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Title:
DEVICE FOR DETECTING POSITIONS AND MOVEMENTS OF A BRAKE PEDAL FOR A VEHICLE BRAKE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/043996
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for detecting the pedal travel of a brake pedal for a vehicle brake system. To this end, a magnetic element (26) disposed on a piston (6) in the interior of the housing (10) of the brake cylinder (2) interacts with a sensor element (38) disposed on the exterior of the brake cylinder to detect positions and movements of the piston (6). Since the positions and movements of the piston (6) that is linked with the magnetic element (26) directly correspond to the positions and movements of a brake pedal rigidly and directly linked therewith or characterize them when the brake pedal is indirectly linked therewith, the positions and movements that are detected for the piston (6) can be used to infer the pedal travel of the brake pedal therefrom.

Inventors:
MUELLER JENS HAUKE (DE)
KOETH BORIS (DE)
GRUETER LAURENZ (DE)
SCHAUST KARLHEINZ (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/013943
Publication Date:
June 06, 2002
Filing Date:
November 29, 2001
Export Citation:
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Assignee:
LUCAS AUTOMOTIVE GMBH (DE)
MUELLER JENS HAUKE (DE)
KOETH BORIS (DE)
GRUETER LAURENZ (DE)
SCHAUST KARLHEINZ (DE)
International Classes:
B60T8/00; B60Q1/44; B60T7/02; B60T7/04; B60T8/17; B60T8/32; B60T8/40; B60T11/18; B60T13/12; G01B7/00; H01H36/00; (IPC1-7): B60T8/32; B60Q1/44; B60T7/04; B60T11/16
Foreign References:
DE19915832A12000-07-06
DE19622545A11997-12-11
US5201838A1993-04-13
US4914916A1990-04-10
DE4116651A11992-01-09
DE19543583C11997-02-06
Attorney, Agent or Firm:
Schmidt, Steffen J. (Wuesthoff & Wuesthoff Schweigerstrasse 2 München, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Ermittlung von Positionen und Bewegungen einer Betätigungseinrichtung (4,102), für eine Fahrzeug bremsanlage, mit : einem in einem Innenraum (I, III) eines Bremszylinders (2,2', 100) einer Fahrzeugbremsanlage in Abhängigkeit von Bewegungen einer Betätigungseinrichtung (4,102) bewegbar an z. uordnenden Signalgeber (26,112), und einer außerhalb des Bremszylinders (2,2', 100) anzuord nenden separat ausgeführten Sensoreinrichtung (38,122) zur Erfassung von Positionen und Bewegungen des Signalgebers (26, 112).
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (26,112) zur Anordnung an einem Kolben (6, 106) des Bremszylinders (2,2', 100) ausgelegt ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Signalgeber (26,112) zur Erzeugung von Magnetfel dern magnetische Elemente umfaßt, und die Sensoreinrichtung (38,122) zur Positionsund Bewe gungserfassung für den Signalgeber (26,112) durch Erfassung der Magnetfelder ausgelegt ist.
4. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (26,112) zur Anordnung in dem Innenraum (I, III) des Bremszylinders (2,2', 100) ringförmig oder schei benförmig ist.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (38,122) an einer Außenfläche (36, 120) des Bremszylinders (2,2', 100) angebracht ist.
6. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (38,122) eine Schnittstelle (40) zur Übertragung von Signalen aufweist, die erfaßte Positionen und Bewegungen des Signalgebers (26,112) charakterisieren.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtungen (31,129) zum Ermitteln des Beginns einer Betätigung der Betätigungseinrichtung (4,102).
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Betätigungsermittlungseinrichtung (31, 129) zum Erzeugen von Signalen, um die Vorrichtung aus einem Ruhezustand, in dem keine Positionen und Bewegungen der Betätigungseinrich tung (4,102) erfaßt werden, in einen Betriebszustand zu bringen, in dem Positionen und Bewegungen der Betätigungsein richtung (4,102) erfaßt werden.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Betätigungsermittlungseinrichtung (31,129) einen Reed Schalter umfasst, der von dem Signalgeber (26,112) betätig bar ist.
10. Bremszylinder für eine Fahrzeugbremsanlage, mit : einem Gehäuse (10,108), und einem Kolben (6,106), der im Inneren des Gehäuses (10, 108) bewegbar angeordnet ist, gekennzeichnet durch einen Signalgeber (26,112), der relativ zu dem Kolben (6,106) ortsfest angeordnet ist, und eine Sensoreinrichtung (38,122), die zum Erfassen von Positionen und Bewegungen des Signalgebers (26,112) außer halb des Gehäuses (10,108) angeordnet ist.
11. Bremszylinder gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (26,112) zur Erzeugung von durch die Sensoreinrichtung (38,122) magnetischen Feldern Magnetele mente umfaßt, und die Sensoreinrichtung (38,122) zur Positionsund Bewe gungserfassung für den Signalgeber (26,112) durch Erfassung der Magnetfelder ausgelegt ist.
12. Bremszylinder gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, dass der Signalgeber (26,112) ringförmig oder scheibenförmig ist.
13. Bremszylinder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, da durch. gekennzeichnet, dass der Signalgeber (26,112) an einer Stirnfläche (28,30) des Kolbens (6,106) angebracht ist.
14. Bremszylinder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, da durch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (38,122) an einer Außenfläche (36, 120) des Gehäuses (10,108) angebracht ist.
15. Bremszylinder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, da durch gekennzeichnet, dass der Kolben (6,106) in axialer Richtung einen Tförmigen Querschnitt aufweist, und der Signalgeber (26,112) in einem Bereich kleineren Durchmessers des Kolbens (6,106) angeordnet ist.
16. Bremszylinder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15, da durch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (26,112) durch ein Federelement (110) rela tiv zu dem Kolben (6,106) ortsfest gehalten ist.
17. Bremszylinder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, da durch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (26,112) durch ein Klemmelement (116) rela tiv zu dem Kolben (6,106) ortsfest gehalten ist.
18. Bremszylinder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 17, da durch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10,108) Einrichtungen (124,126) zur Anordnung der Sensoreinrichtung (38,122) an einer vorgegebenen Positi on aufweist.
19. Bremszylinder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 18, da durch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (38,122) eine Schnittstelle (40) zur Übertragung von Signalen aufweist, die erfaßte Positionen und Bewegungen des Signalgebers (26,112) charakterisieren.
20. Bremszylinder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 19, ge kennzeichnet durch eine Einrichtung (31,129) zum Ermitteln des Beginns einer Bewegung des Signalgebers (26,112).
21. Bremszylinder gemäß Anspruch 20, gekennzeichnet durch die Betätigungsermittlungseinrichtung zum Erzeugen von Signa len, um die Sensoreinrichtung (38,122) aus einem Ruhezu stand, in dem keine Positionen und Bewegungen des Signalge bers (26,112) erfaßt werden, in einen Betriebszustand zu bringen, in dem Positionen und Bewegungen des Signalgebers (26,112) erfaßt werden.
22. Bremszylinder gemäß Anspruch 20 oder 21, dadurch gekenn zeichnet, dass die Betätigungsermittlungseinrichtung (31,129) einen Reed Schalter umfasst, der von dem Signalgeber (26, 112) betätig bar ist.
23. Fahrzeugbremsanlage, mit : dem Bremszylinder gemäß einem der Ansprüche 10 bis 22, und einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Betriebs der Fahrzeugbremsanlage in Abhängigkeit von erfaßten Positionen und Bewegungen des Signalgebers (26,112).
24. Fahrzeugbremsanlage gemäß Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine Simulationseinrichtung zur Simulation eines Bremspedal verhaltens eines Bremspedales für die Fahrzeugbremsanlage in Abhängigkeit von erfaßten Positionen und Bewegungen des Sig nalgebers (26,112).
Description:
VORRICHTUNG ZUR ERMITTLUNG VON POSITIONEN UND BEWEGUNGEN EINES BREMSPEDALES FÜR EINE FAHRZEUGBREMSANLAGE

