 190 geht, kann es jedoch wünschenswert sein, das erste und das zweite Stößelventil 450 und 452 in ihre geschlossenen Stellungen zu betätigen. Es wird angemerkt, dass Fluid durch das Rückschlagventil in dem geschlossenen zweiten Stößelventil 452 sowie durch das Rückschlagventil 451 von dem Behälter 136 in Abhängigkeit von der Hubrichtung des Kolbens 406 der Stößelanordnung 134 und dem Zustand des ersten und des zweiten Stößelventils 450 und 452 strömen kann.
Es kann wünschenswert sein, das erste Stößelventil 450 mit einer relativ großen Öffnung dort hindurch in der geöffneten Stellung zu konfigurieren. Eine relativ große Öffnung des ersten Stößelventils 450 unterstützt die Bereitstellung eines leichten Strömungspfads dort hindurch. Das zweite Stößelventil 452 kann mit einer im Vergleich zu dem ersten Stößelventil 450 viel kleineren Öffnung in seiner geöffneten Stellung versehen sein. Ein Grund dafür ist die Unterstützung bei der Verhinderung, dass der Kolben 406 der Stößelanordnung 134 bei einem Ausfallereignis aufgrund des Hindurchschießens von Fluid durch die erste Auslassleitung 454 in die erste Druckkammer 440 der Stößelanordnung 134 rapide rückangetrieben wird, wodurch eine Beschädigung der Stößelanordnung 134 verhindert wird. Da das Strömen des Fluids durch die relativ kleine Öffnung gedrosselt wird, kommt es zu einer Verteilung, da ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt wird. Somit sollte die Öffnung ausreichend klein sein, um ein plötzliches katastrophales Rückantreiben des Kolbens 406 der Stößelanordnung 134 bei Ausfall des Bremssystems 100, wie beispielsweise bei Stromunterbrechung oder -ausfall für den Motor 414 oder relativ hohem Druck in der Auslassleitung 154, zu vermeiden. Die Stößelanordnung 134 kann ein optionales Federglied, wie z. B. eine Federscheibe 419, zur Unterstützung der Abfederung eines derartigen rapiden Rückantriebs des Kolbens 406 umfassen. Die Federscheibe 419 kann des Weiteren die Abfederung des Kolbens 406, der sich mit einer derartigen Geschwindigkeit bewegt, wenn er sich einer Ruhestellung in der Nähe seiner am weitesten eingefahrenen Stellung in der Bohrung 400 nähert, unterstützen. Es wird angemerkt, dass, obgleich sich die Isolationsventile 150 und 152 während eines Stromausfalls in ihre Stellungen gemäß der Darstellung in 2 hin bewegen könnten, das Vorliegen der Federscheibe 419 gestattet, dass die Isolationsventile 150 und 152 kostengünstig mit einem kleineren Elektromagneten hergestellt werden können, wobei sie hydraulisch verriegeln und sich nicht hin- und herbewegen könnten, wodurch dieser rapide Rückantrieb des Kolbens 406 gestattet wird. Die Federscheibe 419 kann auch als ein Parkelement wirken, so dass der Kolben 406 bei einem Rückkehrhub zur Bestimmung seiner Ziel-, Ausgangs- oder Ruhestellung leicht auf die Federscheibe 419 auftreffen kann. Wenn dadurch, dass der Kolben 406 auf die Federscheibe 419 auftrifft, detektiert wird, dass er aufgehört hat, sich zu bewegen, kann die Zielstellung bestimmt werden.
Das erste und das zweite Stößelventil 450 und 452 sorgen für einen offenen parallelen Pfad zwischen den Druckkammern 440 und 442 der Stößelanordnung 134 während normalen Bremsbetriebs (wobei das erste Stößelventil 450 bestromt ist). Obgleich ein einziger offener Pfad ausreichen kann, besteht der Vorteil des Vorhandenseins von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Stößelventil 450 und 452 darin, dass das erste Stößelventil 450 für einen leichten Strömungspfad durch seine relativ große Öffnung hindurch sorgen kann, während das zweite Stößelventil 452 für einen Drosselungsöffnungspfad bei gewissen Ausfallbedingungen (und wenn das erste Stößelventil 450 stromlos in seiner geschlossenen Stellung ist) sorgen kann. Es wird angemerkt, dass anstatt der zwei Stößelventile 450 und 452 ein einziges normalerweise geöffnetes Ventil mit einer relativ großen Öffnung ausreichen könnte, jedoch kann das einzige Ventil einen relativ großen Elektromagneten erfordern und während Stromausfällen könnte sich das einzige Ventil schließen, was eine mögliche Verriegelung der Isolationsventile 150 und 152 verursachen könnte.
Es wird nun der Betrieb des Bremssystems 100 beschrieben. Es wird angemerkt, dass sich die Begriffe „normales Bremsen“ oder „normale Bremsenbetätigung“ allgemein auf ein Bremsereignis, bei dem alle Komponenten des Bremssystems 100 normal funktionieren, beziehen. Darüber liegt bei einem normalen Bremsereignis in dem Bremssystem 100 keine schädigende Undichtigkeit, die den ordnungsgemäßen Betrieb des Bremssystems 100 hindern könnte, vor. 2 und 3 stellen das Bremssystem 100 und die Bremspedaleinheit 130 in ihren Ruhestellungen dar. In diesem Zustand drückt der Fahrer das Bremspedal 190 nicht herunter. Bei einem nicht autonomen Bremsereignis wird das Bremspedal 190 von dem Fahrer des Fahrzeugs heruntergedrückt, wodurch dessen Absicht einer Betätigung des Bremssystems 100 zur Verzögerung des Fahrzeugs angezeigt wird. Das ECU 140 detektiert dieses Bremsereignis durch Signale von den Hubsensoren 340 und auch durch den Drucksensor 330.
