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Die
Erfindung betrifft eine Energieeinheit, insbesondere für ein hydraulisch
redundantes elektrohydraulisches Bremssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Ferner betrifft die Erfindung ein hydraulisch redundantes elektrohydraulisches
Fahrzeugbremssystem, das mit einer solchen Energieeinheit ausgestattet
ist.
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Technischer Hintergrund
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Ein
Hydraulikenergiespeicher mit einem Faltenbalg ist z.B. aus der
DE 101 19 357 A1 bekannt. Der
Hydraulikenergiespeicher weist ein Gehäuse auf, in welchem ein Faltenbalg
mit einem beweglichen Faltenbalgdeckel unter Ausbildung eines jeweils
getrennten Hydraulikraums und Pneumatikraums aufgenommen ist. Das
Gehäuse
umfasst eine Speicherwand, die zur Druckmittelzuführung mit einer
in den Hydraulikraum führenden
Druckmittelzuführeinheit
verbunden ist. Eine unter Druck stehende Bremsflüssigkeit wird dem Hydraulikenergiespeicher von
außen
zugeführt.
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Eine
weiterer Gasdruckspeicher sowie eine Fahrzeugbremsanlage mit einem
derartigen Gasdruckspeicher ist aus der
DE 199 54 326 A1 bekannt. Der
Gasdruckspeicher weist ein Gehäuse
auf, dessen Innenraum durch einen Metallbalg in einen mit Gas gefüllten Gasraum
und einen Fluidraum geteilt ist, in den bzw. aus dem durch eine
Zuleitung ein Fluid unter Druck zu- und abgeführt werden kann.
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Bei
einem elektrohydraulischen Bremssystem messen Sensoren den Pedalweg
und den vom Fahrer ausgeübten
Druck in einem Hauptbremszylinder. Diese Information wird an ein
Steuergerät
weitergegeben. Das Steuergerät
berechnet die gewünschte
Verzögerung
und sendet ein entsprechendes Signal an eine Hydraulikeinheit, die
einen Elektromotor, eine Fluidpumpe, einen Druckspeicher und Ventile umfasst.
Dabei sind Fluidpumpe und Druckspeicher üblicherweise separate Baugruppen.
Die Hydraulikeinheit stellt den benötigten Druck an der Radbremse
zur Verfügung,
wobei jedes Rad individuell abgebremst werden kann.
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Die
DE 100 28 092 A1 offenbart
eine Fahrzeugbremsanlage mit einem ersten und einem zweiten Bremskreis,
die je eine fremdbetätigbare
Druckquelle und mindestens eine Radbremse aufweisen, und einer Druckausgleichseinrichtung,
mit welcher der erste und zweite Bremskreis verbunden sind und welche
derart gestaltet ist, dass bei einer ersten Hilfsbetätigung der
Radbremsen, bei wenigstens einer defekten Kompo nente eines Bremskreises
ein Druckausgleich zwischen dem ersten und zweiten Bremskreis erfolgt.
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Die
DE 197 45 278 A1 offenbart
eine Vorrichtung zur Speicherung und Förderung von Druckmittel in
Hydrauliksystemen, die ein Druckgehäuse mit an dessen Außenumfang
rotationssymmetrisch angeordneten Permanentmagneten umfasst. Diese
Permanentmagnete erzeugen ein Magnetfeld, so dass das Druckgehäuse als
Stator eines Linearmotors wirkt. Ein Läufer des Linearmotors umfasst
in einen Mitnehmerbügel
integrierte Magnetspulen und führt im
Betrieb des Linearmotors eine Linearbewegung entlang einer Längsachse
des Druckgehäuses
aus. Diese Bewegung des Läufers
wird auf einen Pumpenkolben einer in das Druckgehäuse ragenden
Axialkolbenpumpe übertragen.
