BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem in einem Fahrzeug nach dem Ober begriff des Anspruches 1.

Derzeit werden im Automobilbereich fast ausschließlich hydraulisch-mecha nisch gekoppelte Bremssysteme eingesetzt, bei denen das Bremspedal mit dem Bremskraftverstärker mechanisch verbunden ist. Der Fahrer stellt mit seiner Beinkraft die mechanische Rückfallebene dar. Der Anschlag des Bremspedals wird über das Ende des Kolbenhubs bei einem Pedalweg zwi schen zum Beispiel 140mm bis 200mm dargestellt. Die dem Pedalweg zuge ordnete Pedalkraft ergibt sich aus der Steifigkeit der installierten Radbrem sen. Die Kraft steigt ist progressiv an, aber ohne einen harten Impuls am Ende des Wegs.

Demgegenüber weist ein gattungsgemäßes Brake-by-wire-Bremssystem ein Bremspedal auf, das Bestandteil einer Pedalsimulator-Einheit ist. Diese wan delt eine Bremspedal-Bewegung in ein elektrisches Bremspedal-Signal um, das eine fahrerseitige Verzögerungsvorgabe für ein elektronisches Steuerge rät bildet. Auf der Grundlage der Verzögerungsvorgabe generiert das Steuer gerät Stellsignale, mit denen zumindest eine Druckaufbau-Komponente zur Betätigung einer Fahrzeugbremse ansteuerbar ist. Im Normalbetrieb ist das Bremspedal über einen Stellweg von einer unbetätigten Pedalstellung in eine vom Fahrerfuß durchgedrückte Pedalstellung betätigbar. Dies erfolgt unter Aufbau einer Rückstellkraft, die unabhängig von der Ansteuerung der Druck aufbau-Komponente in der Pedalsimulator-Einheit erzeugt wird. Bei einem Frontalcrashfall kann sich die folgende Konstellation ergeben: Der Fahrerfuß befindet sich auf dem Bremspedal. Zum Crashzeitpunkt wird der Fahrzeuginsasse mitsamt Fahrerfuß trägheitsbedingt nach fahrzeugvorne beschleunigt, wodurch der Fahrerfuß das Bremspedal bis in die vollständig durchgedrückte Pedalstellung verstellt. In der vollständig durchgedrückten Pedalstellung ist das Bremspedal in Anlage mit einem nicht verformbaren mechanischen Anschlag, über den Crashenergie in den Fahrerfuß eingeleitet werden kann.

Im Stand der Technik ist der von der Pedalsimulator-Einheit bereitgestellte Pedal-Stellweg wesentlich kleiner ausgelegt als bei einem konventionellen hydraulisch-mechanisch gekoppelten Bremssystem. Von daher erfolgt der Aufschlag des Bremspedals am nicht verformbaren mechanischen Pedalan schlag unmittelbar nach dem Crashzeitpunkt, so dass gegebenenfalls über mäßig große Kraftspitzen in den Fahrerfuß eingeleitet werden können.

Aus der DE 10 2010 000 882 A1 ist ein Brake-by-wire-Bremssystem be kannt. Aus der US 2018/0118175 A1 und aus der FR 2 866 130 B1 sind wei tere Bremssysteme bekannt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Bremssystem in einem Fahr zeug bereitzustellen, bei dem in konstruktiv einfacher Weise die Crashsicher heit für den Fahrzeuginsassen erhöht werden kann.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bremssystem mit einem Bremspedal, das Bestandteil einer Pedalsimulator-Einheit ist. Diese wandelt eine Bremspedal- Bewegung in ein elektrisches Bremspedal-Signal um, das eine fahrerseitige Verzögerungsvorgabe für ein elektronisches Steuergerät bildet. Das elektro nische Steuergerät generiert auf der Grundlage der Verzögerungsvorgabe Stellsignale, mit denen zumindest eine Druckaufbau-Komponente zur Betäti gung einer Fahrzeugbremse angesteuert werden kann. Im Normalbetrieb ist das Bremspedal einer unbetätigten Pedalstellung über einen Stellweg in eine vom Fahrerfuß vollständig durchgedrückte Pedalstellung betätigbar. Dies er folgt unter Aufbau einer Rückstellkraft, die unabhängig von der Ansteuerung der Druckaufbau-Komponente von der Pedalsimulator-Einheit erzeugt wird.

