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Patent Searching and Data


Title:
BRAKE POWER DETECTOR FOR AN ELECTRICALLY CONTROLLED AND ACTUATED BRAKING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/046461
Kind Code:
A2
Abstract:
A brake power detector (19) which is connected to the brake pedal (20) of a motor vehicle detects actuations of the brake pedal with several sensors (26, 55) and converts them into electrical signals. The brake pedal is connected to a piston (37) which moves inside a cylinder (42) by means of a rotationally arranged pressure rod (30). A variable volume pressure chamber (61, 45) filled with gas is provided inside said cylinder. Said pressure chamber can be at least partially filled with hydraulic fluid (46). The gas is compressed by the piston (37) when the brake pedal is actuated, thereby increasing the reaction force exerted upon said brake pedal.

Inventors:
DEML ULRICH (DE)
DOERICHT MICHAEL (DE)
EGLSEDER KARL-HEINZ (DE)
HUBER MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/DE1998/001058
Publication Date:
October 22, 1998
Filing Date:
April 15, 1998
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
DEML ULRICH (DE)
DOERICHT MICHAEL (DE)
EGLSEDER KARL HEINZ (DE)
HUBER MICHAEL (DE)
International Classes:
B60T7/04; B60T8/32; B60T11/16; (IPC1-7): B60T7/04; B60T11/16
Foreign References:
EP0771705A11997-05-07
DE4324041A11995-01-19
EP0768224A11997-04-16
DE4343314A11995-06-22
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche
1. Bremswertgeber (19) für eine elektrisch gesteuerte und be tätigte Bremsanlage, der mit dem Bremspedal (20) eines Kraft fahrzeugs verbunden ist und der Betätigungen des Bremspedals mit mindestens einem Sensor (26) erfaßt und in elektrische Signale umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremspedal über eine drehbar gelagerte Druckstange (30) mit einem im Innern eines Zylinders (42) verschiebba ren Kolben (37) verbunden ist ; daß in dem Zylinder (42) ein mit Gas gefüllter Druckraum veränderlichen Volumens (45 ; 61) vorhanden ist, und daß das Gas durch den Kolben (37) bei einer Betätigung des Bremspedals (20) komprimiert und dabei die auf das Bremspe dal (20) einwirkende Reaktionskraft erhöht wird.
2. Bremswertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinder ein zumindest teilweise mit einem Hy drauliköl (46) gefüllter Innenraum (44) vorhanden ist, und daß das Hydrauliköl (46) einen mit einem Gas gefüllten Druckraum (45) veränderlichen Volumens begrenzt.
3. Bremswertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß in dem Innenraum (44) des Zylinders eine Rück stellfeder (50) angeordnet ist, durch die der Kolben (37) in seine Ausgangslage gedrückt wird.
4. Bremswertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (37) eine einen Filz ring (39) aufnehmende Nut aufweist, und daß die Wandungen des Innenraums (44) von dem mit dem Hydrauliköl (46) in Berührung stehenden Filzring (39) durch Kapillarwirkung mit Hydrauliköl benetzt werden.
5. Bremswertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstange (30) einen Kolben (27) aufweist, der in eine mit Hydrauliköl gefüllten Zylin derbohrung (23) hineinragt, und daß die Zylinderbohrung mit einem Drucksensor (26) verbunden ist, durch den die auf die Druckstange (30) einwirkende Pedalkraft erfaßt wird.
6. Bremswertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (45) mit einem Drucksensor (52) verbunden ist, durch den der von dem Kolben (37) erzeugte Gasdruck erfaßt wird.
7. Bremswertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstange (30) mit einem Kraftsensor (66) verbunden ist, durch den die bei einer Betä tigung des Bremspedals (20) auf sie einwirkende Kraft erfaßt wird.
8. Bremswertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (75) des Druckzy linders (74) vollständig mit Hydrauliköl gefüllt ist und mit einem Druckbehälter (80) in Verbindung steht, in dem oberhalb des Hydrauliköls ein mit einem Gas gefüllter Druckraum (82) vorgesehen ist.
9. Bremswertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (37) aufweist einen Schaft (48) größeren Durchmessers, der im Innern des Zylin ders (37) geführt ist, und einen Bereich (41) kleineren Durchmessers, der im Innern eines den Zylinder (37) ver schließenden Deckelteils (43) geführt ist.
10. Bremswertgeber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (48) mit mindestens einer Drosselbohrung (58) versehen ist, die einen den Kolben (37) umgebenden Ringraum (61) mit einem außerhalb des Kolbens liegenden Ausgleichsraum (60) verbindet.
Description:
Beschreibung Bremswertgeber für eine elektrisch gesteuerte und betätigte Bremsanlage Bei Fremdkraftbremsanlagen für Kraftfahrzeuge besteht zwi- schen der Betätigungseinheit, d. h. dem Bremspedal, und den Radbremsen keine mechanische, pneumatische oder hydraulische Verbindung, wie dies bei herkömmlichen Bremsanlagen für Kraftfahrzeuge der Fall ist. Der Fahrer kann durch Betätigen des Bremspedals zwar die Bremskraft mittels geeigneter Steu- ervorrichtungen beeinflussen, aber seine Muskelkraft beim Be- tätige des Bremspedals wird weder ganz noch anteilig zum Er- zeugen der Bremswirkung genutzt.

