DE10010735A1 - Electronically regulated brake actuation system has electrohydraulic brake for front axle, electromechanical brake for rear axle as operating brake, electronic control unit - Google Patents
Electronically regulated brake actuation system has electrohydraulic brake for front axle, electromechanical brake for rear axle as operating brake, electronic control unitInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem für Fahrzeuge und ein Verfahren zur elektronisch regelbaren Bremsbetätigung für Fahrzeuge.The invention relates to an electronically controllable Brake actuation system for vehicles and a method for electronically adjustable brake actuation for vehicles.
Elektronisch geregelte Bremsbetätigungssysteme für Fahrzeuge, die eine elektrohydraulische Bremse (EHB) aufweisen, sind bekannt. Bei der EHB ist die Radbremse mit dem hydraulischen Druck aus einer fremdbetätigbaren Druckquelle beaufschlagbar. Die fremdbetätigbare Druckquelle wird von einer elektronischen Steuereinheit angesteuert, die ein dem Fahrerverzögerungswunsch entsprechendes Signal nach Maßgabe der Betätigung einer Bremsbetätigungseinrichtung durch den Fahrer erzeugt.Electronically controlled brake actuation systems for Vehicles that have an electro-hydraulic brake (EMS) have are known. The wheel brake is part of the EHB the hydraulic pressure from an externally operated Pressurizable pressure source. The externally operated Pressure source is from an electronic control unit driven, which a the driver deceleration request corresponding signal according to the actuation of a Brake actuation device generated by the driver.
Ein derartiges elektrohydraulisches Bremsbetätigungssystem ist zum Beispiel in der DE 197 18 533 A1 beschrieben. Es weist ein durch die elektronische Steuereinheit ansteuerbares Motor-Pumpen-Speicher-Aggregat als fremdenergiebetätigte erste Druckquelle und einen Hauptbremszylinder als eine zweite Druckquelle auf, mit deren Druck die Radbremsen des Fahrzeuges beaufschlagbar sind. Den Radbremsen sind Regelventile, vorzugsweise 3/3- Wegeventile vorgeschaltet, um die Radbremsen wahlweise mit der Druckquelle oder einem Druckmittelvorratsbehälter zu verbinden. Eine Notfallenergieversorgung dieses hydraulischen Bremssystems wird dadurch erreicht, daß der durch Fahrerfußkraft betätigbare Hauptbremszylinder über eine mittels eines Trennventils absperrbare hydraulische Verbindung mit den Radbremsen verbindbar ist. Sämtliche (vier) Radbremsen es Fahrzeugs sind mit Hilfe der ersten oder zweiten Druckquelle mit hydraulischem Druck beaufschlagbar.Such an electro-hydraulic brake actuation system is described for example in DE 197 18 533 A1. It has a through the electronic control unit controllable motor-pump-storage unit as externally powered first pressure source and one Master cylinder as a second pressure source, with the pressure of which can be applied to the wheel brakes of the vehicle are. The wheel brakes are control valves, preferably 3/3 Directional valves upstream to optionally use the wheel brakes the pressure source or a pressure medium reservoir connect. An emergency power supply this hydraulic braking system is achieved in that the master brake cylinder actuated by driver foot force via a hydraulic lockable by means of a separating valve Connection to the wheel brakes is connectable. All (Four) wheel brakes of the vehicle are using the first or second pressure source with hydraulic pressure actable.
Die elektrohydraulische Bremse weist den Nachteil auf, daß eine Vielzahl hydraulischer Verbindungen und Steuerungsorgane (hydraulische Ventile) in dem System vorhanden sind, um die Bremsdruckübertragung und -regelung mittels Hydraulikflüssigkeit in allen Radbremsen des Fahrzeugs zu schaffen. Die benötigte Hydraulikflüssigkeit ist giftig und muß nach deren Verbrauch aufwendig entsorgt werden.The electro-hydraulic brake has the disadvantage that a variety of hydraulic connections and Control elements (hydraulic valves) in the system are in place to brake pressure transmission and control using hydraulic fluid in all wheel brakes of the Vehicle. The required hydraulic fluid is toxic and must be disposed of after its consumption become.
Ferner sind elektromechanische Bremsen (EMB) bekannt, bei denen die Radbremsen direkt auf elektromechanischem Wege, beispielsweise mittels eines Elektromotors, betätigbar sind.Furthermore, electromechanical brakes (EMB) are known at which the wheel brakes directly electromechanically, for example, operated by an electric motor are.
Beispielsweise ist in der DE 196 15 186 C1 ein Bremssystem beschrieben, bei dem jeder Radbremse ein Elektromotor mit einem Läufer zugeordnet ist. Bei einer Ansteuerung des Elektromotors wir die Rotationsbewegung des Läufers mit Hilfe einer Spindel in eine Translationsbewegung umgewandelt. Durch eine mechanische Übersetzung in Gestalt eines Hebelmechanismus wird die Axialkraft vervielfacht und auf einen Kolben übertragen, der einen Bremsbelag an eine Bremsscheibe andrückt und ein Bremsmoment erzeugt. Es ist vorgesehen, alle (vier) Rädern eines Fahrzeugs mit einer derartigen elektromechanischen Radbremse auszustatten. For example, in DE 196 15 186 C1 is a braking system described in which each wheel brake with an electric motor is assigned to a runner. When the Electric motor with the rotation of the rotor Using a spindle in a translational movement converted. In the form of a mechanical translation a lever mechanism, the axial force is multiplied and transferred to a piston that a brake pad to a Brake disc presses and a braking torque is generated. It is provided all (four) wheels of a vehicle with one to equip such electromechanical wheel brakes.