Während eines Bremsbetriebs mit normaler Bremsenbetätigung wird der Strom von druckbeaufschlagtem Fluid von der Bremspedaleinheit 130, der durch Herunterdrücken des Bremspedals 190 erzeugt wird, in den Pedalsimulator 132 umgeleitet. Das Simulationsventil 246 wird dahingehend betätigt oder bestromt, Fluid durch das Simulationsventil 246 von der Eingangskammer 210 der Bremspedaleinheit 130 umzuleiten, während der Eingangskolben 202 über das Bremspedal 190 bewegt wird. Es wird angemerkt, dass der Fluidstrom von der Eingangskammer 210 zu dem Behälter 136 unterbrochen wird, sobald sich der Durchgang 224 in dem Eingangskolben 202 an der Lippendichtung 220 vorbei bewegt hat. Während der Eingangskolben 202 Fluiddruck in der Eingangskammer 210 erzeugt, wird das druckbeaufschlagte Fluid in die Druckkammer 235 des Pedalsimulators 132 umgeleitet. Der Druckaufbau in der Druckkammer 235 des Pedalsimulators 132 bewegt den Kolben 232 entgegen der Vorspannung der Federn 236 und 238. Durch das Einfedern der Federn 236 und 238 wird eine Kraftrückmeldung für den Fahrer des Fahrzeugs bereitgestellt, da der Fahrer den Widerstand am Fuß des Fahrers über das Bremspedal 190 verspürt.
Während des Zeitraums der normalen Bremsenbetätigung bleibt das Simulationsventil 246 offen, vorzugsweise in seinem bestromten Zustand. Vorzugsweise wird das Simulationsventil 246 über den gesamten Zeitraum eines Zündzyklus bestromt. Auch während des normalen Bremsbetriebs unter Kraftverstärkungsanwendung werden die Isolationsventile 150 und 152 in Sekundärstellungen bestromt, um den Fluidstrom aus den Leitungen 156 und 158 durch das Isolationsventil 150 bzw. das Isolationsventil 152 zu verhindern. Bei einer Ausführungsform werden die Isolationsventile 150 und 152 über den Zeitraum eines Zündzyklus, wie z. B. wenn der Motor läuft, hinweg bestromt, anstatt ein- und ausgeschalteter Bestromung. Diese konstante Bestromung hilft dabei, Geräusche auf ein Minimum zu reduzieren.
Es wird angemerkt, dass der Primär- und der Sekundärkolben 204 und 206 nicht mit dem Behälter 136 in Strömungsverbindung stehen, da ihre entsprechenden Durchgänge 254 und 264 an den Lippendichtungen 250 und 260 vorbei positioniert sind (im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Bremspedaleinheit 10 des Stands der Technik). Durch die Verhinderung des Fluidstroms durch die Isolationsventile 152 und 150 hindurch werden die Primär- und die Sekundärkammer 212 und 214 hydraulisch verriegelt, wodurch eine weitere Bewegung des Primär- und des Sekundärkolbens 204 und 206 verhindert wird. Somit ist die erforderliche weitere Anfangsbewegung des Bremspedals 190 zum Schließen dieser Kammern, die bei dem Bremspedal 10 des Stands der Technik erforderlich ist, nicht notwendig.
Es ist allgemein wünschenswert, die Isolationsventile 150 und 152 während des Normalbremsmodus bestromt zu halten, um ein möglicherweise erforderliches Ablassen von Fluid in den Behälter 136 durch die Stößelanordnung 134 sicherzustellen. Gemäß der Darstellung in 5 umfasst der Kolben 406 der Stößelanordnung 134 den darin ausgebildeten Durchgang 444 zum Gestatten dieses Ablassens. Bei einer Ausfallbedingung, bei der die Isolationsventile 150 und 152 nicht bestromt werden können (wie z. B. einem Stromausfall oder einem Ausfall des ECU 140), kann jedoch Fluid von den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d weiter über die Leitungen 156 und 158 und durch die Bremspedaleinheit 134 abgelassen werden, wenn der Druck in der Sekundär- und der Primärkammer 214 und 212 eine vorbestimmte Druckhöhe überschreitet. Bei einer Ausführungsform beträgt die vorbestimmte Druckhöhe etwa 0,65 bar, was ausreicht, um den Primär- und den Sekundärkolben 204 und 206 in die nach rechts verlaufende Richtung zu bewegen, so dass die Durchgänge 254 und 264 rechts von der Lippendichtung 250 bzw. der Lippendichtung 260 liegen. In dieser Stellung kann Fluid von der Primär- und der Sekundärkammer 212 und 214 über die Leitung 265 bzw. die Leitung 266 in den Behälter 136 strömen. Die erforderliche Überschreitung der vorbestimmten Druckhöhe, z. B. 0,65 bar, ist im Allgemeinen nur bei gewissen Ausfallbedingungen erforderlich. Bei einer Ausfallbedingung, bei der der Fahrer keinen Druck an das Bremspedal 190 anlegt, kann dieser geringe Druck (beispielsweise etwa 0,65 bar) eine leichte Bremsung an einer oder mehreren der Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d bewirken, bis eine Volumenzunahme bei dem Bremsfluid aufgrund dessen Erhitzung den Druckanstieg ausgleicht, wodurch der Primär- und der Sekundärkolben 204 und 206 an eine Position bewegt werden, die das Ablassen durch die Bremspedaleinheit 130 gestattet. Es hat sich herausgestellt, dass diese geringfügige Bremsenbetätigung und Erhitzung keine übermäßigen Bremswirkungsschwundprobleme an den Radbremsen verursacht.
Bei einer normalen Bremsenbetätigung, während der Pedalsimulator 132 durch Herunterdrücken des Bremspedals 190 betätigt wird, betreibt das ECU 140 das Bremssystem 100 dahingehend, für eine Betätigung der Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d zu sorgen. Das ECU 140 betätigt und reguliert die Stößelanordnung 134 dahingehend, Druck für die Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d basierend auf den Informationen von den Hubsensoren 340, die der Absicht des Fahrers entsprechen, bereitzustellen. Die Stößelanordnung 134 wird dahingehend betrieben, den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d Druckhöhen entsprechend der Absicht des Fahrers zuzuführen. Das ECU 140 kann auch Informationen von dem Drucksensor 332, der allgemein am Ausgang der Stößelanordnung 134 positioniert ist, zum dahingehenden Regulieren des Motors 414 der Stößelanordnung 134, eine gewünschte Druckhöhe in der Auslassleitung 54 zu erzielen, verwenden.