Bisher werden Fremdkraftbremsanlagen in Straßenfahrzeugen se- rienmäßig nur für Nutzfahrzeuge, d. h. für Lastkraftwagen und Busse, verwendet. Dabei wird als Betriebsenergie Druckluft oder vorgespannte Federn, deren Kraft im gelösten Zustand durch die Kraft eines mit Druckluft beaufschlagten Pneuma- tikzylinders kompensiert wird, verwendet. Dabei wird die Bremswirkung über sogenannte Betriebsbremsventile dosiert, die mit dem Bremspedal mechanisch verbunden sind, und die je nach Pedalstellung und Pedalkraft einen entsprechenden Bremsdruck in den Radbremszylindern steuern (Bosch Technische Unterrichtung : Druckluftbremsanlagen, Geräte).

Wird die Betätigung der Radbremsen elektronisch gesteuert (ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 98 (1996), Seiten 406 und 407 ; VDI Berichte Nr. 1188,1995 : Potential elektronisch geregelter Bremssysteme), so ist das Betriebsbremsventil mit Sensoren versehen, die den Verzögerungswunsch des Fahrers messen. Bei der Beschreibung eines Konzepts für eine elektro- mechanische Fahrzeugbremse (auch als"Brake by wire"bezeich- net), wird ein elektronisches Bremspedal mit redundant ausge- führter Sensorik erwähnt, mit dem der Fahrerwunsch erfaßt wird. Der so erfaßte Verzögerungswunsch wird dann in Form

elektronischer Signale an das Brems-und Steuergerät übermit- telt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bremswertge- ber der eingangs genannten Art zu schaffen, der ein feinfüh- liges Dosieren der Bremswirkung ermöglicht. Des weiteren soll die Bremswirkung weitgehend proportional zur Betätigungskraft des Bremspedals sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Bremswertgeber nach Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Er- findung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Vorteile der Erfindung liegen unter anderem darin, daß der Pedalwertgeber weder eine mechanische noch eine hydrauli- sche oder pneumatische Hilfsenergie benötigt. Elektrische Energie wird lediglich für den Betrieb der Sensoren benötigt.

Außerdem läßt sich die Pedalkennlinie frei wählen. So ist es -bei gleich ausgelegter Fremdkraftbremsanlage-zum Beispiel möglich, bei einem sportlichen Fahrzeug eine etwas härtere Pedalkennlinie, d. h. mit höheren Betätigungskräften bei glei- chem Pedalweg, als bei einer komfortbetonten Limousine, ein- zustellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine elektrisch gesteuerte und betätigte Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, in der Bremswertgeber nach der Erfindung benutzt werden ; Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgema- ßen Bremswertgebers ; Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgema- ßen Bremswertgebers ; Figur 4 einen Druckzylinder eines erfindungsgemäßen Brems- wertgebers ;

Figur 5 ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgema- ßen Bremswertgebers mit einem stehenden Bremspedal ; Figur 6 ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsge- mäßen Bremswertgebers mit einem hangenden Bremspedal, und Figur 7 eine Kennlinie der Bremswertgeber nach den Figuren 2 bis 5.