Nachteilig bei einem EMB-System ist es, daß für eine Sicherstellung der notwendigen Redundanz, insbesondere der Notfallenergieversorgung, das übliche Fahrzeugbordnetz nicht ausreicht und zwei zusätzliche, nur für das Bremssystem vorgesehene Zusatzakkumulatoren notwendig sind. Darüber hinaus ist für eine sichere Energieversorgung auch eine Erhöhung der Spannung dieser Akkumulatoren - gegenüber der üblichen Bordnetzspannung von 12 V - auf Spannungen von beispielsweise 36 V oder 42 V, erforderlich. Nur so kann eine ausreichende Energiemenge für die Elektromotoren rasch und sicher bereitgestellt werden. Um eine hinreichend hohe Bremsleistung und Bremsdynamik des Systems realisieren zu können, ist zudem die Konstruktion der Radbremse an sich relativ aufwendig und damit teuer.A disadvantage of an EMB system is that for one Ensuring the necessary redundancy, especially the Emergency energy supply, the usual vehicle electrical system not enough and two additional ones, just for that Additional accumulators provided for the braking system are necessary. It is also for a secure energy supply too an increase in the voltage of these batteries - compared the usual vehicle electrical system voltage of 12 V - to voltages of for example 36 V or 42 V required. This is the only way a sufficient amount of energy for the electric motors quickly and be provided securely. To a sufficiently high Realize braking performance and braking dynamics of the system is also the construction of the wheel brake itself relatively complex and therefore expensive.
Aus der DE 43 42 918 A1 ist ferner ein Bremssystem bekannt, bei dem an der Vorderachse eine hydraulische Bremse und an der Hinterachse eine elektromechanische Bremse eingesetzt wird. Bei der hydraulischen Bremse an der Vorderachse wird der Bremsdruck durch einen fahrerbetätigbaren Hauptbremszylinder und einen Bremskraftverstärker erzeugt. Die Regelung der Bremskraft, beispielsweise bei einem ABS- Regelungseingriff, erfolgt hier ausschließlich über ein einziges Trennventil pro Radbremse, wobei für einen Druckabbau mit Hilfe einer Pumpe Druckflüssigkeit von der Radbremse in den Hauptbremszylinder zurückgefördert wird.A brake system is also known from DE 43 42 918 A1, with a hydraulic brake on the front axle and an electromechanical brake is used on the rear axle becomes. With the hydraulic brake on the front axle the brake pressure by a driver-operated Master brake cylinder and a brake booster generated. The regulation of the braking force, for example with an ABS Regulatory intervention takes place here exclusively via a only isolation valve per wheel brake, whereby for one Reduce pressure with the help of a pump hydraulic fluid from the Wheel brake is fed back into the master brake cylinder.
In der DE 199 24 145 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung von Bremskraft für ein Bremssystem mit einer elektromechanischen Betriebsbremse an der Vorderachse und an der Hinterachse des Fahrzeugs beschrieben. Bei dieser elektromechanischen Bremse soll eine dem Fahrerwunsch entsprechende Pedalstellung mit Hilfe einer hydraulischen Druckkammer erkannt werden, um die elektromechanischen Radbremsen entsprechend zu steuern. Die elektromechanischen Radbremsen der Vorderachse sind so ausgestaltet, daß diese zusätzlich hydraulisch ansteurbar sind, um im Fall eines Ausfalls der elektromechanischen Radbremsen eine Hilfsbremsfunktion zu gewährleisten.DE 199 24 145 A1 describes a method for controlling Braking force for a braking system with a electromechanical service brake on the front axle and described on the rear axle of the vehicle. At this Electromechanical brakes are intended to meet the driver's request appropriate pedal position using a hydraulic Pressure chamber can be recognized to the electromechanical Control wheel brakes accordingly. The electromechanical Wheel brakes on the front axle are designed so that these are also hydraulically controllable, in the event of a Failure of the electromechanical wheel brakes To ensure auxiliary brake function.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Bremsbetätigungssysteme zu verbessern und den konstruktiven Aufwand zu verringern.The object of the invention is the known Brake actuation systems to improve and constructive Reduce effort.
Die Aufgabe wird erfindungsgmäß durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.The task is inventively by the characteristic Features of the independent claims solved.
Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.Particularly advantageous developments and refinements of the invention are in the dependent claims specified.
Wesentlich an der Erfindung ist, daß an der Vorderachse eine elektrohydraulische Bremse (EHB) und an der Hinterachse des Fahrzeugs eine elektromechanische Bremse (EMB) als Betriebsbremse verwendet wird.It is essential to the invention that on the front axle an electro-hydraulic brake (EMS) and on the Rear axle of the vehicle has an electromechanical brake (EMB) is used as a service brake.
Der Begriff elektrohydraulische Bremse (EHB) bedeutet eine Bremse, bei der ein dem Fahrerverzögerungswunsch entsprechendes Signal nach Maßgabe einer Bremsbetätigungseinrichtung elektronisch übertragen wird und bei der die Energieübertragung zum Bremsdruckaufbau an der Radbremse des Fahrzeugs hydraulisch erfolgt. Im Gegensatz dazu erfolgt bei der elektromechanischen Bremse (EMB) sowohl die Signalübertragung als auch die Energieübertragung auf elektronischem oder elektrischem Weg, wobei elektromechanische Aktuatoren zum Bremsdruckaufbau verwendet werden. The term electro-hydraulic brake (EMS) means one Brake, in which the driver deceleration request corresponding signal according to a Brake actuator is transmitted electronically and in which the energy transfer to build up brake pressure the vehicle's wheel brake is hydraulic. in the In contrast, the electromechanical Brake (EMB) both the signal transmission and the Power transmission on electronic or electrical Way, with electromechanical actuators for Brake pressure build-up can be used.