BESCHREIBUNG Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es ermöglicht, Positionen und Bewegungen von Betätigungseinrich- tungen und insbesondere von Bremspedalen für Fahrzeugbremsan- lagen zu ermitteln. Insbesondere betrifft die vorliegende Er- findung eine Vorrichtung, mit der Positionen und Bewegungen von Kolben in Bremszylindern für Fahrzeugbremsanlagen erfaßt werden, um zugrundeliegende Positionen und Bewegungen von entsprechenden Betätigungseinheiten und insbesondere von Bremspedalen zu ermitteln.

Hintergrund der Erfindung Zum Betrieb elektrisch oder elektronisch gesteuerter Fahr- zeugbremsanlagen kann es erforderlich sein, Positionen und Bewegungen eines mit einer Betätigungseinrichtung für die Fahrzeugbremsanlage verbundenen oder als solche dienendes Bremspedal zu erfassen. So ist es bekannt, bei Antiblockier- systemen (ABS) und insbesondere bei ABS mit druckloser Rück- förderung von Bremsfluid in einen Ausgleichsbehälter einen Sensor zu verwenden, der die Stellung des Bremspedales er- faßt. Von dem Sensor ausgegebene Signale, die Bremspedalstel- lungen charakterisieren, werden zur Steuerung bei der ABS- Regelung und insbesondere zur Steuerung verwendeter Fluidpum- pen verwendet. Bei sogenannten Bremsassistenten, die zumeist in Verbindung mit elektronisch gesteuerten Fahrzeugbremsanla- gen verwendet werden und in kritischen Fahrsituationen eine maximale Bremskraftverstärkung gewährleisten sollen, werden Wegsensoren verwendet, um Bewegungen von Bremspedalen zu er- mitteln.

Zur Erfassung von Positionen und/oder Bewegungen von Bremspe- dalen, ist es bekannt, geeignete Positions-und/oder Wegsen- soren mit Bremspedalen oder damit gekoppelten Betätigungs- stangen zu verbinden. Ferner werden für diesen Zweck Sensoren verwendet, die mit in Abhängigkeit von Positionen und Bewe- gungen eines Bremspedals bewegbaren Komponenten im Inneren eines Bremszylinders (z. B. Membran/bewegbare Wand eines Bremskraftverstärkers) verbunden sind. Derartige Sensoren sind herkömmlicherweise als mechanische Potentiometer ausge- führt und über eine Durchführung im Gehäuse eines Bremszylin- ders mit einer entsprechenden der genannten bewegbaren Kompo- nenten desselben verbunden.

Bei der Verwendung von Sensoren zur Erfassung von Positionen und Bewegungen von Bremspedalen, die unmittelbar mit einem Bremspedal oder mit einer mit diesem gekoppelten Betätigungs- stange für eine Fahrzeugbremsanlage verbunden sind, kann es zu Meßungenauigkeiten kommen. Diese sind unter anderem darauf zurückzuführen, dass aufgrund von radialen Wegkomponenten der Bremspedale oder der Betätigungsstange, mechanischer Verfor- mungen dieser Einrichtungen bei einer Betätigung durch einen Fahrzeugführer, und dergleichen die erfaßten Positionen und Bewegungen für die Bremspedale nicht korrekt ermittelt wer- den. Dies ist insbesondere bei elektronisch gesteuerten Fahr- zeugbremsanlagen von Nachteil, da dort die Positionen und Be- wegungen von Bremspedalen verwenden, um einen von einem Fahr- zeugführer gewünschten Bremsvorgang zu ermitteln und dement- sprechend Bremskräfte erzeugen.