Eine Bremsanlage 1 (Figur 1) für ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern (das hier nicht weiter dargestellt ist) enthält vier Bremsen 2, die je eine Bremsscheibe 3 und eine Betätigungs- vorrichtung in Gestalt eines Radbremsaktors 4-im folgenden auch als-Aktuator oder Aktor bezeichnet-, einschließen. Die Radbremsaktoren 4 sind in je einen zugehörigen Bremssattel 5 integriert, d. h. mit ihm zu einer Baueinheit zusammengefaßt.

Der Bremssattel 5 ist als Schwimmsattel ausgebildet. Über Bremsbeläge 6 wird bei Betätigung des Radbremsaktors 4 ein Bremsmoment auf die Bremsscheibe 3 ausgeübt.

Jeder Radbremsaktor 4 verfügt über eine Leistungs-und Steue- relektronik 8, die von einem zugehörigen Steuergerät 9 mit Steuersignalen, zum Beispiel für die von dem Radbremsaktor 4 aufzubringenden Sollkraft oder-druck, versorgt wird und an das Steuergerät 9 Rückmeldegrößen, zum Beispiel über den Ist- wert der Kraft, liefert.

Die Leistung-und Steuerelektronik 8 erhält von dem Rad- bremsaktor 4 ebenfalls Rückmeldegrößen, zum Beispiel über die Anpreßkraft, mit der die Bremsbeläge 6 durch den Bremsaktor 24 gegen die Bremsscheibe 3 gedrückt werden. Die Sollgrößer. für jeden Radbremsaktor werden von der Steuereinheit 9 aus Meßgrößen ermittelt, die von verschiedenen Sensoren geliefert werden, zum Beispiel einem Kraftsensor 10 und einem Wegsensor 12, mit denen ein Bremswertgeber oder Pedalkraftsimulator 13 versehen ist, der durch das Bremspedal 14 des Kraftfahrzeugs betätigt wird. Der Pedalkraftsimulator 13 setzt die Bewegung des Bremspedals 14, d. h. die von dem Fahrer wie gewohnt aus-

geübte Kraft und den Pedalweg in elektrische Signale um, die dem Steuergerät 9 zugeführt werden und Sollwerte für die Bremsen 2, insbesondere für die Fahrzeugverzögerung und das auf die Bremsscheiben aufzubringende Dreh-oder Bremsmoment darstellen. Zum Berechnen der Sollwerte bei einem Eingriff von Antiblockier-oder Fahrstabilitätsregelungen können vcn dem Steuergerät 9 weitere Sensorsignale, zum Beispiel der Querbeschleunigung oder der Gierwinkelgeschwindigkeit und der Raddrehzahlen, ausgewertet werden.

Die Bremsanlage 1 weist zwei Bremskreise 16 und 17 auf, die auf die Vorderachse und die Hinterachse aufgeteilt sind. Eine genau so gut mögliche Diagonalbremskreisaufteilung unter- scheidet sich hiervon nur durch eine veranderte Zuordnuna der Radbremsaktoren zu den Steuergeräten und Energieversorgungen.

Jeder Bremskreis 16,17 verfügt über ein eigenes Steuergerät 9 und eine eigene Energieversorgung in Form einer Batterie Bat. 1 bzw. Bat. 2. Die Energieversorgungen und die Steuer- einheiten können dabei jeweils in einem Gehäuse untergebracht werden, müssen dann aber funktionell voneinander getrennt sein.

Versorgungsleitungen sind in der Figur 1 dick eingezeichnet und nicht mit Pfeilen versehen, Steuer-und Signalleitungen sind dünn eingezeichnet und mit Pfeilen entsprechend der Si- gnalflußrichtung versehen.

Die beiden unabhängig voneinander arbeitenden Steuergeräte 9 können über eine aus der Zeichnung ersichtliche bidirektiona- le Signalleitung miteinander kommunizieren und dadurch den Ausfall eines Bremskreises 16 oder 17 in dem jeweils anderen Bremskreis erkennen und ggf. geeignete Notmaßnahmen ergre--- fen. Die Bremsanlage kann auch um ein drittes-hier nichez dargestelltes-Steuergerät, das als Supervisor die beiden Bremskreissteuergeräte überwacht, ergänzt werden.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brems- wertgebers 19 ist mit einem Bremspedal 20 durch eine drehbar gelagerte Anlenkgabel 21 verbunden (Figur 2). Diese weist ei- ne zylindrische Bohrung 23 auf, deren eines Ende als Druck- raum 24 ausgebildet ist. An den Druckraum 24 ist über eine seitliche Gewindebohrung ein erster Drucksensor 26 ange- schlossen. In der zylindrischen Bohrung 23 ist ein Druckstan- genkolben 27 verschiebbar untergebracht. Dieser Druckstangen- kolben 27 ist mit einer Nut und einer darin enthaltenen Dich- tung 28 versehen, die ein Austreten von Hydraulikflüssigkeit verhindert, die in dem Druckraum 24 enthalten ist.