Mit dem Begriff "Betriebsbremse" ist die Bremse zum Abbremsen des Fahrzeugs oder zumindest einzelner Räder des Fahrzeugs aufgrund einer Bremsbetätigung durch den Fahrer oder durch einen Eingriff eines elektronischen Regelungssystems während des normalen Betriebs des Fahrzeugs gemeint. Daß bedeutet, die genannte elektrohydraulische Bremse für die Vorderachse oder insbesondere die elektromechanische Bremse für die Hinterachse werden nicht oder nicht auschließlich als Feststellbremse oder Parkbremse verwendet.With the term "service brake" the brake is about Braking the vehicle or at least individual wheels of the Vehicle due to driver brake application or by an intervention of an electronic Control system during normal operation of the Vehicle meant. That means the aforementioned electrohydraulic brake for the front axle or especially the electromechanical brake for the Rear axle are not or not exclusively as Parking brake or parking brake used.
Durch die Verwendung der elektrohydraulischen Bremse an der Vorderachse kann vorteilhaft ein hoher Bremsdruck an der Vorderachse bereitgestellt werden, wobei die bekannten hydraulischen Radbremsen zum Einsatz kommen können. Der gleichtzeitige Einsatz der elektromechanischen Bremse an der Hinterachse des Fahrzeugs führt dazu, daß die gesamte Hydraulik für die Radbremsen der Hinterachse entfallen kann. Dadurch wird einerseits die Montage des Bremssystems bei der Fahrzeugherstellung und andererseits die Wartung und Reparatur der Bremse verbessert. Da an der Hinterachse - gegenüber der Vorderachse - aufgrund der dynamischen Lastverteilung beim Bremsen nur relativ geringe Bremsdrücke zu übertragen sind, ist eine hinreichende Bremsleistung mit einer elektromechanischen Bremse sicher und relativ kostengünstig zu realisieren.By using the electro-hydraulic brake on the A high brake pressure on the front axle can be advantageous Front axle are provided, the known hydraulic wheel brakes can be used. The simultaneous use of the electromechanical brake the rear axle of the vehicle causes the entire Hydraulics for the wheel brakes on the rear axle are eliminated can. This, on the one hand, is the assembly of the brake system in vehicle manufacture and maintenance and repair of the brake improved. Because on the rear axle - compared to the front axle - due to the dynamic Load distribution when braking only relatively low brake pressures are to be transmitted, is sufficient braking power an electromechanical brake safely and relatively to implement inexpensively.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Radbremse an der Vorderachse des Fahrzeugs mit dem hydraulischen Druck aus einer ersten, fremdbetätigbaren Druckquelle beaufschlagbar ist, die durch eine elektronische Steuereinheit ansteuerbar ist, die ein dem Fahrerverzögerungswunsch entsprechendes Signal nach Maßgabe der Betätigung einer Bremsbetätigungseinrichtung, insbesondere eines Bremsbetätigungspedals, erzeugt. It is provided according to the invention that the wheel brake the front axle of the vehicle with the hydraulic pressure from a first, externally actuated pressure source is acted upon by an electronic Control unit is controllable, the one Driver deceleration request corresponding signal in accordance with the actuation of a brake actuation device, in particular a brake actuation pedal.
Als erste, fremdbetätigbare Druckquelle wird vorzugsweise ein Motor-Pumpen-Aggregat mit einem Hochdruckspeicher eingesetzt, das durch die elektronische Steuereinheit ansteuerbar oder steuerbar ist.The first, externally actuatable pressure source is preferred a motor-pump unit with a high-pressure accumulator used by the electronic control unit is controllable or controllable.
Das Bremsbetätigunspedal weist vorteilhaft Wegsensoren auf, die ein Signal für den Betätigungsweg des Pedals liefern. Zur Erzeugung eines "gewöhnlichen" Pedalgefühls ist der Bremsbetätigungseinrichtung" vorzugsweise ein mit dem Hauptbremszylinder zusammenwirkender Simulator zugeordnet.The brake actuation pedal advantageously has displacement sensors, which provide a signal for the actuation path of the pedal. To create an "ordinary" pedal feel is the Brake actuator "preferably one with the Master brake cylinder assigned to interacting simulator.
Erfindungsgemäß ist die Radbremse an der Vorderachse mit dem hydraulischen Druck aus einer zweiten, fahrerbetätigbaren Druckquelle beaufschlagbar.According to the invention, the wheel brake is on the front axle the hydraulic pressure from a second, driver-operated pressure source acted upon.
Die zweite, fahrerbetätigbare Druckquelle ist insbesondere ein vorzugsweise mechanisch betätigbarer Hauptbremszylinder.The second, driver-operated pressure source is in particular a preferably mechanically operated Master brake cylinder.
Nach der Erfindung erfolgt eine Hilfsbremsfunktion mittels der Radbremse an der Vorderachse des Fahrzeugs und mit dem hydraulischen Druck aus der zweiten, fahrerbetätigbaren Druckquelle.According to the invention, an auxiliary braking function takes place by means of the wheel brake on the front axle of the vehicle and with the hydraulic pressure from the second, driver-operated Pressure source.