Die Verwendung von Sensoren, die, wie oben ausgeführt, mecha- nisch mit bewegbaren Komponenten im Inneren von Bremszylin- dern verbunden sind, macht es erforderlich, in Gehäusen der- selben entsprechende Durchführungen vorzusehen. Derartige Durchführungen machen die Herstellung und Wartung solcher Fahrzeugbremsanlagen aufwendig. Des weiteren stellen sie eine zusätzliche Fehlerquelle dar, da durch sie beispielsweise Hydraulikfluid entweichen kann.

Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist, es eine Lösung bereitzustellen, um Positionen und Bewegungen von Betätigungseinrichtungen und insbesondere von Bremspedalen für Fahrzeugbremsanlagen genau zu ermitteln.

Kurzbeschreibung der Erfindung Der vorliegenden Erfindung liegt der Ansatz zugrunde, Positi- onen und Bewegungen eines Kolbens in einem Bremszylinder ei- ner Fahrzeugbremsanlage zu erfassen und aus den erfaßten Po- sitionen und Bewegungen zugrundeliegende Positionen und Bewe- gungen einer entsprechenden Betätigungseinrichtung und insbe- sondere eines Bremspedales zu ermitteln. Auf diese Weise wer- den gewünschte Betätigungen der Fahrzeugbremsanlage durch ei- nen Fahrzeugführer, d. h. Positionierungen und Bewegungen von Kolben der Bremszylinder, genauer ermittelt, da hierfür die tatsächliche Positionierung oder Bewegung eines Kolbens er- faßt wird. Ein weiterer Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass die von einer Fahrzeugbremsanlage bereitgestell- ten Bremskräfte und insbesondere in Hydraulikkammern dersel- ben vorliegende Drücke einfach ermittelt werden können. Da die wirksame, mit einem Hydraulikfluid zusammenwirkende Flä- che eines Kolbens in einem Bremszylinder vorgegeben ist, kann in Kenntnis dieses Parameters in Verbindung mit ermittelten Positionen und Bewegungen des Kolbens der aktuell vorliegende Druck in der Hydraulikkammer und somit der bereitgestellte Bremsdruck ermittelt werden.

Im speziellen stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrich- tung zur Ermittlung von Positionen und Bewegungen einer Betä- tigungseinrichtung für eine Fahrzeugbremsanlage bereit. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Signalgeber auf, der in einem Innenraum eines Bremszylinders einer Fahrzeugbrems- anlage so anzuordnen ist, dass er in Abhängigkeit von Positi- onen und Bewegungen einer Betätigungseinrichtung für die Fahrzeugbremsanlage positionierbar und bewegbar ist. Ferner

weist diese Vorrichtung eine Sensoreinrichtung auf, die von dem Signalgeber separat ausgeführt ist und außerhalb des Bremszylinders, beispielsweise an einer Außenfläche dessel- ben, angebracht wird, um Positionen und Bewegungen des Sig- nalgebers zu erfassen. Da der Signalgeber in Abhängigkeit von Positionen und Bewegungen der Betätigungseinrichtung positio- nierbar und betätigbar ist, werden auf diese Weise Positionen und Bewegungen der Betätigungseinrichtung ermittelt. Vorzugs- weise ist der Signalgeber unmittelbar an einem Kolben des Bremszylinders angeordnet.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Signalgeber Komponenten auf, die Magnetfelder erzeugen, die von der Sensoreinrichtung erfaßt werden. Hierbei ist es vorgesehen, dass der Signalgeber ringförmig oder scheibenför- mig ist, um beispielsweise an einer Stirnfläche des Kolbens angebracht zu werden. Ferner können auch andere Signalgeber- typen verwendet werden, die in Verbindung mit entsprechenden Sensoreinrichtungen elektrische und/oder magnetische Signale abgeben, die zur Erfassung von Positionen und Bewegungen ge- eignet sind. Hierbei können aktive Signalgeber, die geeignete Signale selbst erzeugen und abgeben, oder passive Signalgeber verwendet werden, die beispielsweise extern angeregt (z. B. durch eine entsprechende Sensoreinrichtung) Signale, wie z. B. durch Induktion erzeugte elektromagnetische Felder, abgeben.

Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung einen Bremszy- linder für eine Fahrzeugbremsanlage bereit, die in herkömmli- cher Weise ein Gehäuse und einen Kolben aufweist, der im In- neren des Gehäuses bewegbar angeordnet ist. Erfindungsgemäß umfaßt der Bremszylinder einen Signalgeber, der an dem Kolben ortsfest angeordnet ist und eine Sensoreinrichtung, die au- ßerhalb des Gehäuses, beispielsweise an einer Außenfläche desselben, vorzugsweise ortsfest angeordnet ist, um Positio- nen und Bewegungen des Signalgebers zu erfassen.

Vorzugsweise werden Positionen und Bewegungen des Signalge- bers mittels magnetischer Felder ermittelt, wobei der Signal- geber geeignete Magnetelemente aufweist und die Sensorein- richtung zur Detektion der erzeugten Magnetfelder ausgelegt ist. Wie oben ausgeführt, können auch andere Signalgeber-und Sensoreinrichtungstypen verwendet werden.