Das andere Ende des Druckstangenkolbens 27 weist ein Innenge- winde 29 auf, in das eine Druckstange 30 mit ihrem als Gewin- debolzen 31 ausgeführten (in der Zeichnung links liegenden) Ende eingeschraubt ist. Um ein ungewolltes Lösen dieser Schraubverbindung zu verhindern, ist eine Sicherungsmutter 32 vorgesehen, das andere Ende der Druckstange 30 ist als Kugel- kopf 34 ausgebildet und in einer Bohrung einer Stahlbüchse 36 gelagert. Diese Stahlbüchse 36 ist in eine zylindrische Boh- rung eines Kolbens 37 eingepreßt und dadurch kraftschlüssig mit diesem verbunden. Der Kolben weist einen (in der Zeich- nung) links liegenden Absatz oder Schaft 48 mit einer ring- förmigen Nut auf, die eine Pneumatikdichtung 38, vorzugsweise einen O-Ring, aufnimmt. An seinem anderen Ende weist der Kol- ben 37 zwei weitere ringförmige Nuten auf, von denen die äu- ßere einen Filzring 39 und die innere eine zweite Hydraulik- dichtung 40 aufnimmt. Dieser (in der Zeichnung) rechts lie- gende Bereich 41 des Kolbens 37 weist einen kleineren Durch- messer auf als der Schaft 48.

Der Kolben 37 ist mit seinem Schaft 48 im Innern eines hohlen Zylinders 42 und mit seinem Bereich 41 im Innern eines den Zylinder verschließenden Deckelteils 43 verschiebbar geführt.

Die (in der Zeichnung rechts liegende) Stirnfläche des Be- reichs 41 des Kolbens 37 und der zylindrische Innenraum 44 des Deckelteils 43 bilden einen veränderlichen Druckraum 45,

der zum Teil mit einem Hydrauliköl 46 und darüberliegend mit einem Gas oder Gasgemisch, zum Beispiel mit Luft, gefüllt ist.

Der Filzring 39 nimmt Hydrauliköl auf und befördert es durch Kapillarwirkung auch an den oberen Teil der Wandung des zy- lindrischen Innenraums 44. Dadurch ist immer eine ausreichen- de Benetzung der Zylinderwandung und damit eine einwandfreie Funktion der Hydraulikdichtung 40 gewährleistet.

An dem Deckelteil 43 stützt sich eine Rückstellfeder 50 ab, deren anderes Ende gegen einen Absatz oder Schaft 48 des Kol- bens 37 drückt und die somit bestrebt ist, den Kolben in sei- ne Ausgangslage zu verschieben. In das Deckelteil 43 ist ein zweiter Drucksensor 52 eingeschraubt, der den Druck in dem Druckraum 45 erfaßt. Das Deckelteil 43 ist durch eine Deckel- dichtung 53 gegen den Innenraum des Zylinders 42 abgedichtet.

Der Zylinder 42 und das Deckelteil 43 sind mit einer Bohrung versehen, in die eine Öleinfüllschraube 54 eingeschraubt ist.

Über die die Öleinfüllschraube 54 aufnehmende Bohrung kann Hydrauliköl in den Druckraum 45 eingebracht und kontrolliert werden. Anstelle von Hydrauliköl kann auch eine andere geeig- nete Flüssigkeit, die Schmiereigenschaften aufweist, verwen- det werden.

In einem Dreh-und Lagerpunkt 55 des Bremspedals 20 ist ein Drehwinkelsensor 56 angebracht, der den beim Betätigen des Bremspedals 20 überstrichenen Drehwinkel mißt. Aus diesem kann mit der Pedallänge der Pedalweg berechnet werden.