Der Begriff "Hilfsbremsfunktion" bedeutet hier eine bestimmte Betriebsweise der Bremse aufgrund einer Notsituation, insbesondere ein Ausfall oder eine Störung der elektrohydraulischen Bremse. Dafür ist zwischen der zweiten Druckquelle und der zugeordneten Radbremse an der Vorderachse ein Trennventil angeordnet. Das Trennventil ist vorzugsweise elektromagnetisch betätigbar und im stromlosen Zustand offen. Durch diese Maßnahmen wird gewährleistet, daß im Fall einer Störung oder eines Ausfalls der ersten Druckquelle bzw. deren Steuerung, insbesondere bei einer Störung oder einem Ausfall der Stromversorgung, die hydraulische Verbindung zwischen der zweiten Druckquelle und der Radbremse an der Vorderachse offen ist, wodurch die Radbremse an der Vorderachse im Notfall zumindest mit dem Bremsdruck aus der zweiten Druckquelle beaufschlagbar ist (direkter hydraulischer Durchgriff). Die direkte hydraulische Verbindung ist durch das genannte Trennventil bei einer "normalen" Funktion, das bedeutet bei einer im wesentlichen störungsfreien Funktion der Betriebsbremse, gesperrt. Der Bremsdruck für die Radbremse an der Vorderachse wird dann nur durch die erste Druckquelle bereitgestellt.The term "auxiliary brake function" here means one certain operation of the brake due to a Emergency situation, especially a failure or a malfunction the electro-hydraulic brake. For that is between the second pressure source and the associated wheel brake on the A separating valve is arranged on the front axle. The isolation valve is preferably operated electromagnetically and in the de-energized state Condition open. These measures ensure that in the event of a malfunction or failure of the first Pressure source or its control, especially in one Power supply failure or failure that hydraulic connection between the second pressure source and the wheel brake on the front axle is open, causing the Wheel brake on the front axle in an emergency at least with the Brake pressure can be applied from the second pressure source (direct hydraulic penetration). The direct one hydraulic connection is through the named isolation valve with a "normal" function, that means with an im essential trouble-free operation of the service brake, blocked. The brake pressure for the wheel brake on the The front axle is then only through the first pressure source provided.
Es ist flach der Erfindung vorgesehen, daß die Energieversorgung der elektromechanischen Bremse an der Hinterachse des Fahrzeugs durch den Fahrzeugakkumulator erfolgt. Durch die Verwendung des Fahrzeugakkumulators sind keine zusätzlichen, redundanten und damit kostenaufwendigen Akkumulatoren zur Energieversorgung der elektromechanischen Bremse nötig. Auf eine redundante Auslegung der Energieversorgung kann insbesondere dann verzichtet werden, wenn bei dem erfindungsgemäßen System die Hilfsbremsfunktion durch die zweite Energiequelle gewährleistet ist.It is provided flat the invention that the Power supply to the electromechanical brake on the Rear axle of the vehicle through the vehicle accumulator he follows. By using the vehicle battery no additional, redundant and therefore expensive Accumulators for energy supply to the electromechanical Brake necessary. On a redundant design of the Energy supply can be dispensed with in particular if if in the system according to the invention Auxiliary brake function by the second energy source is guaranteed.
Es ist im Sinne der Erfindung ebenso vorgesehen, daß eine Hilfsbremsfunktion mittels der elektromechanischen Bremse an der Hinterachse des Fahrzeugs erfolgt.It is also provided in the sense of the invention that a Auxiliary brake function using the electromechanical brake on the rear axle of the vehicle.
Für diese Anwendungsfälle, bei denen die Sicherstellung einer relativ hohe Bremsleistung auch an der Hinterachse des Fahrzeugs notwendig ist, wird die Energieversorgung der Hinterradbremse durch vorzugsweise zwei, von der übrigen Energieversorgung des Fahrzeugbordnetzes unabhängigen Akkumulatoren mit einer gegenüber der Fahrzeugbordnetzspannung erhöhten Spannung, wie 36 V oder 42 V, gewährleistet. Darüber hinaus ist eine Überwachung der elektromechanischen Bremse und deren Energieversorgung notwendig, wobei alle für die Funktion der elektromechanischen Bremse notwendigen Systeme redundant ausgeführt sind. Dazu werden die elektromechanische Bremse und die Akkumulatoren einerseits zentral überwacht mit Hilfe eines redundanten Rechners und andererseits werden die beiden elektromechanischen Radbremsen einzeln überwacht mit redundanten, radindividuellen Rechnern. Da diese Maßnahmen relativ aufwendig sind, ist eine Hilfsbremsfunktion mittels der Radbremse an der Vorderachse des Fahrzeugs und mit dem hydraulischen Druck aus der zweiten, fahrerbetätigbaren Druckquelle erfindungsgemäß bevorzugt.For those use cases where ensuring a relatively high braking performance also on the rear axle of the vehicle is necessary, the energy supply of the Rear brake by preferably two, from the rest Energy supply of the vehicle electrical system independent Accumulators with one compared to the Vehicle electrical system voltage increased voltage, such as 36 V or 42 V, guaranteed. Beyond that is surveillance the electromechanical brake and its energy supply necessary, all for the function of the Electromechanical brake systems redundant are executed. To do this, the electromechanical brake and on the one hand, the accumulators are monitored centrally Help of a redundant computer and on the other hand the two electromechanical wheel brakes are monitored individually with redundant, wheel-specific computers. This one Measures that are relatively expensive is one Auxiliary brake function using the wheel brake on the front axle of the vehicle and with the hydraulic pressure from the second, driver-operated pressure source according to the invention prefers.
Nach der Erfindung ist die elektrohydraulische Bremse an der Vorderachse des Fahrzeugs einem ersten Bremskreis zugeordnet und die elektromechanische Bremse an der Hinterachse des Fahrzeugs ist einem zweiten Bremskreis zugeordnet (schwarz-weiß-Aufteilung).According to the invention, the electro-hydraulic brake is on the front axle of the vehicle a first brake circuit assigned and the electromechanical brake on the The rear axle of the vehicle is a second brake circuit assigned (black and white division).
Erfindungsgemäß weist die elektromechanische Bremse an der Hinterachse des Fahrzeugs eine integrierte elektrische Parkbremse auf.According to the electromechanical brake on the Rear axle of the vehicle has an integrated electrical Parking brake on.
Eine "elektrische Parkbremse" ist eine Feststellbremse, bei der auf mechanischem Wege eine Bremsbetätigung erfolgen kann, die von einer Betätigung der Betriebsbremse unabhängig ist. Es ist vorgesehen, daß die Feststellbremse eine Einrichtung aufweist, die mit der elektromechanischen Radbremse zusammenwirkt, um eine Parkbrems- oder Feststellbremsfunktion auszuüben. An "electric parking brake" is a parking brake, at the brake is actuated mechanically can by an operation of the service brake is independent. It is envisaged that the parking brake has a device with the electromechanical Wheel brake cooperates to a parking brake or Parking brake function.