Der Signalgeber kann ringförmig oder scheibenförmig sein, wo- bei bevorzugt ist, den Signalgeber an einer Stirnfläche des Kolbens anzuordnen. Zur ortsfesten Anordnung des Signalgebers relativ zu dem Kolben kann ein Federelement und/oder ein Klemmelement verwendet werden. Diese Vorgehensweise erlaubt es, verfügbare Kolben zu verwenden, ohne diese für die Anord- nung des Signalgebers wesentlich modifizieren zu müssen. Al- ternativ oder ergänzend kann der Signalgeber auch mittels ei- ner Klebverbindung an dem Kolben befestigt werden.

Bei Verwendung des Federelementes zur Positionierung des Sig- nalgebers relativ zu dem Kolben wird vorzugsweise ein in dem Bremszylinder verwendetes Federelement mitgenutzt, das als Rückstellkräfte erzeugendes Element mit dem Kolben zusammen- wirkt.

Wird beispielsweise ein Kolben verwendet, der in axialer Richtung einen T-förmigen Querschnitt aufweist, ist es mög- lich, den Signalgeber in einem Bereich kleineren Durchmessers des Kolbens anzuordnen. Um eine gewünschte Meßgenauigkeit zu erreichen, ist eine entsprechende Genauigkeit einzuhalten, mit der die Sensoreinrichtung relativ zu einer vorgegebenen Position des Signalgebers anzuordnen ist. Die vorgegebene Po- sition für den Signalgeber kann beispielsweise dessen Positi- on sein, die er einnimmt, wenn der Bremszylinder nicht betä- tigt oder vollständig betätigt wird. Hierbei kann die ent- sprechende Anordnung der Sensoreinrichtung vereinfacht wer- den, wenn das Gehäuse Einrichtungen aufweist, die zur Anord- nung der Sensoreinrichtung an einer vorgegebenen Position für dieselbe dienen.

Ferner kann eine Kalibriereinrichtung verwendet werden, um in Abhängigkeit von Positionen und/oder Bewegungen des Signalge- bers dessen relative Lage zu der Sensoreinrichtung zu ermit- teln. Mit der Kalibriereinrichtung kann dann die Sensorein- richtung kalibriert und/oder deren Positionierung überprüft werden.

Um von der Sensoreinrichtung erfaßte Positionen und Bewegun- gen des Signalgebers beispielsweise an eine Steuereinrichtung für den Bremszylinder, eine den Bremszylinder umfassende Fahrzeugbremsanlage und/oder andere Steuereinrichtungen zum Betrieb des Kraftfahrzeuges (z. B. ABS, Bremsassistent, Fahr- dynamikregelung) zu übertragen, kann die Sensoreinrichtung eine Schnittstelle aufweisen, die entsprechende von der Sen- soreinrichtung erzeugte Signale weiterleitet.

Des weiteren ist es vorgesehen, dass bei einer Fahrzeugbrems- anlage mit zwei Bremskreisen jedem der Bremskreise eine er- findungsgemäße Vorrichtung zugeordnet ist, um für die einzel- nen Bremskreise wirksame Positionen und Bewegungen der Betä- tigungseinrichtung zu erfassen.

Insbesondere können bei Fahrzeugbremsanlagen mit zwei Brems- kreisen, die einen ersten Kolben für einen Bremskreis und ei- nen zweiten Kolben für den anderen Bremskreis aufweisen, Sig- nalgeber an dem ersten Kolben und an dem zweiten Kolben ange- ordnet sein. Dem entsprechend können den an dem ersten und dem zweiten Kolben angeordneten Signalgebern Sensoreinrich- tungen zugeordnet sein, die beispielsweise an entsprechenden Bereichen von Außenflächen des oder der Bremszylinder ange- bracht sind, der bzw. die die ersten und zweiten Kolben auf- weisen.

Ferner kann die Vorrichtung Einrichtungen umfassen, die eine Betätigung der Betätigungseinrichtung, beispielsweise den Be-

ginn einer Bewegung oder das Verlassen einer unbetätigten Po- sition der Betätigungseinrichtung, detektiert.

Vorzugsweise erzeugt die Betätigungsermittlungseinrichtung Signale, die unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise unter Verwendung von Steuereinheiten für die Betätigungseinrich- tung, oder einer Motorsteuereinheit (ECU), verwendet werden, um die Vorrichtung aus einem Ruhezustand, in dem keine Posi- tionen und Bewegungen der Betätigungseinrichtung erfaßt wer- den, in einen Betriebszustand zu bringen, in dem Positionen und Bewegungen der Betätigungseinrichtung erfaßt werden. Die- ses"Aufwecken"der Vorrichtung ermöglicht es, die Vorrich- tung nur dann zu betreiben, d. h. mit der erforderlichen Be- triebsenergie zu versorgen, wenn es tatsächlich erforderlich ist, Positionen und Bewegungen der Betätigungseinrichtung zu erfassen. Im Ruhezustand kann die Vorrichtung vollständig ab- geschaltet sein, d. h. keinerlei Energie erhalten, oder in ei- ner üblicherweise als Stand-by-Modus bezeichneten Weise be- trieben werden, die, verglichen mit dem Betriebszüstand, eine geringe Leistungszufuhr erfordert. Auf diese Weise kann der Energiebedarf der Vorrichtung und somit der Fahrzeugbremsan- lage bzw. des Fahrzeuges verringert werden.

Ferner ist es vorgesehen, dass die von den Betätigungsermitt- lungseinrichtungen erzeugten Signale verwendet werden, um in Antwort auf eine Betätigung der Betätigungseinrichtung der Fahrzeugbremsanlage Bremslichter des Fahrzeuges zu aktivie- ren. Dies hat den Vorteil, dass die Fahrzeugbremslichter nur dann aktiviert werden, wenn tatsächlich eine Betätigung der Fahrzeugbremsanlage stattfindet, da herkömmliche Bremslicht- schalter im Allgemeinen auf Betätigungen von Bremspedalen an- sprechen, die aufgrund von Toleranzen und Spiel der Bremspe- dalmechanismen nicht notwendigerweise zu einer tatsächlichen Aktivierung von Fahrzeugbremsanlagen führen.