Beim Betätigen des Bremspedals 20 wird über die Anlenkgabel 21 das Hydrauliköl, das in dem Druckraum 24 enthalten ist, komprimiert. Wegen der geringen Kompressibilität des Hydrau- licols und dem kleinen Füllvolumen in dem Druckraum 24 wird für die Kompression nur ein sehr geringer Weg benötigt, der an dem Bremspedal 20 für den Fahrer nicht spürbar ist. Aus dem Druck in dem Druckraum 24 kann die auf die Druckstange 30

ausgeübte Kraft berechnet werden, wobei die Reibungskraft zwischen der Wand der zylindrischen Bohrung 23 und dem Druck- stangenkolben 27 vernachlässigt werden kann. Diese Kraft wird über den Kugelkopf 34 und die Stahlbüchse 36 auf den Kolben 37 übertragen und bewegt diesen gegen die Kraft der Rück- stellfeder 50 in den Druckraum 45 des Zylinders 42 hinein.

Die in dem Druckraum 45 eingeschlossene Luft wird soweit kom- primiert, bis der dadurch aufgebaute Druck auf den Kolben 37 eine Reaktionskraft ausübt, die gleich der Kraft in der Druckstange 30 abzüglich der Kraft der Rückstellfeder und der Reibungskräfte ist. Aus dem Meßsignal des zweiten Drucksen- sors 52 läßt sich diese Kraft berechnen. Der Druck in dem Druckraum 45 nimmt exponentiell mit dem Kolbenweg zu. Daraus ergibt sich eine stark progressive Pedalkennlinie. Durch Ver- ändern der Menge des Hydrauliköls 46, das verglichen mit der Luft praktisch inkompressibel ist, kann das Gasvolumen in dem Volumen in dem Druckraum 45 verändert und damit die Weg- Druck-Kennlinie beeinflußt werden.

Die Ansprechkraft des Bremswertgebers 19 wird durch die Vor- spannung der Rückstellfeder 50 bestimmt und läßt sich somit ebenfalls verändern.

Eine weitere Möglichkeit, die Kennlinie des Bremswertgebers zu verändern, wird durch ein Einbringen von einer oder mehre- rer Drosselbohrungen 58 in den Schaft 48 des Kolbens 37 er- reicht. Diese Drosselbohrungen 58 stellen eine pneumatische Verbindung zwischen einem Ausgleichsraum 60, der zwischen der linken Stirnwand des Schafts 48 und dem Innenraum des Zylin- ders 42 liegt, und einem Ringraum 61, in dem die Rückstellfe- der 50 angeordnet ist. Durch die Drosselbohrungen 58 wird in dem Ringraum 61 ein Druckaufbau verringert oder verhindert, der eine zusätzliche Rückstellkraft bewirken würde. Ein wei- terer Vorteil der Drosselbohrungen ist, daß mit ihnen die Dämpfung der Kolbenbewegung gezielt eingestellt werden kann.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremswertgebers 64 (Figur 3) wird die in der Druckstange 30 auftretende Kraft nicht mit einem Drucksensor, sondern mit einem Kraftsensor 66 erfaßt. Dieser weist einen ersten Gewin- dezapfen 68 auf, der in die Anlenkgabel 69 eingeschraubt ist und einen zweiten Gewindezapfen 70, der mit einer Führung- stange 71 verschraubt ist. Der Kraftsensor 66 erfaßt die in der Führungsstange auftretende Kraft und setzt sie in ein elektrisches Signal um. Außerdem verbindet er die Anlenkgabel 69 mit der Führungsstange 71 mechanisch. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß auf einen Druckraum, einen Druckstangenkol- ben und Hydraulikflüssigkeit in der Druckstange verzichtet werden kann und somit der Bauteileaufwand verringert wird.

Die weiteren Bestanteile des Bremswertgebers 64 entsprechen genau denen des Bremswertgebers 19 von Figur 2.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung unter- scheidet sich der Druckzylinder von dem vorstehend beschrie- , ^.. _ y,<BR> einemKolben 76 und der Irnenwand eines Deckelteils 77 eines<BR> einem Kolben 76 und der Innenwand eines Deckelteils 77 eines Zylindergehäuses 78 gebildet wird, ist zur besseren Benetzung der zylindrischen Innenraum vollständig mit Hydrauliköl 46 gefüllt. Über eine Bohrung 79 steht der Innenraum 75 mit dem Innenraum eines Druckbehälters 80 in Verbindung. Dieser isz nur teilweise mit Hydrauliköl befüllt, enthält also auch Gas oder Gasgemische-beispielsweise Luft-und bildet einen durch einen Verschluß 81 abgeschlossenen Druckraum 82.