Bei einer Ausführung der elektromechanischen Bremse mit einem Elektromotor und einem Untersetzungsgetriebe mit einem Spindeltrieb kann beispielsweise der Spindeltrieb selbsthemmend ausgelegt sein. So wird die gesetzliche Forderung nach einem stromlosen, mechanischen Verriegeln erfüllt. Für einen nicht selbsthemmenden Spindeltrieb, zum Beispiel einen Kugelgewindetrieb, wird eine zusätzliche mechanische oder elektromechanische Verriegelung vorgesehen. Als vorteilhaft hat sich beispielsweise eine Verriegelungseinrichtung durch eine Sperrklinke herausgestellt, die in den Kraftübertragungsmechanismus der Radbremse eingreifen kann, um die Radbremse zu verriegeln. Die Sperrklinke ist vorzugsweise elektromagnetisch zu betätigen. Sie kann beispielsweise als ein verschiebbarer Anker eines Magneten ausgebildet sein, der durch den vom Stator des Elektromotors erzeugten magnetischen Streufluß betätigbar ist.With a version of the electromechanical brake with an electric motor and a reduction gear a spindle drive, for example, the spindle drive be designed to be self-locking. So the legal Demand for a de-energized, mechanical locking Fulfills. For a non-self-locking spindle drive, for An example of a ball screw drive will be an additional one mechanical or electromechanical locking intended. For example, one has proven advantageous Locking device by a pawl exposed in the power transmission mechanism of the Wheel brake can intervene to lock the wheel brake. The pawl is preferably electromagnetic actuate. You can, for example, as a sliding Anchor of a magnet can be formed by the The stator of the electric motor generated stray magnetic flux can be actuated.
Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem für Fahrzeuge vorgeschlagen, das eine hydraulische Bremse für die Vorderachse des Fahrzeugs und eine elektromechanische Bremse für die Hinterachse des Fahrzeugs als Betriebsbremse aufweist, bei dem der hydraulischen Bremse für die Vorderachse eine Pumpe und ein Motor zugeordnet sind und das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Pumpe und dem Motor der hydraulischen Bremse für die Vorderachse ein hydraulischer Speicher zugeordnet ist, zur Erzeugung des Bremsdrucks der Betriebsbremse und/oder das dadurch gekennzeichnet ist, daß die hydraulische Bremse für die Vorderachse von einer elektronischen Steuereinheit angesteuert wird, die ein dem Fahrerverzögerungswunsch entsprechendes Signal nach Maßgabe der Betätigung einer Bremsbetätigungseinrichtung durch den Fahrer erzeugt. To solve the problem is also an electronic adjustable brake actuation system for vehicles suggested that a hydraulic brake for the Front axle of the vehicle and an electromechanical Brake for the rear axle of the vehicle as a service brake has, in which the hydraulic brake for the A pump and a motor are assigned to the front axle and which is characterized in that the pump and the motor the hydraulic brake for the front axle hydraulic memory is assigned to generate the Brake pressure of the service brake and / or that is characterized in that the hydraulic brake for the Front axle from an electronic control unit is driven, the a driver's delay request corresponding signal according to the actuation of a Brake actuation device generated by the driver.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Bremsenbetätigung für Fahrzeuge gelöst, bei dem für die Betriebsbremsfunktion die Radbremse an der Vorderachse des Fahrzeugs elektrohydraulisch betätigbar ist und bei dem die Radbremse an der Hinterachse des Fahrzeugs elektromechanisch betätigbar ist.The underlying task is further enhanced by a Method for brake actuation for vehicles solved at the wheel brake on the for the service brake function Front axle of the vehicle can be actuated electro-hydraulically and where the wheel brake on the rear axle of the vehicle is actuated electromechanically.
Vorzugsweise wird für die Hilfsbremsfunktion die Radbremse an der Vorderachse des Fahrzeugs mittels des hydraulischen Drucks einer fahrerbetätigbaren Druckquelle beaufschlagt.The wheel brake is preferably used for the auxiliary brake function on the front axle of the vehicle using the hydraulic Pressure applied by a driver-operated pressure source.
Die Erfindung soll im folgenden anhand einer Abbildung (Figur) beispielhaft näher erläutert werden.The invention is intended in the following with the aid of an illustration (Figure) are explained in more detail by way of example.
Die Figur zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Bremsbetätigungssystems.The figure shows a circuit diagram of an inventive Embodiment of the brake actuation system.
Das in der Figur dargestellte, elektronisch regelbare Bremsbetätigungssystem besteht aus einem mittels eines Betätigungspedals 1 betätigbaren, zweikreisigen Hauptbremszylinder 2 als zweite Druckquelle. Der Hauptbremszylinder 2 wirkt mit einem nicht dargestellten Simulator oder Pedalwegsimulator zusammen, der das für den Fahrer gewöhnliche, bei einem Bremsvorgang spürbare Pedalgefühl gewährleistet. Der Hauptbremszylinder 2 weist mindestens einen Druckraum auf, der mit einem vorzugsweise drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 3 in Verbindung steht. An den Druckraum, an den ein Drucksensor 13 angeschlossen sein kann, ist mittels einer absperrbaren hydraulischen Leitung 11 eine der Vorderachse zugeordnete Radbremse 9, 10 angeschlossen. Das Absperren der Leitung 11 erfolgt mittels eines Trennventils 12. The electronically controllable brake actuation system shown in the figure consists of a two-circuit master brake cylinder 2, which can be actuated by means of an actuation pedal 1 , as a second pressure source. The master brake cylinder 2 interacts with a simulator or pedal travel simulator, not shown, which ensures the pedal feel that is normal for the driver and can be felt during a braking operation. The master brake cylinder 2 has at least one pressure chamber which is connected to a preferably pressureless pressure medium reservoir 3 . A wheel brake 9 , 10 assigned to the front axle is connected to the pressure chamber, to which a pressure sensor 13 can be connected, by means of a hydraulic line 11 which can be shut off. The line 11 is shut off by means of a separating valve 12 .