Ein Pumpengehäuse
der Axialkolbenpumpe stützt
einen das Druckgehäuse
in einen inneren Gasraum und einen äußeren Fluidraum unterteilenden
Faltenbalg ab und bildet gleichzeitig einen Verschlussdeckel für das Druckgehäuse. Durch
einen in dem Pumpengehäuse
ausgebildeten Saugkanal kann der Axialkolbenpumpe Druckmittel aus
einem Hydrauliksystem zugeführt
werden, wohingegen ein ebenfalls in dem Pumpengehäuse ausgebildeter
Druckkanal die Druckseite der Pumpe mit dem in dem Druckbehälter angeordneten
Fluidraum verbindet.
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Aus
der
DE 102 47 688
A1 ist ein Hochdruckspeicher mit einem Gehäuse bekannt,
dessen Innenraum mittels eines Faltenbalgs in eine Druckkammer und
eine Speicherkammer unterteilt ist. Der Faltenbalg ist einerseits
druckdicht mit einem das Gehäuse verschließenden Deckel
verbunden und andererseits mittels einer Trennplatte verschlossen,
wobei eine zwischen dem Deckel und der Trennplatte eingespannte
Druckfeder den Faltenbalg in Richtung eines Bodenventils vorspannt.
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Die
WO 88/09277 A1 beschreibt eine Hydraulikpumpenanordnung für ein Bremssystem,
die einen von einem Motor angetriebenen Exzenter, einen in einem
Gehäuse
verschiebbaren Pumpenkolben sowie einen Federspeicher umfasst.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energieeinheit
sowie ein Fahrzeugbremssystem mit einer hohen Ausfallsicherheit
bereitzustellen.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese
Aufgabe wird durch eine Energieeinheit mit den im Anspruch 1 genannten
Merkmalen sowie ein Fahrzeugbremssystem mit den im Anspruch 3 genannten
Merkmalen gelöst.
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Ein
in der Energieeinheit eingesetzter Druckspeicher umfasst ein erstes
Behälterteil,
mindestens eine zumindest teilweise in dem ersten Behälterteil angeordnete
Fluidpumpe, einen Balg und einen von dem ersten Behälterteil
begrenzten Fluidraum, in den die mindestens eine Fluidpumpe ein
Fluid pumpt und aus dem unter Druck stehendes Fluid ableitbar ist. Der
Fluidraum ist im Inneren des Balgs angeordnet.
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Der
Balg kompensiert Druck-Vibrationen. Durch Verwendung des Balgs werden
daher vorteilhafterweise Druckpulsationen vermieden. Übliche Drücke im Fluidraum
liegen im Bereich zwischen 30 und 250 bar, bevorzugt zwischen 110
und 180 bar. Das Fluidvolumen des Fluidraums kann je nach Verwendung
angepasst werden. Übliche
Baugrößen haben
ein Fluidvolumen von 5 bis 200 cm3, bevorzugt von
10 bis 50 cm3.
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Vorzugsweise
ist der Balg mit einer auf dem ersten Behälterteil geführten Balgführung verbunden.
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Der
Balg kann auf verschiedene Arten geführt werden, um sicher zu stellen,
dass sich der Balg bei der Bewegung entlang seiner Längsachse
nicht verkantet. Eine Möglichkeit
ist, den Balg über
einen Kolbenstößel in einem
in dem ersten Behälterteil
ausgebildeten Führungsschacht
verlagerbar zu führen. Alternativ
kann der Balg eine bewegliche Balgführung aufweisen, die auf dem
ersten Behälterteil
aufliegt. Dabei gleiten die bewegliche Balgführung und das erste Behälterteil
aneinander vorbei, wenn sich der Balg bewegt. Der Balg kann somit
an dem ersten Behälterteil
in Richtung einer Balglängsachse
zwischen einer Position maximaler Fluidraumbefüllung und einer Position minimaler
Fluidraumbefüllung
verlagerbar geführt
werden.