Ferner ist es vorgesehen, dass die Betätigungsermittlungsein- richtung einen sogenannten Reed-Schalter umfaßt, der durch den Signalgeber betätigbar ist.

Vorzugsweise ist die Betätigungsermittlungseinrichtung bau- einheitlich mit der Sensoreinrichtung ausgeführt.

Bei Fahrzeugbremsanlagen mit zwei Bremskreisen, kann jedem der Bremskreise eine Betätigungsermittlungseinrichtung zuge- ordnet sein, wobei die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kann, bei der Signalgeber und Sensoreinrichtungen für den ersten und den zweiten Kolben vorgesehen sind. Alternativ können die Betätigungsermitt- lungseinrichtungen mit der Ausführungsform der erfindungsge- mäßen Vorrichtung mit einem Signalgeber und einer Sensorein- richtungen eingesetzt werden, wobei hier ein"Aufwecken"in Antwort auf eine Betätigung des ersten oder des zweiten Kol- bens oder dann erfolgen kann, wenn beide Kolben aus ihren Ru- hepositionen bewegt werden.

Außerdem stellt die vorliegende Erfindung eine Fahrzeugbrems- anlage bereit, die einen erfindungsgemäßen Bremszylinder und eine Steuereinrichtung aufweist, die zur Steuerung des Be- triebes der Fahrzeugbremsanlage zumindest teilweise in Abhän- gigkeit von erfaßten Positionen und Bewegungen des Signalge- bers dient.

Vorzugsweise umfaßt die Fahrzeugbremsanlage eine Simulations- einrichtung, die in Abhängigkeit von erfaßten Positionen und Bewegungen des Signalgebers einem Fahrzeugführer bei Betäti- gung eines Bremspedals die bei einer konventionellen Bremsan- lage übliche Pedalcharakteristik vermittelt, d. h. das Verhal- ten des Bremspedales simuliert.

Kurzbeschreibung der Figuren

Bei der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen, von denen zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Tandem- Hauptzylinders für eine hydraulische Fahrzeugbrems- anlage mit einer Ausführungsform der erfindungsge- mäßen Vorrichtung, Fig. 2 schematische Darstellungen von Ausführungsformen von Signalgebern für die erfindungsgemäße Verrich- tung von Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Tandem- Hauptzylinders für eine elektronisch gesteuerte hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit der Ausfüh- rungsform von Fig. 1, Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Zylinders für eine Fahrzeugbremsanlage mit einer weiteren Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 5 bis 7 schematische Darstellungen der Ausführungsfor- men der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den Fig. 1, 3 und 4 mit einer Einrichtung zum Ermitteln von Betätigungen der Betätigungseinrichtung.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen In Fig. 1 ist ein Tandem-Hauptzylinder 2 für eine hydrauli- sche Fahrzeugbremsanlage gezeigt. Der Hauptzylinder 2 ist ü- ber ein Betätigungsglied 4 betätigbar, das mit einem in dem Hauptzylinder 2 angeordneten ersten Kolben 6 starr und direkt verbunden ist. Zur Betätigung des Betätigungsgliedes 4 ist dieses unmittelbar oder über einen dazwischen angeordneten Bremskraftverstärker mit einem Bremspedal verbunden. Der ers- te Kolben 6 begrenzt zusammen mit einem zweiten in dem Haupt- zylinder 2 angeordneten Kolben 8 und entsprechenden Innenflä-

chen (nicht bezeichnet) eines Gehäuses 10 des Hauptzylinders 2 erste und zweite Hydraulikkammern I und II. In den Hydrau- likkammern I und II ist Hydraulikfluid aufgenommen, das über zugeordnete Versorgungsanschlüsse 12 und 14 zu-oder abflie- ßen kann.

Die Hydraulikkammern I und II stehen über Fluidleitungen 16 und 18 mit Radbremsen 20 und 22 in Verbindung, um diese in Abhängigkeit von einer Betätigung des Hauptzylinders 2 mit Hydraulikfluid zu versorgen. Eine Feder 24 wirkt mit dem zweiten Kolben 8 zusammen, um diesen in Abhängigkeit einer Betätigung des Betätigungsgliedes 4 in dem Hauptzylinder 2 zu positionieren. Ferner bringt die Feder 24 den zweiten Kolben 8 und über die Fluidverbindung in der ersten Hydraulikkammer I den ersten Kolben 6 in deren Ausgangspositionen, wenn der Hauptzylinder 2 nicht betätigt ist.

Da der erste Kolben 6 direkt und starr mit dem Betätigungs- glied 4 verbunden ist, entspricht eine Verschiebung des ers- ten Kolbens 6 unmittelbar einer entsprechenden Bewegung des Betätigungsgliedes 4 und charakterisiert damit die durch ei- nen Fahrzeugführer verursachte Betätigung des Bremspedales, genauer den Pedalweg.

Hierbei entspricht eine Bewegung des ersten Kolbens 6 unmit- telbar dem zugrundeliegenden Pedalweg, wenn das Bremspedal direkt mit dem Betätigungsglied 4 verbunden ist. Wird-ein zwischen dem Betätigungsglied 4 und dem Bremspedal angeordne- ter Bremskraftverstärker verwendet, sind dessen Parameter zu berücksichtigen, um aus einer Verschiebung des ersten Kolbens 6 den entsprechenden Pedalweg zu ermitteln.