Wie der Figur weiter zu entnehmen ist, ist ein als erste Druckquelle (Fremddruckquelle) dienendes Motor-Pumpen- Aggregat 20 mit einem Hochdruckspeicher 21 und gegebenenfalls einem weiteren Ventil 39 vorgesehen. Das Motor-Pumpen-Aggregat 20 besteht aus einer mittels eines Elektromotors 22 angetriebenen Pumpe 23 sowie einem der Pumpe 23 parallel geschalteten Druckbegrenzungsventil 24. Die Saugseite der Pumpe 23 ist über ein erstes Rückschlagventil 43 an den Druckmittelvorratsbehälter 3 angeschlossen. Der von der ersten Druckquelle 20, 21 aufgebrachte hydraulische Druck wird von einem Drucksensor 25 überwacht. Eine hydraulische Leitung 26 verbindet den Hochdruckspeicher 21 bzw. die Druckseite der Pumpe 23 über ein zweites Rückschlagventil 44 mit ersten Eingangsanschlüssen von zwei Regelventilen 27, 28 die den Radbremsen 9 und 10 vorgeschaltet sind. Die Regelventile 27, 28 sind hier als elektromagnetisch betätigbare 3/3-Wege- Schieberventile ausgeführt. An zweiten Eingangsanschlüssen der Schieberventile 27, 28 ist eine hydraulische Leitung 29, 30 angeschlossen, die über eine dritte hydraulische Leitung 45 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 3 in Verbindung steht. In der zu den 3/3-Wege-Schieberventilen 27, 28 führenden Leitung 26 ist ein Schaltventil 31 eingefügt, das vorzugsweise als stromlos geschlossenes, elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. In der zum Druckmittelvorratsbehälter 3 führenden Leitung 29 bzw. 30 ist ein zweites Schaltventil 32 angeordnet, das ebenfalls vorzugsweise als stromlos geschlossenes, elektromagnetisch betätigbares 2/2- Wegeventil ausgebildet ist. Am Ausgangsanschluß der 3/3- Wege-Schieberventile 27, 28 sind zur Radbremse 9 bzw. 10 führende Leitungen 41 bzw. 42 sowie je ein Drucksensor 33, 34 angeschlossen, mit dessen Hilfe der in den Radbremsen 9, 10 herrschende hydraulische Druck ermittelt wird. As can further be seen from the figure, a motor-pump unit 20 serving as a first pressure source (external pressure source) is provided with a high-pressure accumulator 21 and optionally a further valve 39 . The motor-pump assembly 20 consists of a pump 23 driven by an electric motor 22 and a pressure relief valve 24 connected in parallel with the pump 23 . The suction side of the pump 23 is connected to the pressure medium reservoir 3 via a first check valve 43 . The hydraulic pressure applied by the first pressure source 20 , 21 is monitored by a pressure sensor 25 . A hydraulic line 26 connects the high-pressure accumulator 21 or the pressure side of the pump 23 via a second check valve 44 to first input connections of two control valves 27 , 28 which are connected upstream of the wheel brakes 9 and 10 . The control valves 27 , 28 are designed here as electromagnetically operated 3/3-way slide valves. A hydraulic line 29 , 30 is connected to second input connections of the slide valves 27 , 28 and is connected to the pressure medium reservoir 3 via a third hydraulic line 45 . In the line 26 leading to the 3/3-way slide valves 27 , 28 , a switching valve 31 is inserted, which is preferably designed as a normally closed, electromagnetically actuated 2/2-way valve. In the line 29 or 30 leading to the pressure medium reservoir 3 , a second switching valve 32 is arranged, which is also preferably designed as a normally closed, electromagnetically actuated 2/2-way valve. At the output connection of the 3/3-way slide valves 27 , 28 , lines 41 and 42 leading to the wheel brake 9 and 10 as well as a pressure sensor 33 , 34 are connected, by means of which the hydraulic pressure prevailing in the wheel brakes 9 , 10 is determined .
Der gemeinsamen Ansteuerung des Motor-Pumpen-Aggregats 20 sowie der Elektromagnetventile 12, 27, 28, 31, 32 dient eine elektronische Steuereinheit (ECU) 35, der als Eingangssignale die Ausgangssignale eines mit dem Betätigungspedal 1 zusammenwirkenden Betätigungswegsensors 36 sowie des Drucksensors 13 zugeführt werden und die eine Fahrerverzögerungswunscherkennung ermöglichen. Zur Fahrerverzögerungswunscherkennung können auch andere Mittel, beispielsweise ein die Betätigungskraft am Betätigungspedal 1 sensierender Kraftsensor verwendet werden. Als weitere Eingangsgrößen werden der elektronischen Steuereinheit 35 die Ausgangssignale der Drucksensoren 25, 33, 34 sowie die der Geschwindigkeit des Fahrzeuges entsprechenden Ausgangssignale von schematisch angedeuteten Radsensoren 37, 38 zugeführt.The common control of the motor-pump unit 20 and the electromagnetic valves 12 , 27 , 28 , 31 , 32 is served by an electronic control unit (ECU) 35 , to which the output signals of an actuating travel sensor 36 interacting with the actuating pedal 1 and of the pressure sensor 13 are fed as input signals and enable driver deceleration request detection. Other means, for example a force sensor that senses the actuating force on the actuating pedal 1, can also be used to detect the driver's deceleration request. The output signals of the pressure sensors 25 , 33 , 34 and the output signals corresponding to the speed of the vehicle from schematically indicated wheel sensors 37 , 38 are supplied to the electronic control unit 35 as further input variables.