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An
der von der Fluidpumpe abgewandten Seite der Balgführung kann
ein Balgdeckel angebracht sein.
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In
einem Ausführungsbeispiel
dichtet eine Dichtungsanordnung das erste Behälterteil gegen die Balgführung ab.
Die Dichtungsanordnung kann eine Radialdichtung umfassen. Bevorzugt
ist die Radialdichtung ein O-Ring oder eine Kolbendichtung mit mindestens
einem Profilring und mindestens einem O-Ring. Die Dichtungsanordnung
kann auch eine Axialdichtung umfassen. Bevorzugt ist die Axialdichtung
ein O-Ring oder ein Usit-Ring. Als Dichtungsmaterial kann z.B. PTFE
(Polytetrafluorethylen) zum Einsatz kommen.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
eine redundante Abdichtung der Balgführung verwirklicht, indem die
Balgführung
durch eine Axial- und eine Radialdich tung gegen das erste Behälterteil abgedichtet
ist. Die Axialdichtung liegt dabei auf der von dem ersten Behälterteil
abgewandten Seite und die Radialdichtung ist auf der dem ersten
Behälterteil zugewandten
Seite angeordnet. Die Radialdichtung dichtet die Balgführung und
das erste Behälterteil
gegeneinander ab. Falls die Radialdichtung nicht vollständig abdichten
sollte, senkt sich die Balgführung weiter
ab, bis sich auch die Axialdichtung im Eingriff befindet. Somit
ist sicher gestellt, dass bei Ausfall der ersten Dichtung (der Radialdichtung)
die zweite Dichtung (die Axialdichtung) zum Einsatz kommt. Wenn nun
die Fluidpumpe wieder Druck aufbringt, wird sich die obere Wand
der Balgführung
von der Axialdichtung wegbewegen.
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Der
Balg kann jede beliebige geometrische Form annehmen, bevorzugt eine
rotationssymmetrische oder zumindest im Wesentlichen rotationssymmetrische
Form.
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Der
Balg ist bevorzugt als Metallbalg ausgebildet.
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Der
Druckspeicher kann zusätzlich
eine Gegendruckanordnung umfassen. Die Gegendruckanordnung weist
in einem Ausführungsbeispiel
ein Federelement auf. Das Federelement deformiert sich unter Verlagerung
der Balgführung
in Richtung der Position maximaler Fluidraumbefüllung und entspannt sich beim
Entleeren des Fluidraums, wobei das Federelement eine äußere Kraft
ausübt,
welche auf den Fluidraum wirkt und diesen komprimiert.
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Alternativ
kann die Gegendruckanordnung ein Gehäuse aufweisen, welches so mit
dem Balg, der Balgführung,
dem Balgdeckel und dem ersten Behälterteil abschließt, dass
zwischen dem Gehäuse und
dem Balg, der Balgführung
und dem Balgdeckel und dem ersten Behälterteil ein dichter Hohlraum ausgebildet
ist. Der dichte Hohlraum ist mit einem Gas oder einem Fluid gefüllt. Der
Fluidraum ist dazu eingerichtet, sich gegen eine äußere Kraft
der Gegendruckanordnung bis zu einer Position auszudehnen, in welcher
ein Kräftegleichgewicht
zwischen der äußeren Kraft
der Gegendruckanordnung und der Kraft des Fluids im Fluidraum auf
den Balg, die Balgführung
und den Balgdeckel herrscht.
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Das
Fluid ist aus dem Fluidraum ableitbar, bevorzugt über mindestens
einen Auslass, der in dem ersten Behälterteil und/oder in dem Balg,
der Balgführung
oder dem Balgdeckel angeordnet ist.
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Alternativ
kann auch die Fluidpumpe als Auslass dienen, z.B. indem die Fluidpumpe
in umgekehrter Pumprichtung benutzt wird oder indem in der Fluidpumpe
mindestens ein Auslass ausgebildet ist.