Zum Betrieb der Stößelanordnung 134 betätigt das ECU 140 den Motor 414 dahingehend, die Spindelwelle 416 in einer ersten Drehrichtung zu drehen. Die Drehung der Spindelwelle 416 in der ersten Drehrichtung bewirkt, dass sich der Kolben 406 in der Vorwärtsrichtung (bei Betrachtung von 2 und 5 nach links) vorschiebt. Die Bewegung des Kolbens 406 bewirkt einen Druckanstieg in der ersten Druckkammer 440 und das Strömen von Fluid aus der ersten Druckkammer 440 und in die Leitung 454. Fluid kann über das geöffnete erste und zweite Stößelventil 450 und 452 in die Auslassleitung 154 strömen. Es wird angemerkt, dass gestattet wird, dass Fluid über die Leitung 443 in die zweite Druckkammer 442 strömt, während sich der Kolben 406 in der Vorwärtsrichtung vorschiebt. Druckbeaufschlagtes Fluid aus der Auslassleitung 154 wird durch das Isolationsventil 150 bzw. das Isolationsventil 152 in die Leitungen 160 und 162 geleitet. Das druckbeaufschlagte Fluid aus den Leitungen 160 und 162 kann durch geöffnete Beaufschlagungsventile 170, 174, 178 und 182 zu den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d geleitet werden, während die Ablassventile 172, 176, 180 und 184 geschlossen bleiben. Es wird angemerkt, dass das erste Stößelventil 450 während eines normalen Bremsereignisses in seine geöffnete Stellung bestromt wird, so dass sowohl das erste als auch das zweite Stößelventil 450 und 452 geöffnet sind. Das Stößelventil 450 kann über den Zeitraum eines Zündzyklus hinweg bestromt werden.
Wenn der Fahrer vom Bremspedal 190 geht bzw. dieses freigibt, kann das ECU 140 den Motor 414 dahingehend betreiben, die Spindelwelle 416 in der zweiten Drehrichtung zu drehen, wodurch bewirkt wird, dass der Kolben 406 zurückgezogen wird, wobei das Fluid aus den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d gezogen wird. Die Geschwindigkeit und die Strecke des Zurückziehens des Kolbens 406 basiert auf den Anforderungen des Fahrers, der das Bremspedal 190 freigibt, in Zusammenarbeit mit dem Sensor 418. Wenn der Fahrer natürlich das Bremspedal 190 rapide freigibt, kann die Stößelanordnung 134 dahingehend betrieben werden, solch einen unverzüglichen Druckabfall zu vermeiden. Unter gewissen Bedingungen, wie z. B. bei einem Schlupfregelungereignis ohne Kraftverstärkung, kann das druckbeaufschlagte Fluid von den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d den Rückantrieb des Kugelrollspindelmechanismus 412, wodurch der Kolben 406 zurück in seine Ruhestellung bewegt wird, unterstützen. Es wird angemerkt, dass, wenn der Fahrer das Bremspedal 190 freigibt, das erste und das zweite Stößelventil 450 und 452 vorzugsweise während eines Schlupfregelungereignisses ohne Kraftverstärkung in ihren geöffneten Stellungen bleiben.
Während eines Bremsereignisses kann das ECU 140 auch selektiv die Beaufschlagungsventile 170, 174, 178 und 182 bzw. die Auslassventile 172, 176, 180 und 184 dahingehend betätigen, den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d eine Solldruckhöhe zuzuführen. Diese selektive Betätigung der Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d kann selbst der Fahrerabsicht gemäß der Erfassung von den Hubsensoren 340 entgegenstehen. Beispielsweise kann das ECU 140 das Bremssystem 100 während ABS, DRP, TC, VSC, regenerativem Bremsen und/oder Ereignissen von autonomem Bremsen durch allgemeinen Betrieb der Stößelanordnung 134 zusammen mit selektiver Betätigung der Beaufschlagungsventile 170, 174, 178 und 182 und der Auslassventile 172, 176, 180 und 184 steuern. Unter gewissen Fahrbedingungen kommuniziert das ECU 140 mit einem Antriebsstrangsteuermodul (nicht gezeigt) und anderen zusätzlichen Bremssteuerungen des Fahrzeugs zur Bereitstellung von koordiniertem Bremsen während dieser erweiterten Bremssteuerschemata (z. B. unter anderem ABS, Antriebs-Schlupf-Regelung (TC), Fahrstabilitätsregelung (VSC) und Vermischung mit regenerativem Bremsen).
In einigen Situationen, wie z. B. eine relativ hohe Bremsdruckanforderung oder ein längeres Schlupfregelungereignis, kann der Kolben 406 der Stößelanordnung 134 seine volle Hublänge in der Bohrung 400 des Gehäuses erreichen und es wird die Zuführung von noch mehr Verstärkungsdruck zu den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d gewünscht. Die Stößelanordnung 134 ist eine zweifach wirkende Stößelanordnung, so dass sie dazu konfiguriert ist, der Auslassleitung 154 auch Verstärkungsdruck zuzuführen, wenn der Kolben 406 eine Hubbewegung nach hinten (nach rechts) oder in einer Rückwärtsrichtung durchführt. Dies ist vorteilhaft gegenüber einer herkömmlichen Stößelanordnung, bei der es zunächst erforderlich ist, dass der Kolben in seine Ruhe- oder eingezogene Stellung zurückgebracht wird, bevor sie den Kolben wieder zur Erzeugung von Druck in einer einzigen Druckkammer vorschieben kann. Wenn der Kolben 406 beispielsweise seinen vollen Hub erreicht hat und noch immer weiterer Verstärkungsdruck gewünscht wird, wird das zweite Stößelventil 452 in seine geschlossenen Rückschlagventilstellung bestromt. Das erste Stößelventil 450 ist stromlos in seiner geschlossenen Stellung. Das ECU 140 betätigt den Motor 414 dahingehend in einer zweiten Drehrichtung, die zur ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, die Spindelwelle 416 in der zweiten Drehrichtung zu drehen. Die Drehung der Spindelwelle 416 in der zweiten Drehrichtung bewirkt, dass sich der Kolben 406 in der Rückwärtsrichtung (bei Betrachtung von 2 und 5 nach rechts) zurückzieht oder bewegt. Die Bewegung des Kolbens 406 verursacht einen Druckanstieg in der zweiten Druckkammer 442 und das Strömen von Fluid aus der zweiten Druckkammer 442 heraus und in die Leitung 443 und die Auslassleitung 154. Druckbeaufschlagtes Fluid aus der Auslassleitung 154 wird durch die Isolationsventile 150 und 152 in die Leitungen 160 und 162 geleitet. Das druckbeaufschlagte Fluid aus den Leitungen 160 und 162 kann durch die geöffneten Beaufschlagungsventile 170, 174, 178 und 182 zu den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d geleitet werden, während die Auslassventile 172, 176, 180 und 184 geschlossen bleiben.