Mit Hilfe der elektronischen Steuereinheit 35 werden ebenso die Radbremsen 7, 8 an der Hinterachse des Fahrzeugs gesteuert oder geregelt. Die dazugehörigen elektrischen Leitungen sind in der Figur nicht dargestellt. Der Bremsdruck an diesen Radbremsen wird mit Hilfe von Elektromotoren 50, 51 erzeugt. Das Drehverhalten der Räder wird mit Hilfe der Raddrehzahlsensoren 52, 53 ermittelt.With the help of the electronic control unit 35 , the wheel brakes 7 , 8 are also controlled or regulated on the rear axle of the vehicle. The associated electrical lines are not shown in the figure. The brake pressure on these wheel brakes is generated with the aid of electric motors 50 , 51 . The rotational behavior of the wheels is determined with the aid of the wheel speed sensors 52 , 53 .
Im folgenden wird die Funktion des in der Figur dargestellten Bremsbetätigungssystems erläutert:The following is the function of the in the figure brake actuation system illustrated:
Im Ausgangs- bzw. Ruhezustand befinden sich sämtliche Elemente in der in der Figur gezeigten Schaltstellung. Die Trennventile 12, 16 sind offen und die Schaltventile 31, 32 sind geschlossen, während die Schieberventile 27, 28 in der gezeigten Schaltstellung eine Verbindung zwischen der ersten hydraulischen Druckquelle 20, 21 und den Radbremsen 9, 10 ermöglichen. Denkbar ist selbstverständlich eine andere, nicht dargestellte Schaltstellung der Schieberventile 27, 28, in der eine Verbindung zwischen den Radbremsen 9, 10 und dem Druckmittelvorratsbehälter 3 hergestellt wird.In the initial or idle state, all elements are in the switch position shown in the figure. The isolating valves 12 , 16 are open and the switching valves 31 , 32 are closed, while the slide valves 27 , 28 enable a connection between the first hydraulic pressure source 20 , 21 and the wheel brakes 9 , 10 in the switching position shown. Another switching position, not shown, of the slide valves 27 , 28 is of course conceivable, in which a connection is established between the wheel brakes 9 , 10 and the pressure medium reservoir 3 .
Wird nun ein Bremsvorgang durch Niederdrücken des Bremsbetätigungspedals 1 eingeleitet, so wird der Betätigungszustand vom Betätigungswegsensor 36 erkannt und der elektronischen Steuereinheit 35 mitgeteilt, deren Steuersignale einerseits ein Umschalten des Ventils 12 und dadurch eine Trennung des Hauptzylinders 2 von den Radbremsen 9, 10 bewirken. Durch den Drucksensor 13 erfolgt eine zweite Meldung des Fahrerverzögerungswunsches bzw. eine Vorgabe eines Ist-Druckwerts an die elektronische Steuereinheit 35, die Ansteuersignale für die Schaltventile 32 und 31 erzeugt. Zunächst wird das in der Verbindung zum Druckmittelvorratsbehälter 3 eingefügte Schaltventil 32 umgeschaltet und die Verbindung wird freigegeben. Danach wird das Schaltventil 31 in der zur ersten Druckquelle 20, 21 führenden hydraulischen Verbindung 26 geöffnet, so daß eine Druckerhöhung in den Radbremsen 9, 10 eingeleitet wird. Ein Druckausgleich zwischen den Radbremsen 9 und 10 kann durch in der Figur nicht dargestellte stromlos offene, weitere Schaltventile ermöglicht werden, die in weitere, die Leitung 26 und 41 bzw. 42 verbindende Leitungen (in der Figur nicht dargestellt) angeordnet sein können. Diese weiteren Schaltventile werden nur dann umgeschaltet, wenn eine radindividuelle Druckregelung stattfindet. Die Einstellung dar gewünschten Druckwerte erfolgt im beschriebenen Druckregelkreis mittels der Schieberventile 27, 28. In deren zweiter Schaltstellung sind die Verbindungen zwischen den Radbremsen 9, 10 und der Druckquelle 20, 21 sowie dem Druckmittelvorratsbehälter 3 gesperrt, während in der dritten Schaltstellung die Verbindung zwischen den Radbremsen 9, 10 und der ersten Druckquelle 20, 21 gesperrt und die Verbindung zwischen den Radbremsen 9, 10 und dem Druckmittelvorratsbehälter 3 geöffnet ist.If a braking process is now initiated by depressing the brake actuation pedal 1 , the actuation state is recognized by the actuation travel sensor 36 and communicated to the electronic control unit 35 , the control signals of which on the one hand cause the valve 12 to switch and thereby separate the master cylinder 2 from the wheel brakes 9 , 10 . The pressure sensor 13 sends a second message of the driver's deceleration request or an actual pressure value to the electronic control unit 35 , which generates control signals for the switching valves 32 and 31 . First, the switching valve 32 inserted in the connection to the pressure medium reservoir 3 is switched over and the connection is released. Thereafter, the switching valve 31 is opened in the hydraulic connection 26 leading to the first pressure source 20 , 21 , so that a pressure increase in the wheel brakes 9 , 10 is initiated. A pressure equalization between the wheel brakes 9 and 10 can be made possible by further switching valves, which are not shown in the figure and which are open and are arranged in further lines connecting the lines 26 and 41 or 42 (not shown in the figure). These additional switching valves are only switched over when a wheel-specific pressure control takes place. The desired pressure values are set in the pressure control circuit described by means of slide valves 27 , 28 . In the second switching position, the connections between the wheel brakes 9 , 10 and the pressure source 20 , 21 and the pressure medium reservoir 3 are blocked, while in the third switching position, the connection between the wheel brakes 9 , 10 and the first pressure source 20 , 21 is blocked and the connection between the wheel brakes 9 , 10 and the pressure medium reservoir 3 is opened.