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In
dem ersten Behälterteil
und/oder dem Balg, der Balgführung
oder dem Balgdeckel kann mindestens eine Entlüftungsöffnung zum Entfernen von Luft
und/oder Fluid, die sich im Balg und/oder im dichten Hohlraum sammeln,
ausgebildet sein.
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Die
Fluidpumpe kann mittig oder außermittig in
dem ersten Behälterteil
angeordnet sein.
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Der
Druckspeicher weist in einem weiteren Ausführungsbeispiel zusätzlich einen
Fuß auf,
der mit dem Gehäuse
und dem ersten Behälterteil
dicht abschließt.
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Eine
Schutzvorrichtung kann vorgesehen sein, um den Druckspeicher vor
zu hohen oder zu niedrigen Drücken
im Fluidraum zu schützen.
Eine Möglichkeit
ist, mindestens ein Schutzventil anzubringen, das mit dem Fluidraum
und/oder dem dichten Hohlraum in Verbindung steht. Alternativ kann
die Schutzvorrichtung Vorsprünge,
Einkerbungen oder Nuten an dem ersten Behälterteil und/oder der Balgführung aufweisen,
welche die Bewegung der Balgführung
so einschränken,
dass der Druckspeicher vor einem Fluidüberdruck im Fluidraum und/oder
vor einem Gas- oder Fluidüberdruck
im dichten Hohlraum geschützt
ist.
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In
einem Ausführungsbeispiel
ist die Fluidpumpe eine Axialkolbenpumpe mit einem Kolben, Einlassöffnungen,
Auslassöffnungen,
einer Rückstelleinrichtung
und einem Einlassventil. Es versteht sich, dass beliebige Arten
von Pumpen zum Einsatz kommen können.
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Die
erfindungsgemäße Energieeinheit
umfasst einen Elektromotor und zwei Druckspeicher, die einander
gegenüberliegen,
so dass die Energieeinheit eine T-Form aufweist, wobei jeder Druckspeicher jeweils
ein erstes Behälterteil,
eine zumindest teilweise in dem Behälterteil angeordnete und von
dem Elektromotor angetriebene Fluidpumpe, einen Balg und einen von
dem ersten Behälterteil
begrenzten Fluidraum umfasst, in den die Fluidpumpe ein Fluid pumpt
und aus dem unter Druck stehendes Fluid ableitbar ist. Ableitungen
der zwei Druckspeicher sind miteinander verbunden, so dass bei Ausfall
eines Druckspeichers der Energieeinheit der andere Druckspeicher
der Energieeinheit zur Entnahme von Flüssigkeit unter hohem Druck
verwendbar ist. Die Energieeinheit kann somit redundant Druck bereitstellen.
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Alternativ
kann an Stelle des Elektromotors eine beliebige andere Antriebsquelle
gewählt
werden.
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Die
Energieeinheit kann so ausgebildet sein, dass die mindestens eine
Fluidpumpe des Druckspeichers von einem Elektromotor über einen
Exzenter angetrieben wird, der mit der Antriebswelle des Elektromotors
verbunden ist.
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Ein
erfindungsgemäßes Fahrzeugbremssystem
umfasst eine Bremsbetätigungseinrichtung,
mindestens eine Radbremse, eine Energieeinheit zur Bereitstellung
von Fluid unter hohem Druck, eine elektronische Steuereinheit und
elektrisch steuerbare Ventile, wobei die elektronische Steuereinheit
bei Betätigung
der Bremsbetätigungseinrichtung
die elektrisch steuerbaren Ventile so ansteuert, dass Fluid unter
hohem Druck aus der Energieeinheit entnommen wird und den einzelnen
Radbremsen individuell so zugeführt
wird, dass die gewünschte
Bremswirkung erreicht wird. Bei der Energieeinheit handelt es sich
um eine Energieeinheit der vorstehend beschriebenen Art.