Die Erfindung geht von dem Sachverhalt aus, dass in einem Frontalcrashfall der Fahrerfuß trägheitsbedingt mit einer im Vergleich zur normalen Betäti gungskraft gesteigerten Crashkraft in der Fahrtrichtung auf das Bremspedal einwirkt. Bei Einwirken der Crashkraft gibt die Pedalsimulator-Einheit gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 einen zusätzlichen Crashweg in der Fahrtrichtung frei. Über den Crashweg kann das Bremspedal mitsamt Fahrerfuß in der Fahrtrichtung verlagert werden.

Erfindungsgemäß ist daher der Gesamtpedalweg des Bremspedals aufgeteilt in einen Bremspedal-Stellweg, der im Normalbetrieb verfügbar ist, und in ei nen zusätzlichen Crashweg, der bei einem Frontalcrashfall zusätzlich verfüg bar ist. Beispielhaft kann im Bereich des Crashwegs ein Elastomer oder ein vorgespanntes Feder-Element als ein Dämpfungselement eingebaut sein.

In einer technischen Umsetzung kann die Pedalsimulator-Einheit ein Feder paket mit einer Kraft-Weg-Kennlinie aufweisen. Die Kraft-Weg-Kennlinie kann derart ausgelegt sein, dass bei einer Pedal-Bewegung von der unbetä tigten Pedalstellung über den Stellweg in die durchgedrückte Pedalstellung die auf das Bremspedal wirkende Rückstellkraft linear oder progressiv an steigt. Die Rückstellkraft kann bei Erreichen der durchgedrückten Pedalstel lung einen Maximalwert einnehmen.

In der durchgedrückten Pedalstellung kann das Bremspedal gegen einen Pe dalanschlag verstellt sein. Bevorzugt ist es, wenn der Pedalanschlag oder eine bremspedalseitige Gegenkontur als ein Dämpfungselement realisiert ist. Das Dämpfungselement kann sich bei Einwirken der vom Fahrerfuß erzeug ten Crashkraft unter Freigabe des Crashwegs verformen. Durch die vom Dämpfungselement geleistete Verformungsarbeit kann bevorzugt zumindest teilweise Crashenergie abgebaut werden, wodurch die Crashsicherheit des Fahrers erhöht ist.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann das Dämpfungselement eine Kraft/Weg-Kennlinie aufweisen. Diese kann so ausgelegt sein, dass bei einer (in der Fahrtrichtung ausgerichteten) Pedal-Bewegung von der vollständig durchgedrückten Pedalstellung über den Crashweg die auf das Bremspedal wirkende Rückstellkraft ansteigt, und zwar bis Erreichen eines Maximalwerts. Dieser kann bevorzugt kleiner bemessen sein als ein vordefinierter Grenz wert (Tibia-Grenzwert), der einem maximal erlaubbaren, auf den Fahrerfuß wirkenden, crashbedingten Kraftimpuls entspricht.

Die Kraft/Weg-Kennlinie des Dämpfungselements kann so ausgelegt sein, dass erst ab Erreichen eines unteren Kraft-Grenzwerts die Crashkraft den zusätzlichen Crashweg freigibt. Um ein einwandfreies Zusammenspiel des Dämpfungselements und des Federpakets zu gewährleisten, können deren Kraft/Weg-Kennlinien wie folgt aufeinander abgestimmt sein: So kann der Maximalwert der Kraft/Weg-Kennlinie des Federpakets um eine Kraft-Diffe renz kleiner bemessen sein als der untere Kraft-Grenzwert der Kraft/Weg- Kennlinie des Dämpfungselements.

In einer technischen Realisierung kann die Pedalsimulator-Einheit eine Kol- ben-/Zylinder-Anordnung aufweisen. In der Kolben-/Zylinder-Anordnung ist das Federpaket in einem Zylinder positioniert. Ein erster Fußpunkt des Fe derpakets kann sich unmittelbar oder mittelbar an einem Zylinderboden des Zylinders abstützen, während sich der zweite Fußpunkt des Federpakets an einem hubverstellbaren Flubkolben abstützen kann, der im Zylinder geführt ist. Der Flubkolben kann über eine Koppelstange mit dem Bremspedal bewe gungsgekoppelt sein.

In einer ersten Ausführungsvariante kann der erste Fußpunkt des Federpa kets unter Zwischenlage des Dämpfungselements auf dem Zylinderboden des Zylinders der Pedalsimulator-Einheit abgestützt sein. In diesem Fall ist das Dämpfungselement daher unmittelbar in der Kolben-/Zylinder-Anordnung integriert. In diesem Fall kann in der vollständig durchgedrückten Pedalstel lung das Federpaket bis auf ein Blockmaß zusammengepresst sein und ge gen das als Pedalanschlag wirkende Dämpfungselement drücken. Alternativ dazu kann der Pedalanschlag unabhängig von der Kolben-/Zylin- der-Anordnung mit dem Bremspedal Zusammenwirken. Beispielhaft kann der Pedalanschlag an einem Bremspedal-Gehäuse angebunden sein, das wie derum an der Fahrzeug-Karosserie befestigt ist. Alternativ dazukann der Pe dalanschlag auch unmittelbar an der Fahrzeug-Karosserie angebunden sein.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefüg ten Figuren beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 5 ein Bremssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 6 bis 8 ein Bremssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 9 und 10 jeweils weitere Ausführungsbeispiele des Bremssystems.