Wird der Kolben 76 durch eine auf die Stahlbüchse 36 einwir- kende Kraft nach rechts bewegt, strömt das Hydrauliköl 46 aus dem Innenraum 75 in den Druckbehälter 80 und verdichtet dort im wesentlichen nur die Luft in dem Druckraum 82, da die Kom- pressibilität des Hydrauliköls wie erwähnt wesentlich gerin- ger ist als die der Luft. Damit ergibt sich auch hier die er- findungsgemäße Kraft-Weg-Kennlinie. Über den Querschnitt ei- ner Strömungsbohrung 84 zwischen der Gewindebohrung 79 und

dem Druckraum 82 kann die Dämpfung des Bremswertgebers einge- stellt werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremswertgebers 86 (Figur 5) ist für ein stehendes, d. h. an seinem unteren Ende drehbar gelagertes, Bremspedal 87 vorge- sehen. Dieser Bremswertgeber ist, wie die bislang beschriebe- nen Ausführungsbeispiele auch, an einem Bodenblech 85 des Kraftfahrzeugs befestigt. Eine Druckstange 88 ist kürzer als bei den zuvor beschriebenen Ausführungen. Wegen der hier kleineren Hebelübersetzung sind die Kräfte auf den Kolben 89 in dem Druckzylinder 90 geringer, so daß die Rückstellfeder 91 schwächer ausgelegt werden kann. Auch die Abmessungen des Druckzylinders und des Kolbens sind geringer, was sich gün- stig auf den Einbauraum und das Gewicht des Bremswertgebers 86 auswirkt.

Durch die kleineren Abmessungen des Bremswertgebers ragt die- ser nicht mehr soweit in den Motorraum hinein, wodurch sich im Falle eines Unfalls mit Frontalaufprall ein geringeres Verletzungsrisiko ergibt, da das Pedal nicht mehr soweit in den Fahrgastraum eindringen kann. Ein Kraftsensor 92 ist hier als Dehnmeßstreifen, der auf die Druckstange 88 aufgeklebt ist, ausgebildet. Auch hierdurch wird der Aufwand für die Kraftmessung verringert. Zur Wegmessung dient entweder der Drehwinkelsensor 57 oder es wird ein (in der Zeichnung nicht dargestelltes) Linearpotentiometer zwischen dem Bremspedal 87 und dem Bremswertgeber 86 eingefügt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bremswertgebers 94 (Figur 6) ist für ein hängendes, d. h. an seinem oberen Ende drehbar gelagertes Bremspedal 95 vorgesehen, es entspricht ansonsten in seinem Aufbau und in seiner Funktionsweise dem vorstehend beschriebenen Bremswertgeber 86.

Aus Figur 7 ist eine typische Kennlinie e nes erfindungsgema- ßen Bremswertgebers ersichtlich, die die auf das Bremspedal

einwirkende Pedalkraft (in N) als Funktion des Pedalwegs (in mm) wiedergibt. Charakteristisch ist die starke Zunahme der Pedalkraft mit steigendem Weg, was als progressive Kraft-Weg- Kennlinie bezeichnet wird. Eine solche Kennlinie ist sehr vorteilhaft, da sie die Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs sehr angemessen zu bedienen ermöglicht. Bei Bremsungen mit gerin- ger Verzögerung, d. h. bei Normalbremsungen, erlaubt das an- fangs über einen ausreichend langen Pedalweg verhältnismäßig "weiche"Pedal eine sehr feinfühlige Dosierung der Bremswir- kung. Bei einer Notbremsung wird das Pedal von dem Fahrer schnell und mit hoher Fußkraft durchgetreten. Um die Reakti- onszeit kurz zu halten, soll der Pedalweg dabei möglichst ge- ringe Zeit erfordern. Die weiche Zone mit geringer Pedalkraft wird schnell durchschritten und die Pedalkraft steigt danach mit sehr geringem Wegbedarf stark an.