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Bei
dem elektrohydraulischen Bremssystem erzeugt nicht mehr der Fahrer
durch Betätigen
der Bremsbetätigungseinrichtung,
wie z.B. einen Tritt auf ein Bremspedal, gegebenenfalls unterstützt durch
einen Bremskraftverstärker,
Bremsdruck. Der Bremsdruck stammt vielmehr aus einem Fluidraum,
der von einer Hochdruckpumpe gespeist wird.
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Das
elektrohydraulische Bremssystem reagiert erheblich schneller als
ein herkömmliches
hydraulisches Bremssystem, so dass man wertvolle Millisekunden beim
Bremsvorgang gewinnt. Darüber hinaus
kann die elektronische Steuereinheit zugleich Signale von den ABS
(Antiblockiersystem), ASR (Antriebsschlupfregelung), TC (Traction
Control), FDR (Fahrdynamikregelung), BA (Bremsassistent), ART (Abstandsregelautomat),
VSC (Vehicle Stability Control, Fahrzeugstabilitätssteuerung), ACC (Adaptive Cruise
Control), PBP (Predictive Cruise Control) und ESP (Elektronisches
Stabilitätsprogramm)
Steuergeräten,
Hilfen zum sanften Anhalten (Soft Stop) und/oder Anfahren sowie
zum Anhalten und/oder Anfahren am Berg (Hill Hold) sowie Daten von
Gier-, Geschwindigkeits-, Lenkwinkel-, Getriebesteuerungs-, Quer-
und Längsbeschleunigungssensoren und ähnlichen
Sensoren verarbeiten und so die Bremswirkung optimieren. Unter Berücksichtigung aller
zur Verfügung
stehenden Daten ist die elektronische Steuereinheit in der Lage,
in jeder Situation für jedes
Rad individuell die optimale Bremskraft zu berechnen und jede Radbremse
gezielt anzusteuern. Die elektronische Steuereinheit kann die Schleudergefahr
durch Optimierung des ESP-Systems verringern und stabilisiert das
Fahrzeugverhalten beim Bremsen in Kurven, weil sich die Bremskräfte variabler
und gezielter verteilen lassen. Zustätzlich lassen sich neue Funktionen
realisieren, wie z.B. die oben genannte Soft-Stop-Funktion für sanftes
Anhalten im Stadtverkehr oder den Stau-Assistenten mit automatischer
Bremsfunktion.
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In
einer Bremsbetätigungseinheit,
welche die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine darstellt,
werden die durch den Fahrer vorgegebenen Parameter wie Pedalweg,
Betätigungsgeschwindigkeit
und Pedalkraft gemessen.
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Das
elektrohydraulische Bremssystem bringt zahlreiche Vorteile mit sich.
Der Wegfall zusätzlicher Pumpen
führt zu
einer Geräuschreduzierung.
ABS, ASR, TC, FDR, BA, ART, Soft Stop, ESP und ähnliche Systeme können über die
elektronische Steuereinheit integriert werden. Der Fahrer hat ein
besseres Pedalgefühl.
Das elektrohydraulische Bremssystem führt zu einem optimalen Brems-
und Stabilitätsverhalten.
Es ist kein Motorunterdruck erforderlich. Es kommt nicht zu einer
Pulsationsrückkopplung
während
der ABS-Bremsung. Außerdem
wird die Installation der einzelnen Komponenten des elektrohydraulischen
Bremssystems verbessert.
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Die
vorgenannten Regelungsfunktionen wie ABS/ASR, etc. die mittels der
gesteuerten Ventile ausgeführt
werden, werden erheblich vereinfacht, bzw. der Regelkomfort verbessert,
weil erfindungsgemäß wenigstens
ein Teil der Fluidpumpe in ein Behälterteil des Druckspeichers
integriert ist.