In der Figur 1 ist ein Brake-by-wire-Bremssystem mit einem Bremspedal 1 gezeigt, das Bestandteil einer Pedalsimulator-Einheit 3 ist. Die Pedalsimula- tor-Einheit 3 weist eine Sensoreinrichtung 5 auf, mittels der eine mechani sche Bremspedal-Bewegung in ein elektrisches Bremspedal-Signal umge wandelt wird, das als eine fahrerseitige Verzögerungsvorgabe V zu einem elektronischen Steuergerät 7 übertragen werden kann. Das elektronische Steuergerät 7 generiert auf der Grundlage der Verzögerungsvorgabe Stell- Signale y, mit denen zumindest eine Druckaufbau-Komponente 9 ansteuer bar ist, mit deren Hilfe ein mit einer Bremsscheibe 11 zusammenwirkender Bremssattel 13 einer Fahrzeugbremse 15 druckbetätigbar ist. In der Figur 1 weist die Pedalsimulator-Einheit 3 eine Kolben-/Zylinder-An- ordnung 17 auf, bei der ein Federpaket 19 in einem Zylinder 21 positioniert ist. Das Federpaket 19 ist mit einem Fußpunkt unmittelbar am Zylinderboden 23 des Zylinders 21 abgestützt, während der andere Fußpunkt an einem Flubkolben 25 abgestützt ist. Der Flubkolben 25 ist wiederum über eine Kop pelstange 27 mit dem Bremspedal 1 bewegungsgekoppelt.

Der Pedalsimulator-Einheit 3 ist ein später beschriebener Pedalanschlag 29 zugeordnet. Dieser ist in der Figur 1 unabhängig von der Kolben-/Zylinder- Anordnung 17 an einer Fahrzeugkarosserie 31 angebunden.

Im Normalbetrieb kann das an einer Anlenkstelle 33 schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie 31 angelenkte Bremspedal 1 über einen Stellweg s\ von einer unbetätigten Pedalstellung I (Figur 1 oder 2) in eine vom Fahrerfuß voll ständig durchgedrückte Pedalstellung II (Figur 3) betätigt werden. Dies er folgt unter Aufbau einer Rückstellkraft FR, die unabhängig von der Ansteue rung der Druckaufbau-Komponente 9 in der Kolben-/Zylinder-Anordnung 17 erzeugt wird. In der vollständig durchgedrückten Pedalstellung II (Figur 3) ist der Stellweg s\ aufgebraucht, wobei das Bremspedal 1 in Anlage ist mit dem Pedalanschlag 29.

Das Federpaket 19 in der Kolben-/Zylinder-Anordnung 17 weist eine in der Figur 5 angedeutete Kraft/Weg-Kennlinie KF auf. Demnach kann bei norma ler Betätigungskraft FB eine Pedal-Bewegung von der unbetätigten Pedalstel lung I über den Stellweg si bis in die durchgedrückte Pedalstellung II durch geführt werden. Gemäß der Kraft/Weg-Kennlinie KF steigt dabei die entge gen der Fahrtrichtung FR auf das Bremspedal 1 wirkende Rückstellkraft FR linear an, und zwar bis Erreichen eines Maximalwerts FFmax in der vollständig durchgedrückten Pedalstellung II.

In einem Frontalcrashfall wirkt der Fahrerfuß trägheitsbedingt mit einer im Vergleich zur normalen Betätigungskraft FB gesteigerten Crashkraft Fc (Figur 4) in der Fahrtrichtung FR auf das Bremspedal 1 . Der Kern der Erfindung be steht darin, dass bei Einwirken der Crashkraft Fc auf das Bremspedal 1 die Pedalsimulator-Einheit 3 einen zusätzlichen Crashweg S2 in der Fahrtrichtung FR freigibt. Über den zusätzlichen Crashweg S2 kann das Bremspedal 1 mits amt Fahrerfuß in der Fahrtrichtung FR nach fahrzeugvorne verlagert werden. Gemäß den Figuren 1 bis 5 ist hierfür der Pedalanschlag 29 nicht bauteil steif, sondern vielmehr über ein Dämpfungselement 30 an der Karosserie 31 angebunden. Das Dämpfungselement 30 verformt sich bei Einwirken der Crashkraft Fc unter Freigabe des Crashwegs S2. Durch die vom Dämpfungs element 30 geleistete Verformungsarbeit kann teilweise Crashenergie abge baut werden, wodurch die Crashsicherheit des Fahrzeuginsassen erhöht wird.