Andererseits wird durch Steuersignale der Steuereinheit 35 die elektromechanische Bremse an den Hinterrädern betätigt. Dazu überträgt der elektronisch geregelt Elektromotor 50, 51 über eine hier nicht näher dargestellte Spindeleinheit und einen Übersetzungsmechanismus die Kraft auf einen Kolben, der einen Bremsbelag an die Bremsscheibe andrückt und so das gewünschte Bremsmoment an den Radbremsen 7, 8 erzeugt. Vorzugsweise ist in die elektromechanische Bremse eine elektrische Feststell- oder Parkbremsfunktion integriert.On the other hand, the electromechanical brake on the rear wheels is actuated by control signals from the control unit 35 . For this purpose, the electronically controlled electric motor 50 , 51 transmits the force via a spindle unit (not shown here) and a transmission mechanism to a piston which presses a brake lining onto the brake disc and thus generates the desired braking torque on the wheel brakes 7 , 8 . An electrical parking or parking brake function is preferably integrated in the electromechanical brake.
Im stromlosen Zustand befinden sich sämtliche Ventile in der in Figur gezeigten Schaltstellung, wobei die Trennventile 12, 16 offen sind, wodurch eine hydraulische Verbindung zwischen der zweiten Druckquelle 2 und den Radbremsen 9, 10 besteht, die den direkten hydraulischen Durchgriff ermöglichen. Mit Hilfe der elektrohydraulischen Bremse an der Vorderachse ist nach der Erfindung so bei einer Störung oder einem Ausfall der ersten Druckquelle 20, 21 ein Funktionieren der Radbremsen 9, 10 mit Hilfe der zweiten Druckquelle 2 als Reserveenergiequelle sichergestellt.In the de-energized state, all the valves are in the switch position shown in the figure, the isolating valves 12 , 16 being open, as a result of which there is a hydraulic connection between the second pressure source 2 and the wheel brakes 9 , 10 , which enable direct hydraulic engagement. With the aid of the electrohydraulic brake on the front axle, according to the invention, in the event of a malfunction or failure of the first pressure source 20 , 21, the wheel brakes 9 , 10 function as a reserve energy source with the aid of the second pressure source 2 .
Auch bei einem Ausfall oder einer Störung von einer oder beiden elektromechanischen Radbremsen an der Hinterachse kann eine hinreichende Gesamtbremsleistung der Fahrzeugbremsanlage durch die elektrohydraulische Bremse an der Vorderachse sichergestellt werden. In diesen Fällen wird dann entweder - bei dem Ausfall nur einer Hinterradbremse, z. B. Radbremse 7 - diese Radbremse 7 oder - beim Ausfall der beiden Hinterradbremsen 7, 8 - beide Radbremsen 7, 8 der Hinterachse abgeschaltet. Dazu weisen die beiden elektromechanischen Radbremsen redundante Radrechnermodule auf und werden einzeln überwacht. Die gewählte 2-kreisige schwarz-weiß-Aufteilung mit einem Vorderachsbremskreis und einem Hinterachsbremskreis gewährleistet so logisch eine 3-4-kreisige Aufteilung, denn bei einem Fehler nur einer Radbremse an der Hinterachse kann diese einzeln ausgeschaltet werden.Even in the event of a failure or malfunction of one or both electromechanical wheel brakes on the rear axle, the electro-hydraulic brake on the front axle can ensure a sufficient total braking power of the vehicle brake system. In these cases, either - in the event of failure of only one rear brake, e.g. B. wheel brake 7 - this wheel brake 7 or - if the two rear wheel brakes 7 , 8 - both wheel brakes 7 , 8 of the rear axle are switched off. For this purpose, the two electromechanical wheel brakes have redundant wheel computer modules and are individually monitored. The selected 2-circuit black-and-white division with a front axle brake circuit and a rear axle brake circuit logically ensures a 3-4-channel division, because if only one wheel brake on the rear axle fails, this can be switched off individually.
Dieses erfindungsgemäße Bremsbetätigungssystem weist den Vorteil einer sicheren Funktion aufgrund des möglichen hydraulischen Durchgriffs an der Vorderachse auf. Dadurch ist eine Redundanz der elektrischen Energieversorgung durch z. B. mehrere, zusätzliche Fahrzeugakkumulatoren und eine aufwendige Überwachung der Energieversorgung nicht zwingend notwendig. Ebenso ist im Grundsatz eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) für beide Bremssysteme ausreichend, wobei aus Sicherheitsgründen in der Regel die ECU redundant, daß bedeutet mindestens doppelt, vorgesehen wird. Die Überwachung der elektromechanischen Bremse an der Hinterachse kann vorteilhaft selbstständig mit Hilfe von radindividuellen Rechnermodulen erfolgen, die ebenfalls vorzugsweise doppelt vorhanden sind. Durch Verwendung eines sog. "Kombisattels" (Radbremse mit Betriebsbremsenfunktion und gleichzeitig Feststellbremsenfunktion) bei der elektromechanischen Bremse ist eine elektrische Parkbremse bei einem nur relativ geringen zusätzlichen baulichen Aufwand in das System leicht zu integrieren.This brake actuation system according to the invention has the Advantage of a safe function due to the possible hydraulic penetration on the front axle. Thereby is a redundancy of the electrical power supply through e.g. B. several additional vehicle batteries and one complex monitoring of the energy supply is not essential necessary. In principle there is also an electronic one Control unit (ECU) sufficient for both brake systems, usually the ECU for safety reasons redundant, that means at least twice becomes. Monitoring the electromechanical brake on the Rear axle can advantageously be used independently with the help of wheel-specific computer modules are also made are preferably duplicated. By using a So-called "combination saddles" (wheel brake with service brake function and at the same time parking brake function) in the electromechanical brake is an electric parking brake with only a relatively small additional structural Easily integrate effort into the system.
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