Ähnlich wie bei einem Vorwärtshub des Kolbens 406 kann das ECU 140 auch selektiv die Beaufschlagungsventile 170, 174, 178 und 182 und die Auslassventile 172, 176, 180 und 184 zum Zuführen einer Solldruckhöhe zu den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d betätigen. Wenn der Fahrer während eines druckbeaufschlagten Rückwärtshubs der Stößelanordnung 134 komplett vom Bremspedal 190 geht oder dieses freigibt, werden das erste und das zweite Stößelventil 450 und 452 vorzugsweise in ihre geöffneten Stellungen betätigt, wie oben beschrieben wird, obgleich es im Allgemeinen auch ausreichen würde, wenn nur eines der Ventile 450 und 452 geöffnet ist. Es wird angemerkt, dass die ideale Situation beim Wechseln aus dem Schlupfregelungereignis darin bestünde, dass die Position des Kolbens 406 und das verdrängte Volumen in der Stößelanordnung 134 fast exakt mit den gegebenen Drücken und Fluidvolumina in den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d korrelieren. Wenn die Korrelation jedoch nicht exakt ist, kann Fluid aus dem Behälter 136 über das Rückschlagventil 451 in die Kammer 440 der Stößelanordnung 134 gesaugt werden. Zum Entleeren der Stößelanordnung 134 kann Fluid durch den Kanal 448 zu dem Behälter 136 strömen.
Im Falle eines Stromverlusts für Teile des Bremssystems 100 wird für ein manuelles Durchdrücken oder eine manuelle Betätigung gesorgt, so dass die Bremspedaleinheit 130, die von dem Fahrer über das Bremspedal 190 betrieben wird, der Primärauslassleitung 158 und der Sekundärauslassleitung 156 Fluid mit relativ hohem Druck zuführen kann. Also beziehen sich die Begriffe „manuelles Durchdrücken“ oder „ein Ereignis oder Modus von manuellem Durchdrücken“ auf die Situation, in der das Bremspedal 190 zur Betätigung der Bremspedaleinheit 130 heruntergedrückt wird und mindestens ein Teil des Bremssystems 100 nicht ordnungsgemäß funktioniert oder es in dem Bremssystem 100 zu einer schädigenden Undichtigkeit gekommen ist. Es wird angemerkt, dass der Pedalsimulator 132 während eines Ereignisses von manuellem Durchdrücken nicht wie normalerweise beabsichtigt verwendet wird.
Während eines Stromausfalls kann der Motor 2414 der Stößelanordnung 134 aufhören zu funktionieren, wodurch kein druckbeaufschlagtes Hydraulikbremsfluid aus der Stößelanordnung 134 zu der Auslassleitung 154 erzeugt wird. Während des Stromausfalls kann das ECU 140 auch nicht betriebsbereit sein und kann nicht in der Lage sein, die Stößelanordnung 134 oder die Elektromagnetventile des Bremssystems 100 zu betätigen. In dieser Situation bewegen sich die Isolationsventile 150 und 152 dahingehend in ihre stromlosen Stellungen hin (oder bleiben in diesen), Fluidstrom von den Leitungen 156 und 158 zu den Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d zu gestatten. Das Pedalsimulatorventil 246 bewegt sich dahingehend in seine stromlose geschlossene Stellung hin (oder bleibt in dieser), das Strömen von Fluid aus der Eingangskammer 210 zu dem Pedalsimulator 132 zu verhindern. Das Schließen der Leitung 218 zum Pedalsimulator 132 unterstützt beim Bewirken, dass die Eingangskammer 210 hydraulisch verriegelt wird. Während der Anwendung von manuellem Durchdrücken schieben sich der Eingangskolben 202, der Primärkolben 204 und der Sekundärkolben 206 nach links vor, wenn der Fahrer weiter auf das Bremspedal 190 drückt, wie in 2 und 3 zu sehen ist. Dieses Vorschieben bewirkt, dass sich der Durchgang 224 an der Dichtung 220 vorbei bewegt, um einen Fluidstrom von den Fluidkammern 210 zu dem Behälter 136 zu verhindern. Fluid strömt von der Primär- und der Sekundärkammer 212 und 214 in die Leitung 158 bzw. die Leitung 156 zum Betätigen der Radbremsen 120a, 120b, 120c und 120d.