Um bei einer Betätigung des Bremspedals den Pedalweg aus ei- ner daraus resultierenden Verschiebung des ersten Kolbens 6 zu ermitteln, wird ein an dem ersten Kolben 6 ortsfest ange- brachter Signalgeber 26 verwendet. Der in Fig. 1 gezeigte Signalgeber 26 ist an einer der ersten Hydraulikkammer I zu-

gewandten Stirnfläche 28 des ersten Kolbens 6 angeordnet, wo- bei der Signalgeber 26 auch an einer gegenüberliegenden Stirnfläche 30 befestigt sein kann. Weitere mögliche Anord- nungen einzelner oder mehrerer Komponenten, die die Funktion des Signalgebers 26 bereitstellen, an dem ersten Kolben 6 sind in Fig. 2 dargestellt. Bei der in Fig. 2a gezeigten Aus- führung kann der Signalgeber 26 an der Stirnfläche 28 und/oder der Stirnfläche 30 angeordnet sein, wobei Fig. 2al bis a6 eine Auswahl möglicher Formen des Signalgebers 26 dar- stellen. Hierbei ist zu beachten, dass der Signalgeber 26 die Stirnfläche 28 und/oder die Stirnfläche 30 vollständig bede- cken oder bis zu einer Kante 32 reichen kann, die mit einer in axialer Richtung des ersten Kolbens 6 äußeren Umfangsflä- che 34 gebildet wird. Bei den in Fig. 2b und 2c gezeigten Ausführungen kann der Signalgeber 26 einzelne oder mehrere (z. B. 2,4,5,...) der Signalgeberkomponenten 261 bis 266 und Kombinationen derselben umfassen.

An einer Außenseite 36 des Gehäuses 10 des Hauptzylinders 2 ist eine Sensoreinrichtung 38 angeordnet, die mit dem Signal- geber 26 zusammenwirkt, um Positionen und Bewegungen des ers- ten Kolbens 6 zu ermitteln. In Abhängigkeit von Positionen und Bewegungen des Signalgebers 26 und damit des ersten Kol- bens 6 erzeugt die Sensoreinrichtung entsprechende Signale, die über eine Signalschnittstelle 40 an hier nicht darge- stellte Komponenten weiterleiten, die diese zur Steuerung des Betriebs des Kraftfahrzeuges und insbesondere zur Steuerung der Fahrzeugbremsanlage verwenden. Vorteilhafterweise ist die Signalschnittstelle 40 eine bidirektionale Schnittstelle, um die Sensoreinrichtung 38, beispielsweise durch ein Fahrzeug- managementsystem, zu steuern und zu überwachen.

Die Anordnung des Signalgebers 26 innerhalb des Gehäuses 10 und der Sensoreinrichtung 38 außerhalb des Gehäuses 10 ver- einfacht den Aufbau des Hauptzylinders 2, da keine Verbindun- gen zwischen dem Signalgeber 26 und der Sensoreinrichtung 38 erforderlich sind, die durch das Gehäuse 10 zu führen sind.

Des weiteren erlaubt es diese Anordnung, bereits verfügbare Hauptzylinder 2 zu verwenden, die lediglich geringfügig zu modifizieren sind. Hierbei wird für eine ortsfeste Anordnung der Sensoreinrichtung 38 am Gehäuseäußeren gesorgt, die bei- spielsweise durch Verschrauben, Verkleben, usw. erfolgen kann. Ebenso können verfügbare Kolben für den ersten Kolben 6 verwendet werden, indem eine oder mehrere als Signalgeber 26 dienenden Komponenten verwendet werden, die die technischen Charakteristika des ersten Kolbens 6 nicht wesentlich verän- dern. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn ein als Signal- geber 26 dienendes Bauteil verwendet wird, das geringe Abmes- sungen aufweist, die das Volumen der ersten Hydraulikkammer I nicht wesentlich beeinflussen, und der mittels einer geeigne- ten Klebverbindung an dem ersten Kolben 6 angebracht ist.

Als Signalgeber 26 und Sensoreinrichtung 38 können beliebige Komponenten verwendet werden, die geeignet sind, unter Ver- wendung elektrischer und/oder magnetischer Signale Positionen und Bewegungen des ersten Kolbens 6 ohne eine physikalische Verbindung (z. B. Kabel, Leitung) zwischen dem Signalgeber 26 und der Sensoreinrichtung 38 zu detektieren. Die Anordnung und/oder Form des Signalgebers 26 (siehe Fig. 2) ergibt sich aus der Art der verwendeten Sensoreinrichtung 38 und des Sig- nalgebers 26, des verwendeten Hauptzylinders 2, der Genauig- keit, mit der Positionen und Bewegungen des ersten Kolbens 6 ermittelt werden sollen, und dergleichen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist der Signalge- ber 26 ein Ring-oder scheibenförmiges Magnetelement. Dessen Magnetfeld, genauer Positionen und Bewegungen des Magnetfel- des, werden von der Sensoreinrichtung 38 erfaßt, um den für eine Betätigung des Hauptzylinders 2 verantwortlichen Pedal- weg zu ermitteln.

Bei der Verwendung eines Magnetelementes für den Signalgeber 26 ist für eine zuverlässige Detektion von Positionen und Be- wegungen desselben ein Hauptzylinder 2 zu verwenden, dessen

Material (Materialien) das Magnetfeld des Signalgebers 26 nicht so verfälschen oder beeinflussen, dass die gewünschte Meßgenauigkeit der Sensoreinrichtung 38 beeinträchtigt wird.

Beispielsweise kann das Gehäuse des Hauptzylinders 2 aus dem nicht magnetischen Werkstoff Aluminium hergestellt sein, wo- durch sich zusätzlich Gewichtsvorteile ergeben.