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Die
Energieeinheit des erfindungsgemäßen Bremssystems
umfasst zwei Druckspeicher, deren Ableitungen miteinander verbunden
sind, so dass bei Ausfall eines Druckspeichers der Energieeinheit
der andere Druckspeicher der Energieeinheit zur Entnahme von Fluid
unter hohem Druck verwendbar ist.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel,
das nicht Gegenstand der Erfindung ist, werden die Druckspeicher
der Energieeinheit für
verschiedene Bremskreise des Fahrzeugbremssystems verwendet. So
kann z.B. ein erster Bremskreis das rechte und linke Vorderrad und
ein zweiter Bremskreis das rechte und linke Hinterrad des Kraftfahrzeugs
umfassen. Alternativ kann ein erster Bremskreis das rechte Vorderrad
und das linke Hinterrad und ein zweiter Bremskreis das rechte Hinterrad
und das linke Vorderrad des Kraftfahrzeugs umfassen.
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Figuren
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
eines Druckspeichers;
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2 einen
Längsschnitt
einer Fluidpumpe für
den Einsatz in einem Druckspeicher;
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3 ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Energieeinheit
in T-Form mit einem Elektromotor und zwei Druckspeichern;
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4 schematisch
ein erfindungsgemäßes elektrohydraulisches
Bremssystem für
ein Kraftfahrzeug mit einer gemeinsamen Ableitung für zwei Druckspeicher;
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5 schematisch
ein elektrohydraulisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit zwei
getrennten Ableitungen für
zwei Druckspeicher, das nicht Gegenstand der Erfindung ist;
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6 schematisch
ein weiteres elektrohydraulisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit zwei
getrennten Ableitungen für
zwei Druckspeicher, das nicht Gegenstand der Erfindung ist.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Druckspeichers 10. Ein Balg 14 mit einer
beweglichen Balgführung 28 und
einem Balgdeckel 26 ist in einem Gehäuse 12 untergebracht.
Zwischen Gehäuse 12 und
Balg 14 befindet sich ein mit Gas gefüllter dichter Hohlraum 38.
Ein Fuß 42 schließt den Hohlraum 38 an
der offenen Seite des becherförmigen Gehäuses 12 ab.
Die bewegliche Balgführung 28 gleitet
an einem Behälterunterteil 40 entlang.
Im Inneren des Behälterunterteils 40 befindet
sich ein mit Fluid gefüllter
Fluidraum 34. Eine Radialdichtung 30 und eine
Axialdichtung 32 dichten das Behälterunterteil 40 gegenüber der
beweglichen Balgführung 28 ab.
Eine Fluidpumpe 22 pumpt über eine Zuleitung 16 eingespeistes
Fluid unter hohem Druck über
eine Einlassöffnung 24 in
den Fluidraum 34. Über
einen Auslass 20 und einen Druckspeicherausgang 18 kann
das unter hohem Druck stehende Fluid dem Fluidraum 34 entnommen
werden und z.B. zum Betätigen
einer hydraulischen Bremsvorrichtung verwendet werden.
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Wie
in 2 gezeigt, ist die Fluidpumpe 22 in einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
eine Axialkolbenpumpe mit einem Kolben 50, Einlassöffnungen 78,
einer Auslassöffnung 76,
einer Rückstelleinrichtung 86,
einem Einlassventil aus einem Ball 82 und einer Einlassfeder 84 und
einem Pumpengehäuse 52.
Der Kolben 50 kann z.B. über einen Exzenter (nicht dargestellt)
angetrieben werden. Wenn der Kolben 50 nach rechts geschoben
wird, dichtet das Einlassventil ab. Es muss nun eine zusätzliche
Kraft gegen eine größere Rückstellfeder 86 aufgebracht werden,
um das Volumen rechts des Kolbens 50 zu verkleinern. Jenes
Volumen wird dann durch die Auslassöffnung 76 im Gehäuse 52 abgeleitet.