Unter nun erfolgender erneuter Bezugnahme auf 3 umfasst die Bremspedaleinheit 130 verschiedene Merkmale, die gegenüber der Bremspedaleinheit 10 des Stands der Technik von 1 Vorteile aufweisen. Ein Vorteil ist die geringere Kraftanforderung zum Betätigen der Bremspedaleinheit 130 im Vergleich zur Betätigung der Bremspedaleinheit 10. Die Bremspedaleinheit 10 umfasst Federn darin mit höheren Vorspannkraftwerten im Vergleich zur Bremspedaleinheit 130. Die höheren Federvorspannungswerte sind für den ordnungsgemäßen Betrieb der Bremspedaleinheit 10 nötig. Es ist bekannt, dass die Rückstellfeder 58 der Bremspedaleinheit 10 einen Vorspannkraftwert von etwa 40 N (Newton) aufweist. Die Eingangs-, die Primär- und die Sekundärfederanordnung 52, 54 und 56 weisen Vorspannkraftwerte von 100 N, 75 N bzw. 50 N auf. Für eine bevorzugte Ausführungsform der Bremspedaleinheit 130 weist die Rückstellfeder 286 jedoch einen Vorspannkraftwert von etwa 45 N auf, und die Eingangs-, die Primär- und die Sekundärfeder 288, 304 und 312 weisen einen Vorspannkraftwert von etwa 5 N, 80 N bzw. 55 N auf. Die Vorspannungswerte geben allgemein die erforderliche Kraft, die zum Herbeiführen des Beginns des Durchfederns der Feder auf die Feder wirkt, an. Es versteht sich, dass diese Werte lediglich einige Beispiele gewünschter Ausführungsformen der Bremspedaleinheit 130 angeben und nicht zur Beschränkung der hier offenbarten Erfindung herangezogen werden sollen. Es wird des Weiteren angemerkt, dass allgemein jede der Dichtungen der Bremspedaleinheiten 10 und 130 etwa 7 N Nennreibungskräfte bereitstellen, die überwunden werden müssen.
Da der Primär- und der Sekundärkolben 204 und 206 der Bremspedaleinheit 130 im Vergleich zu der Bremspedaleinheit 10 nicht in eine entleerte Stellung bezüglich einer Absperrung zum Behälter 136 bewegt werden müssen, ermöglicht diese Konstruktion die Verringerung der von dem Fahrer angeforderten Kraft, die zur Herbeiführung einer Bewegung auf das Bremspedal 190 wirkt.
Aufgrund einer Toleranzensummierung bei der Herstellung und Montage der verschiedenen Komponenten der Bremspedaleinheiten 10 und 130 ist es zur ordnungsgemäßen Ausrichtung der Kolben in der Bohrung der Bremspedaleinheiten 10 und 130 wünschenswert, beim Design Spalte zwischen einigen Komponenten einzuarbeiten, während zwischen anderen Komponenten für Kontakt oder keine Spalte gesorgt wird. Das Vorsehen von Konstruktionsaspekten für Spalte und Kontakte kann auch bei der Bestimmung der Vorspannfederkräfte in den Bremspedaleinheiten 10 und 130 helfen. Beispielsweise wird durch Eliminieren eines Spalts 90 (der in 1 in der Bremspedaleinheit 10 gezeigt wird) von der Konstruktion der Bremspedaleinheit 130 die Sicherstellung der Ausrichtung der Durchgänge 254 und 264 des Primär- und des Sekundärkolbens 204 und 206 unterstützt. Da ein Spalt 90 bei der Bremspedaleinheit 130 eliminiert ist, kann es wünschenswert sein, den Spalt 302 (oben beschrieben) dahingehend einzubeziehen, jegliche Herstellungstoleranzen bei der Montage der Komponenten und Federn der Bremspedaleinheit 130 in ihrem Gehäuse auszugleichen. Bei der Konstruktion der Bremspedaleinheit 130 werden in der Regel zunächst die gewünschten Federkräfte und Dichtungsreibungen bestimmt und dann können die Position und Beabstandung der gewünschten Spalte entsprechend berechnet werden. Da der Spalt 302 der Feder 288 mit der niedrigsten Vorspannkraft (5 N) zugeordnet ist, ist die Einfederung dieser Feder 288 während der Anfangsbetätigung der Bremspedaleinheit 130 vorteilhafterweise relativ gering.
Alle drei Kolben (der Eingangskolben 14, der Primärkolben 16 und der Sekundärkolben 18) der Bremspedaleinheit 10 werden allgemein gleichzeitig von dem Behälter abgeschnitten, wenn sich alle drei Kolben wie bei Betrachtung von 1 nach links bewegen. Im Gegensatz dazu erfordert lediglich der Eingangskolben 202 der Bremspedaleinheit 130 eine Anfangsbewegung, damit das Abschneiden von dem Behälter 136 erfolgt. Durch das Eliminieren der Bewegung des Primär- und des Sekundärkolbens 204 und 206 der Bremspedaleinheit 130 wird die von dem Fahrer erforderliche Kraft während des Anfangsbetriebs der Bremspedaleinheit 130 im Vergleich zu der Bremspedaleinheit 10 reduziert.
Ein weiterer Unterschied zwischen den Bremspedaleinheiten 130 und 10 besteht darin, dass die Bremspedaleinheit 10 eine redundante Dichtung 36 neben einer Dichtung 34 umfasst. Die redundante Dichtung 36 unterstützt die Verhinderung des Auftretens von geringfügigem Fluidaustritt aus der Bremspedaleinheit 10 neben dem Eingangskolben 14 und der Öffnung der Bohrung des Gehäuses. Aufgrund des Eliminierens einer redundanten Dichtung von der Bremspedaleinheit 130 kann eine Dichtungsschnittstelle (nicht gezeigt) an dem Ende der Bohrung 200 des Gehäuses der Bremspedaleinheit 130 dazu verwendet werden, jegliches Fluid, das an der Dichtung 222 vorbeigeht, einzufangen. Die Dichtungsschnittstelle kann einen optionalen Schwamm (nicht gezeigt) umfassen und von einer Haltevorrichtung oder Abdeckung abgedeckt werden. Obgleich das Hinzufügen einer redundanten Dichtung 36 der Unterstützung der Verhinderung von Fluidaustritt dienen kann, wird durch das Hinzufügen der redundanten Dichtung 36 der Dichtungsreibungswiderstand erhöht, wodurch die Kraft, die zur Herbeiführung einer Bewegung des Eingangskolbens 14 erforderlich ist, erhöht wird. Das Hinzufügen der redundanten Dichtung 36 erfordert des Weiteren das Hinzufügen von zusätzlichen Federkräften zur Überwindung dieses Reibungswiderstands, wodurch die Kraft, die zur Herbeiführung einer Bewegung des Eingangskolbens 14 erforderlich ist, weiter erhöht wird.