Bei dem. in Fig. 3 dargestellten Hauptzylinder für eine elekt- ronisch gesteuerte hydraulische Fahrzeugbremsanlage sind Kom- ponenten, die Komponenten der in Fig. 1 gezeigten Ausfüh- rungsform entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der in Fig. 3 gezeigte Hauptzylinder 2'ist aus dem deutschen Patent mit der Nummer 199 50 862 bekannt, weshalb hier auf eine detailliertere Erläuterung verzichtet wird.

Der Hauptzylinder 2'ist über die Fluidleitungen 16 und 18 mit Ventileinrichtungen 42 und 44 verbunden, deren Funktion und Betrieb in dem genannten Patent beschrieben sind. Anstel- le des zweiten Kolbens 8 wird bei dieser Ausführungsform ein zweiter Kolben 8'verwendet, der in bekannter Weise einen Ka- nal 46 und einen Auslaß 48 aufweist, um über eine Fluidver- bindung 50 mit einer Simulationseinrichtung 52 zusammenzuwir- ken. Die Simulationseinrichtung 52 dient dazu, einem Fahrer bei einer Betätigung eines (un) mittelbar mit dem Betätigungs- glied 4 verbundenen Bremspedales die bei einer konventionel- len Bremsanlage übliche Pedalcharakteristik zu vermitteln.

Durch die Verwendung der Sensoreinrichtung 38 in Verbindung mit dem Signalgeber 26 kann die Simulationseinrichtung 52 und insbesondere eine damit verbundene bekannte Charakteristik- Modelliereinrichtung (hier nicht dargestellt) zur Simulation einer Bremspedalcharakteristik dahingehend ergänzt oder er- setzt werden, dass die von der Sensoreinrichtung 38 erfaßten Positionen und Bewegungen des ersten Kolbens 6 zur Ermittlung einer gewünschten Pedalcharakteristik (mit) verwendet werden.

Soll die Charakteristik-Modelliereinrichtung so ersetzt wer- den, kann auf der Grundlage einer so ermittelten Pedalcharak-

teristik beispielsweise ein mit dem Bremspedal zusammenwir- kender elektro-mechanischer Aktuator entsprechend gesteuert werden. In diesem Fall kann die Simulationseinrichtung 52 durch ein Reservoir für Hydraulikfluid ersetzt werden, das über die Fluidverbindung 50 in Abhängigkeit von einer Betäti- gung des Hauptzylinders 2'Hydraulikfluid erhält oder abgibt.

Bei nicht dargestellten Ausführungen der in Fig. 1 und 3 dar- gestellten Anordnungen sind an den zweiten Kolben 8 bzw. 8' ebenfalls Signalgeber angeordnet, die mit diesen zugeordneten Sensoreinrichtungen zusammenwirken, die an den Außenseiten der Hauptzylinder 2 bzw. 2'angeordnet sind. Diese Ausfüh- rungsformen erlauben es, Positionen und Bewegungen der ersten und zweiten Kolben 6 und 8 bzw. 8'separat zu erfassen, um, wie oben beschrieben, entsprechende Signale zur Steuerung des Betriebs des Kraftfahrzeuges und insbesondere zur Steuerung der Fahrzeugbremsanlage zu verwenden. Dies hat den Vorteil, dass die tatsächlich auftretenden Positionen und Bewegungen der ersten und zweiten Kolben 6 und 8 bzw. 8'in Antwort auf eine Betätigung des Betätigungsglieds 4 detektiert werden, um für eine optimierte Steuerung insbesondere der Fahrzeugbrems- anlage zu sorgen. Ferner wird es auf diese Weise möglich, fehlerhafte Betriebszustände einer Fahrzeugbremsanlage zu er- kennen, wenn beispielsweise bei einer Betätigung des Betäti- gungsglieds 4 einer oder beide der Kolben 6 und 8 bzw. 8' keine entsprechenden, zu erwartenden Positionen einnimmt und/oder Bewegungen ausführt.

Der in Fig. 4 schematisch dargestellte Zylinder 100 kann ein mit einem Bremskraftverstärker verbundener Hauptzylinder oder ein Zylinder eines Bremskraftverstärkers sein. Wie oben aus- geführt, wird der Zylinder 100 über ein Betätigungsglied 102 betätigt, das mit einem Kolben 106 starr und direkt verbunden ist. Der Kolben 106 ist im Inneren eines Gehäuses 108 des Zy- linders 100 angeordnet und wirkt mit einem Federelement 110 zusammen, das die oben beschriebenen Funktionen der Feder 24 bereitstellt. Der Kolben 106 weist in axialer Richtung einen

im wesentlichen T-förmigen Querschnitt auf. Ein als ringför- miges Magnetelement ausgeführter Signalgeber 112 ist zwischen einer Stirnfläche 114 des Kolbens 106 und einem Klemmelement 116 relativ zu dem Kolben 106 ortsfest gehalten. Das Klemm- element 116 ist an dem Bereich geringeren Durchmessers des Kolbens 106 angeordnet. Die ortsfeste Anordnung des Signalge- bers 112 und des Klemmelementes 116 an dem Kolben 106 wird hier durch das Federelement 110 erreicht, kann aber verbes- sert werden, indem das Klemmelement 116 beispielsweise durch Verpressen und/oder Verkleben fest mit dem Kolben 106 verbun- den ist. Ebenso ist es vorgesehen, den Signalgeber 112 fest mit dem Kolben 106 zu verbinden. Unabhängig von der Anordnung des Signalgebers 112 an dem Kolben 106 kann, wie in Fig. 4 zu sehen, ein ringförmiges Element verwendet werden, um Toleran- zen zwischen dem Signalgeber 112 und dem Kolben 106 aus- zugleichen, wodurch Herstellungskosten aufgrund einzuhalten- der Fertigungstoleranzen minimiert werden.

Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform wird das Klemmele- ment 116 nicht verwendet, wobei der Signalgeber 112 von dem Federelement 110 kontaktiert wird. Hierbei kann der Signalge- ber 112 die in Fig. 4 dargestellte Form oder die dort für das Klemmelement 116 dargestellte Form aufweisen.

An einer Außenfläche 120 des Gehäuses 108 ist ein Sensorele- ment 122 ortsfest angeordnet, das wie oben beschrieben, zur Erfassung von Positionen und Bewegungen des Kolbens 106 mit dem Signalgeber 112 zusammenwirkt. Zur ortsfesten Anordnung des Sensorelementes 122 weist ein Befestigungsflansch 124 des Gehäuses 108 einen Anschlag 126 auf. Die Positionierung des Anschlages 126 ist in Abhängigkeit der Größe des Sensorele- mentes und möglicher Positionen und Bewegungen des Kolbens 106 zu definieren, um eine zuverlässige Ermittlung des Pedal- weges zu gewährleisten.

Um bei einem Betrieb eines Fahrzeuges Energie zu sparen, ist es vorteilhaft, Komponenten und insbesondere elektrisch oder

elektronisch gesteuerte Einrichtungen nur dann in einen Be- triebszustand zu versetzen, d. h. mit entsprechender Energie zu versorgen, wenn diese tatsächlich benötigt werden. Dem entsprechend ist es vorteilhaft, wenn sich solche Komponenten und Einrichtungen in einem Ruhezustand oder einem sogenannten Stand-by-Modus befinden, wenn sie nicht benötigt werden. Im Zusammenhang mit Fahrzeugbremsanlagen werden hierfür übli- cherweise Bremslichtschalter verwendet, die auf Betätigungen von Bremspedalen ansprechen. Bremslichtschalter liefern je- doch ungenaue Signale, d. h. Signale, die eine Betätigung von Bremspedalen angeben, aber nicht notwendigerweise eine tat- sächliche Betätigung der entsprechenden Fahrzeugbremsanlage charakterisieren, da aufgrund von Toleranzen und Spiel von Bremspedalen eine Betätigung derselben nicht notwendigerweise auch zu einer tatsächlichen Aktivierung der Fahrzeugbremsan- lage führen muß. Dem entsprechend kann eine Verwendung von Bremslichtschaltern zum"Aufwecken"einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dazu führen, dass diese aus einem Ruhezustand mit niedrigem oder keinem Energieverbrauch in einen Betriebszu- stand gebracht wird, obwohl keine tatsächliche Betätigung der Fahrzeugbremsanlage vorliegt.

Um dieses Problem zu lösen, können die in Fig. 5,6 und 7 dargestellten Ausführungen der Ausführungsformen von Fig. 1, 3 bzw. 4 verwendet werden, bei denen Einrichtungen 31 bzw.

129 vorgesehen sind, die auf die Signalgeber 26 bzw. 112 an- sprechen. Werden die Kolben 26 bzw. 106 durch eine Betätigung der Betätigungsglieder 4 bzw. 102 aus den in Fig. 5,6 und 7 dargestellten Ruhepositionen bewegt, wirkt der Signalgeber 26 bzw. 112 so mit der Einrichtung 39 bzw. 129 zusammen, dass diese Signale erzeugt, um zumindest das Sensorelement 38 bzw.

122 und vorzugsweise in Verbindung mit diesem verwendete Kom- ponenten"aufzuwecken", d. h. aus einem Stand-by-Modus in ei- nen Betriebszustand bringt.

Für die Einrichtungen 39 und 129 können beispielsweise Reed- Schalter verwendet werden, die den Beginn einer Bewegung der

Sensorelemente 26 bzw. 112 aus deren Ruheposition detektie- ren. Ferner ist es vorgesehen, dass die von den Einrichtungen 31 bzw. 129 erzeugten Signale auch zur Aktivierung von Brems- lichtern des Fahrzeuges verwendet werden.

Bei einer Verwendung von Reed-Schaltern für die Einrichtungen 31 bzw. 129 verursacht eine Betätigung der Betätigungsglieder 4 bzw. 102 eine Bewegung der Signalgeber 26 bzw. 112 aus de- ren Ruheposition, wodurch der Reed-Schalter betätigt wird. Im nicht betätigten Zustand der Fahrzeugbremsanlage kann der Reed-Schalter geöffnet sein und durch eine Bewegung des ent- sprechenden Signalgebers 26 bzw. 112 geschlossen werden. Der durch den geschlossenen Reed-Schalter fließende Strom kann dann zum Aufwecken der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwen- det werden. Alternativ ist es vorgesehen, dass der Reed- Schalter geschlossen ist, wenn die Fahrzeugbremsanlage nicht betätigt ist. Um hierbei den Energiebedarf möglichst gering zu halten, kann der Reed-Schalter mit einem Halbleiterbauele- ment, beispielsweise einem FET, verbunden sein, das einen ge- ringen Energiebedarf hat und bei einer Öffnung des Reed- Schalters in Antwort auf eine Betätigung der Fahrzeugbremsan- lage die erfindungsgemäße Vorrichtung"aufweckt".

Bei einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Signalgebern und Sensorelementen für eine Fahrzeugbremsanlage mit zwei Bremskreisen, ist es vorgesehen, dass jedem der Bremskreise Einrichtungen 31 bzw. 129, beispielsweise in Form von Reed-Schaltern, zugeordnet sind.