In der Figur 5 ist die Kraft/Weg-Kennlinie KD des Dämpfungselements 30 ver anschaulicht. Demnach steigt bei einer Pedal-Bewegung von der durchge drückten Pedalstellung II über den Crashweg S2 die auf das Bremspedal 1 wirkende Rückstellkraft FR linear an, und zwar bis Erreichen eines Maximal werts Fümax. Der Maximalwert Fümax ist dabei kleiner bemessen als ein vorde finierter Grenzwert FT (Tibia-Grenzwert), der einem maximal erlaubbaren, auf den Fahrerfuß wirkenden, crashbedingten Kraftimpuls entspricht. Die Kraft/Weg-Kennlinie KD des Dämpfungselements 30 ist so ausgelegt, dass der zusätzliche Crashweg S2 erst freigegeben wird, wenn die Crashkraft Fc eines unteren Kraft-Grenzwerts Fümin überschreitet.

Wie aus der Figur 5 hervorgeht, ist der Maximalwert FFmax der Kraft/Weg- Kennlinie KF des Federpakets 19 um eine Kraft-Differenz AF kleiner bemes sen als der untere Kraft-Grenzwert Fümin der Kraft/Weg-Kennlinie KD des Dämpfungselements 30. Damit ist gewährleistet, dass für den Fahrer im Nor malbetrieb die erfindungsgemäße Crash-Funktion nicht wahrnehmbar ist.

In den Figuren 6 bis 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ge zeigt, deren grundsätzlicher Aufbau und Funktionsweise identisch mit dem Ausführungsbeispiel der vorangegangenen Figuren ist. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 6 bis 8 das Dämpfungselement 29 unmittelbar in der Kolben-/Zylinder-Anordnung 17 integriert. Der erste Fe derfußpunkt des Federpakets 19 ist nämlich nicht unmittelbar auf dem Zylinderboden 23 des Zylinders 21 abgestützt, sondern vielmehr unter Zwi schenlage des Dämpfungselements 30. Bei Erreichen der durchgedrückten Pedalstellung II ist das Federpaket 19 bis auf ein Blockmaß m (Figur 7) zu sammengepresst. Das auf das Blockmaß m zusammengepresste Federpa- ket 19 drückt im Frontalcrashfall gegen das als Pedalanschlag wirkende Dämpfungselement 30 und verformt dieses um den Crashweg S2 (Figur 8).

In dem in der Figur 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Pedalanschlag 29 nicht unmittelbar an der Fahrzeugkarosserie 31 montiert, sondern viel- mehr an einem Bremspedal-Gehäuse 35. Alternativ dazu ist in der Figur 10 nicht der Pedalanschlag 29 mit einem Dämpfungselement 30 realisiert, son dern vielmehr die bremspedalseitige Gegenkontur 37 mit einem Dämpfungs element 30 im Sinne der Erfindung realisiert.

BEZUGSZEICHENLISTE:

1 Bremspedal

3 Pedalsimulator-Einheit 5 Sensoreinrichtung

7 elektronisches Steuergerät 9 Druckaufbau-Komponente 11 Bremsscheibe 13 Bremssattel 15 Fahrzeugbremse

17 Kolben-/Zylinder-Anordnung 19 Federpaket 21 Zylinder 23 Zylinderboden 25 Hubkolben

27 Koppelstange

29 Pedalanschlag

30 Dämpfungselement

31 Fahrzeugkarosserie 33 Anlenkstelle

35 Bremspedal-Gehäuse 37 bremspedalseitige Gegenkontur V Verzögerungsvorgabe y Stellsignale FR Fahrtrichtung Fc Crashkraft FB normale Betätigungskraft

51 Stellweg

52 Crashweg FR Rückstellkraft KF Kraft/Weg-Kennlinie des Federpakets KD Kraft/Weg-Kennlinie des Dämpfungselements m Blockmaß

FFmax Maximalwert in der Kraft/Weg-Kennlinie des Federpakets Fümax Maximalwert in der Kraft/Weg-Kennlinie des Dämpfungsele ments

FT vordefinierter Grenzwert

AF Kraftdifferenz unbetätigte Pedalstellung vollständig durchgedrückte Pedalstellung