Es wird nun der Betrieb bei einem Ereignis mit allgemein geringer Bremsung unter Vergleich der Unterschiede zwischen der Bremspedaleinheit 10 des Stands der Technik und der Bremspedaleinheit 130 in Bezug darauf, wie der Fahrer des Fahrzeugs das Bremspedal verspürt, beschrieben. Wie aus dem Diagramm von 6 zu sehen ist, ergeben die Struktur- und Betriebsunterschiede zwischen der Bremspedaleinheit 10 und der Bremspedaleinheit 130 (wie oben erörtert) allgemein eine reduzierte Pedalkraft für die Bremspedaleinheit 130 im Vergleich zu der Bremspedaleinheit 10 des Stands der Technik.
6 veranschaulicht grafische Darstellungen von Betätigung mit niedrigem Pedalweg und von Freigabeereignis eines normalen Bremsereignisses für die Bremspedaleinheiten 10 und 130. Insbesondere zeigt die grafische Darstellung Pedalkraft als Funktion von Pedalweg. Der Pedalweg entspricht direkt dem Hub der Eingangskolben 14 und 202 in der Bremspedaleinheit 10 bzw. der Bremspedaleinheit 130. Wie oben beschrieben wird, bewirkt eine Bewegung des Bremspedals 190 eine Bewegung des jeweiligen Eingangskolbens (14 oder 202) über den Gestängearm 208 des Bremspedals 190. Es wird angemerkt, dass die numerischen Daten für Pedalwegbetätigung und Freigabeereignis gemäß der Darstellung in 6 in Verbindung mit einem Bremspedal mit einem Pedalverhältniswert von etwa 3,8 verwendet werden. Die Reaktionskräfte von dem Eingangskolben sorgen für eine Rückmeldung, die von dem Fuß des Fahrers vernommen wird, wenn der Fahrer das Bremspedal 190 betätigt. Eine gestrichelte Linie 500 ist dem Betrieb der Bremspedaleinheit 130 von 3 und des Pedalsimulators 132 von 4 zugeordnet. Eine durchgezogene Linie 510 ist der Bremspedaleinheit 10 des Stands der Technik von 1 und einem jeweiligen Pedalsimulator, wie z. B. jenem, der dem Pedalsimulator 132 ähnelt, zugeordnet. 6 stellt eine angemessene grafische Darstellung bereit, die die Unterschiede zwischen den Bremspedaleinheiten 10 und 130 aufzeigt. Es versteht sich jedoch, dass diese Werte lediglich ein Beispiel für ein Bremsereignis der Bremspedaleinheiten 10 und 130 zum Zwecke der Beschreibung sind und nicht zur Beschränkung der hier offenbarten Erfindung herangezogen werden sollen.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf die durchbrochene oder gestrichelte Linie 500, die der Bremspedaleinheit 130 zugeordnet ist, entspricht eine Anfangsvorspannkrafteingabe, die durch einen nahezu vertikalen Pfad 500a angezeigt wird, allgemein der Kraft, die zum Überwinden der verschiedenen Vorspannanforderungen der Federn in der Bremspedaleinheit 130 sowie Überwinden verschiedener Reibungskräfte, die von den verschiedenen Dichtungen der Bremspedaleinheit 130 ausgeübt werden, erforderlich ist. Für das in 6 dargestellte Beispiel beträgt die Kraft, mit der diese Kräfte überwunden werden, etwa 16,8 N. Dies ergibt sich durch Addieren der Vorspannfederkraft von 45 N der Rückstellfeder 286, der Vorspannfederkraft von 5 N der Eingangsfeder 288, der Nennreibungskräfte von jeweils etwa 7 N für die Dichtungen 220 und 22s des Eingangskolbens 202 und dann Dividieren durch den Pedalverhältniswert von etwa 3,8 unter Erhalt von etwa 16,8 N.
Sobald die Vorspannkraft von etwa 16,8 N überwunden ist, beginnt der Eingangskolben 202, sich zu einer derartigen Position zu bewegen, dass sich der Durchgang 224 gerade so an der Lippendichtung 220 vorbei bewegt, wie durch den geneigten Pfad 500b angezeigt wird. Es wird angemerkt, dass sich der Primär- und der Sekundärkolben 204 und 206 während des Pfads 500b nicht bewegen (im Gegensatz zur Bremspedaleinheit 10). Der allmähliche Anstieg entlang dem Pfad 500b berücksichtigt allgemein die Federrate der einfedernden Rückstellfeder 286 und Eingangsfeder 288. Im Hinblick auf die grafischen Darstellungen von 6 kann angenommen werden, dass alle Federn dieselbe Federrate, wie z. B. in etwa 2 N/m, haben.
Sobald sich der Durchgang 224 des Eingangskolbens 202 gerade so an der Lippendichtung 220 vorbei bewegt hat und die Strömungsverbindung der Eingangskammer 210 mit dem Behälter 136 abgeschnitten wurde, wie am Ende des geneigten Pfads 500b angezeigt wird, ist eine weitere Kraft zum Überwinden der Vorspannkräfte der ersten und der zweiten Feder 236 und 238 des Pedalsimulators 132 und Überwinden der Dichtungsreibung der Dichtungen in dem Pedalsimulator 132 erforderlich. Dies wird durch den nahezu vertikalen Pfad 500c dargestellt. Bei einer ausreichenden weiteren Kraft, im Allgemeinen bei etwa 20 N, bewegt sich der Eingangskolben 202 weiter (und federt die Eingangsfeder 288 ein und betätigt den Pedalsimulator 132), wie durch einen geneigten Pfad 500d dargestellt wird, bis der Fahrer die Beaufschlagungskraft auf das Bremspedal 190 einstellt, wie durch dieses Beispiel in 6 dargestellt wird. Es wird angemerkt, dass die Hublänge (etwa 15 mm) im Allgemeinen keine Rolle spielt, wenn der Fahrer mit der Freigabe des Bremspedals 190 beginnt, und diese grafische Darstellung wird lediglich zu Veranschaulichungszwecken einer Betätigung mit relativ niedrigem Pedalweg verwendet. Während des Pfads 500d wird der Pedalsimulator 132 betätigt und sein Kolben 232 wird darin bewegt, wodurch die erste und die zweite Feder 236 und 238 eingefedert werden. Die Pfade 500e, 500f und 500g stellen die Freigabe des Bremspedals 190 durch den Fahrer zurück zu einem Ruhezustand dar. Der nahezu vertikale Abfall des Pfads 500e stellt die Richtungsänderung und die damit in Zusammenhang stehende Änderung der Dichtungsreibung des Eingangskolbens 202 und des Pedalsimulators 132 dar.