Idealerweise wird der Bremswertgeber so abgestimmt, daß die maximale Pedalkraft, die von einem normalen Fahrer aufge- bracht werden soll, bei dem ergonomisch günstigsten Pedalweg auftritt. Da hier keine mechanische Verbindung mit dem ei- gentlichen Bremssystem besteht, kann das Pedalgefühl unabhan- gig von der Ausführung der Bremsanlage und dem Typ des Kraft- fahrzeugs frei bestimmt werden. Die Abstimmung der Pedalkenn- linie erfolgt dabei über die Vorspannung und die Steifigkeit der Rückstellfeder, den Durchmesser und die Länge des Druck- raums und die Menge der Ölfüllung im Druckraum. Die Dämpfung des Bremspedals kann über Drosselbohrungen im Kolbenabsatz oder durch die Strömungsbohrung im Druckbehälter eingestellt werden. Durch die Verwendung von Gas, d. h. von Luft, als Kom- pressionsmedium läßt sich auf einfache Weise eine progressive Kennlinie realisieren, die es ermöglicht, verhältnismäßig große Kräfte aufzubringen. Sollte das Aufbringen der gleichen Kräfte durch eine progressive Feder ermöglicht werden, so wä- re ein erheblicher Aufwand an Bauraum und Gewicht für eine geeignete Federkonstruktion nötig.

Die Befüllung der verschiedenen Zylinder mit Hydrauliköl ge- währleistet eine sehr gute Dichtwirkung und damit eine lange Lebensdauer. Ein erfindungsgemäßer Bremswertgeber ist ein wartungsfreies Bauteil über die gesamte Lebensdauer des Kraftfahrzeugs. Daraus, daß in dem Bremswertgeber drei Senso- ren eingesetzt werden, ergibt sich eine große Betriebssicher- heit. In den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden zwei Druck-oder Kraftsensoren und ein Wegsensor verwendet, es kann aber auch eine Kombination aus zwei Wegsensoren und ei- nem Druck-oder Kraftsensor verwendet werden. Bei Ausfall ei- nes Sensors läßt sich mit den übrigen zwei Sensoren zweifels- frei der defekte Sensor identifizieren.

Da außer den Sensoren nur mechanische Bauteile verwendet wer- den und zudem zum Betrieb des Bremswertgebers außer einem sehr geringen Bedarf an elektrischer Energie zum Versorgen der Sensoren keine weitere Energie benötigt wird, ist die Ausfallsicherheit des Bremswertgebers sehr groß. Die auf ver- schiedene Arten mögliche Messung des Pedalwegs und der Pedal- kraft ergibt eine weitgehende Freiheit bei dem Ermitteln des Verzögerungswunsches. Beispielsweise kann in dem weichen Be- reich der Pedalkennlinie das Wegsignal aufgrund seiner besse- ren Auflösung bevorzugt gewichtet werden, während bei hohen Pedalkräften das Kraftsignal höher bewertet wird, da dort die Wegauflösung nicht so hoch ist. Insbesondere läßt sich eine strikte Proportionalität zwischen der Verzögerung des Fahr- zeugs und der Pedalbetätigungskraft erreichen. Weiterhin las- sen sich gezielte Rückmeldungen vorsehen, so z. B. eine Zu- nahme der notwendigen Pedalkraft beim Auftreten von starkem Bremsfading. In diesem Fall wird von der Proportionalität zwischen der Pedalkraft und der Fahrzeugverzögerung bewußt abgewichen um dem Fahrer zu signalisieren, daß eine Uberla- stung der Bremsen droht, falls er seinen Fahrstil nicht an- dert.

Bei weiteren Beispielen des erfindungsgemäßen Bremswertgebers bildet der mit Luft oder Gas gefüllte Ringraum 61 zwischen

dem Kolben 37 und dem äußeren Zylinder 42 (siehe die Figuren 2 bis 6) einem Druckraum, dessen Inhalt beim Betätigen des Bremspedals komprimiert wird und dabei die auf das Bremspedal einwirkende Reaktionskraft erhöht. Der Druckraum 45 kann da- bei entfallen und die Rückstellfeder ist nicht in allen Fäl- len erforderlich. Dadurch vereinfacht sich die Konstruktion der Bremswertgeber 19,64,74,86 und 94 merklich.

Die Größe der Reaktionskraft kann durch Festlegung des Volu- mens des Ringraums 61 eingestellt werden, und der Einfluß der Reaktionskraft auf die Bremsbetätigung kann auch durch Wahl der Hebelübersetzung des Bremspedals 20 oder 95 an die jewei- ligen Erfordernisse angepaßt werden.