Unter nun erfolgender Bezugnahme auf die durchgezogene Linie 510, die der Bremspedaleinheit 10 zugeordnet ist, entspricht eine Anfangsvorspannkrafteingabe, die durch einen nahezu vertikalen Pfad 510a angezeigt wird, allgemein der Kraft, die zum Überwinden der verschiedenen Vorspannanforderungen der Federn in der Bremspedaleinheit 10 sowie Überwinden verschiedener Reibungskräfte, die von den verschiedenen Dichtungen der Bremspedaleinheit 10 ausgeübt werden, erforderlich ist. Im Vergleich zu der Bremspedaleinheit 130 ist eine höhere Kraft erforderlich, da alle drei Kolben (der Eingangskolben 14, der Primärkolben 16 und der Sekundärkolben 18) nun bewegt werden müssen, bis ihre jeweiligen Durchgänge 38, 44 bzw. 50 versperrt sind. Für das in 6 dargestellte Beispiel beträgt die Kraft, mit der diese Kräfte überwunden werden, etwa 36,6 N. Dies ergibt sich durch Addieren der Vorspannfederkraft von 40 N der Rückstellfeder 58, der Vorspannfederkraft von 50 N der Sekundärfeder 56, der Nennreibungskräfte von jeweils etwa 7 N für alle Dichtungen 32, 24, 26, 40, 42, 46 und 48 und dann Dividieren durch den Pedalverhältniswert von etwa 3,8 unter Erhalt von etwa 36,6 N.
Sobald die Vorspannkraft von etwa 36,6 N überwunden ist, beginnen alle drei Kolben (der Eingangskolben 14, der Primärkolben 16 und der Sekundärkolben 18), sich zu ihren jeweiligen Positionen zu bewegen, in denen die Strömungsverbindung mit dem Behälter abgeschnitten wird. Insbesondere bewegen sich die Durchgänge 38, 44 und 50 an den Lippendichtungen 32, 40 und 46 vorbei, wie durch den geneigten Pfad 510b angezeigt wird. Der allmähliche Anstieg entlang dem Pfad 510b berücksichtigt allgemein die Federrate der einfedernden Rückstellfeder 58 und Sekundärfeder 56. Der allmähliche Anstieg entlang dem Pfad 510b ist ähnlich Pfad 500b.
Sobald sich die Durchgänge 38, 44 und 50 an den Lippendichtungen 32, 40 und 46 vorbei bewegt haben, wie an dem Ende des geneigten Pfads 510b angezeigt wird, ist eine weitere Kraft zum Überwinden der Vorspannkräfte der Federn des Pedalsimulators 132 und der Eingangsfeder 288 der Bremspedaleinheit 130 erforderlich, wie durch den nahezu vertikalen Pfad 510c dargestellt wird. Bei einer ausreichenden weiteren Kraft, im Allgemeinen bei etwa 44 N, bewegt sich der Eingangskolben 14 weiter (und federt die Eingangsfeder 52 ein und betätigt den Pedalsimulator), wie durch einen geneigten Pfad 510d dargestellt wird, bis der Fahrer die Beaufschlagungskraft auf das Bremspedal einstellt. Während des Pfads 510d wird der Pedalsimulator betätigt.
Bei Freigabe sind die Pfade 510e und 510f ähnlich den Pfaden 500e und 500f bis etwa 5,7 mm, wenn das Fluid aus dem Pedalsimulator geleert ist und alle drei Kolben (der Eingangskolben 14, der Primärkolben 16 und der Sekundärkolben 18) ihre Bewegung zurück zu ihren Ruhestellungen beginnen, wie durch den Pfad 510g dargestellt wird. Die Bewegung der drei Kolben zurück zu ihren Ruhestellungen wird durch den Pfad 510h angezeigt, und die Rückkehr zu einem Ruhezustand wird durch den Pfad 510i dargestellt.
Wie aus dem Diagramm von 6 zu sehen ist, sorgen die Unterschiede zwischen den Bremspedaleinheiten 10 und 130 allgemein für eine reduzierte Pedalkraftanforderung für die Bremspedaleinheit 130 im Vergleich zu der Bremspedaleinheit 10. Die Eingangskolbenfeder 52 (100 N Vorspannung) der Bremspedaleinheit 10 weist einen größeren Vorspannungswert als die Eingangskolbenfeder 288 (5 N Vorspannung) der Bremspedaleinheit 130 auf, da die Feder 52 während der Anfangsbewegung des Primär- und des Sekundärkolbens 16 und 18 bei gleichzeitigem Abschneiden eingesetzt wird. In Bezug auf die Bremspedaleinheit 130 wird die Eingangsfeder 288 nicht zum Bewegen des Primär- und des Sekundärkolbens 204 und 206 verwendet. Die Eingangsfeder 288 kann eine viel geringere Kraft, die auf den Primär- und den Sekundärkolben 204 und 206 einwirkt, bereitstellen zur Verhinderung von Bewegungen, die durch Rütteln oder Bewegung des Fahrzeugs verursacht werden, wodurch der Hub bei der nächsten Bremsenbetätigung nach einer ungewollten Bewegung der Kolben in der Bremspedaleinheit 130 abgeschnitten würde.
Unter Bezugnahme auf die verschiedenen Ventile des Bremssystems 10 beziehen sich die Begriffe „betreiben“ oder „Betreiben“ (oder „betätigen“, „bewegen“, „positionieren“), die hier (einschließlich der Ansprüche) verwendet werden, möglicherweise nicht zwangsläufig auf das Bestromen des Elektromagneten des Ventils, sondern beziehen sich stattdessen auf das Versetzen des Ventils in eine gewünschte Stellung oder einen gewünschten Ventilzustand oder das Gestatten davon. Beispielsweise kann ein elektromagnetisch betätigtes normalerweise geöffnetes Ventil in eine geöffnete Stellung betrieben werden, indem einfach gestattet wird, dass das Ventil in seinem stromlosen normalerweise geöffneten Zustand bleibt. Das Betreiben des normalerweise geöffneten Ventils in eine geschlossene Stellung kann das dahingehende Bestromen des Elektromagneten, innere Strukturen des Ventils zum Sperren oder Verhindern des Strömens von Fluid dort hindurch zu bewegen, umfassen. Somit sollte der Begriff „Betreiben“ weder so aufgefasst werden, dass er das Bewegen des Ventils in eine andere Stellung bedeutet, noch dass er stets das Bestromen eines zugehörigen Elektromagneten des Ventils bedeutet.
Das Prinzip und der Betriebsmodus der vorliegenden Erfindung sind in ihrer bevorzugten Ausführungsform erläutert und dargestellt worden. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung anders als speziell erläutert und dargestellt in die Praxis umgesetzt werden kann, ohne ihren Gedanken oder Schutzumfang zu verlassen.

Claims

Bremspedaleinheit, die mit einem Bremspedal verbunden und selektiv mit einem Fluidbehälter in Strömungsverbindung steht, wobei die Bremspedaleinheit Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das eine darin ausgebildete Bohrung definiert; einen Eingangskolben, der verschiebbar in der Bohrung angeordnet ist, wobei der Eingangskolben mit dem Bremspedal verbunden ist, so dass eine Betätigung des Bremspedals eine Bewegung des Eingangskolbens in der Bohrung des Gehäuses der Bremspedaleinheit bewirkt, und wobei die Bremspedaleinheit so definiert ist, dass sie sich in einer Ruhestellung befindet, wenn das Bremspedal nicht betätigt wird, wodurch eine Bewegung des Eingangskolbens bewirkt wird; einen Primärkolben, der zur Druckbeaufschlagung einer Primärkammer verschiebbar in der Bohrung angeordnet ist; einen Primärdurchgang, der die Strömungsverbindung zwischen der Primärkammer und dem Behälter gestattet, wobei Fluidstrom durch den Primärdurchgang gesperrt ist, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet; einen Sekundärkolben, der zur Druckbeaufschlagung einer Sekundärkammer verschiebbar in der Bohrung angeordnet ist; und einen Sekundärdurchgang, der die Strömungsverbindung zwischen der Sekundärkammer und dem Behälter gestattet, wobei Fluidstrom durch den Sekundärdurchgang gesperrt ist, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet.
Einheit nach Anspruch 1, wobei durch eine Bewegung des Eingangskolbens eine Eingangskammer, die selektiv mit einem Pedalsimulator in Strömungsverbindung steht, mit Druck beaufschlagt wird.
Einheit nach Anspruch 2, die ferner einen Eingangsdurchgang umfasst, der eine Strömungsverbindung zwischen der Eingangskammer und dem Behälter gestattet, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet.
Einheit nach Anspruch 3, wobei eine Bewegung des Eingangskolbens um eine vorbestimmte Hublänge das Sperren des Eingangsdurchgangs bewirkt, wodurch die Strömungsverbindung mit dem Pedalsimulator abgeschnitten wird.
Einheit nach Anspruch 1, wobei die Eingangskammer allgemein zwischen dem Eingangskolben und dem Primärkolben definiert wird und wobei die Sekundärkammer allgemein zwischen dem Primärkolben und dem Sekundärkolben definiert wird.
Einheit nach Anspruch 1, wobei Fluidstrom durch den Primärdurchgang durch eine Primärdichtung, die zwischen dem Primärkolben und der Bohrung des Gehäuses abdichtend in Eingriff steht, gesperrt wird, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet.
Einheit nach Anspruch 6, wobei die Primärdichtung eine Lippendichtung ist.
Einheit nach Anspruch 6, wobei die Primärdichtung in in der Bohrung des Gehäuses ausgebildeten Nuten befestigt ist und mit einer Außenwand des Primärkolbens in abdichtendem Eingriff steht.
Einheit nach Anspruch 1, wobei Fluidstrom durch den Sekundärdurchgang durch eine Sekundärdichtung, die zwischen dem Sekundärkolben und der Bohrung des Gehäuses abdichtend in Eingriff steht, gesperrt wird, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet.
Einheit nach Anspruch 9, wobei die Sekundärdichtung eine Lippendichtung ist.
Einheit nach Anspruch 9, wobei die Sekundärdichtung in in der Bohrung des Gehäuses ausgebildeten Nuten befestigt ist und mit einer Außenwand des Sekundärkolbens abdichtend in Eingriff steht.
Einheit nach Anspruch 1, wobei der Primärdurchgang durch den Primärkolben hindurch ausgebildet ist und wobei der Sekundärdurchgang durch den Sekundärkolben hindurch ausgebildet ist.
Einheit nach Anspruch 1, wobei während eines normalen Bremsereignisses, bei dem das Bremspedal heruntergedrückt wird, eine Bewegung des Primär- und des Sekundärkolbens unterdrückt wird.
Einheit nach Anspruch 13, wobei während eines Ereignisses von manuellem Durchdrücken, bei dem das Bremspedal heruntergedrückt wird, eine Bewegung des Primär- und des Sekundärkolbens gestattet wird.
Einheit nach Anspruch 14, wobei nach einem Ereignis von manuellem Durchdrücken und Freigabe des Bremspedals ein geringfügiger Druck über Atmosphärendruck in der Primär- und der Sekundärkammer verbleibt.
Einheit nach Anspruch 1, wobei der Eingangskolben und der Primärkolben durch eine erste Käfigfederanordnung voneinander getrennt werden und wobei der Primärkolben und der Sekundärkolben durch eine zweite Käfigfederanordnung voneinander getrennt werden.
Einheit nach Anspruch 16, wobei die erste Käfigfederanordnung eine Vorspannkraft aufweist, die weniger als die Vorspannkraft der zweiten Federanordnung beträgt.
Einheit nach Anspruch 17, wobei die erste Käfigfederanordnung geringfügig eingefedert wird, wenn sich die Bremspedaleinheit in der Ruhestellung befindet.