Für eine gute
Abdichtung sorgt eine Hochdruckdichtung 80 und eine Reservedichtung 60 sowie
eine Viererdichtung 62 zum Abdichten der Pumpe 22 zur
Einlassseite hin. Nachdem das Fluidvolumen aus der Axialkolbenpumpe
befördert
wurde, stellt die Rückstellfeder 86 den
Kolben 50 wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Ein
(in der 2 nicht gezeigtes) Rückschlagventil
an der Auslassöffnung 76 verhindert, dass
Fluid über
die Auslassöffnung 76 zurück in die Axialkolbenpumpe
gelangt. Beim Zurückstellen
des Kolbens 50 öffnet
deshalb das Einlassventil aus Ball 82 und Einlassfeder 84 und
lässt Fluid über die
Einlassöffnungen 78 und
das Einlassventil aus Ball 82 und Einlassfeder 84 in
den Raum rechts des Kolbens 50, so dass der Pumpvorgang
von Neuem beginnen kann. Zum einfachen Einbau und zur Schwingungsdämpfung weist
die Axialkolbenpumpe auf ihrer Außenseite mehrere O-Ringe 54, 56, 58 auf,
die zwischen Vorsprüngen 64, 66, 68, 70, 72, 74 des
Gehäuses 52 angeordnet
sind.
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3 zeigt
eine hydraulisch redundante Energieeinheit 100 mit einem
Elektromotor 102 und zwei Druckspeicher 10a, 10b.
Die beiden Druckspeicher 10a, 10b sind baugleich
zu dem in der 1 dargestellten Druckspeicher 10.
Es werden durchgehend dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei sich
die Suffixe a und b der numerischen Bezugszeichen jeweils auf den
ersten und zweiten Druckspeicher 10a, 10b beziehen.
Die Fluidpumpen 22a, 22b sind jeweils mittig in
den Gehäusen 12a, 12b untergebracht.
Die Pumpen 22a, 22b sind so an einem Mittelstück 103 befestigt,
dass sich die beiden Druckspeicher 10a, 10b gegenüber liegen
und die Energieeinheit 100 eine T-Form aufweist. Die Antriebswelle 116 des
Elektromotors 102 ist mit einer Exzenterwelle 110 verbunden,
die einen Exzenter zum Antreiben der beiden Fluidpumpen 22a, 22b aufweist.
Gelagert ist die Exzenterwelle 110 durch zwei Wälzlager 106, 107.
Auf der dem Elektromotor 102 zugewandten Seite ist neben
den Wälzlagern 106, 107 eine
Dichtung 108 angebracht, die verhindert, dass Bremsfluid zum
Elektromotor 102 dringen kann. Um die Unwucht bei der Rotation
zu minimieren und somit die Laufruhe zu verbessern, sind zusätzlich auf
der Exzenterwelle 110 Gegengewichte 111 angebracht.
An der Exzenterwelle 110 ist ein Nadellager 114 angebracht, an
dessen Außenseite
ein Außenring 112 angeordnet
ist. Die Ableitungen 20a, 20b sind über die
Druckspeicherausgänge 18a, 18b durch
das Mittelstück 103 geführt. Die
Zuleitungen 16a, 16b sind ebenfalls durch das
Mittelstück 103 geführt und
speisen Fluid in die Fluidpumpen 22a, 22b.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines elektrohydraulischen Bremssystems 200a für ein Kraftfahrzeug
mit zwei bremsbaren Vorderrädern 202, 204 (rechtes
Vorderrad 202, linkes Vorderrad 204) und zwei
bremsbaren Hinterrädern 206, 208 (rechtes
Hinterrad 206, linkes Hinterrad 208). Die Räder 202, 204, 206, 208 weisen
Drehzahlsensoren 262, 264, 266, 268 zur
Messung der Drehgeschwindigkeiten und Bremsen 203, 205, 207, 209 auf.
Der Fahrer teilt dem System seinen Bremswunsch über eine Betätigungseinrichtung 214 mit,
die bevorzugt als Pedal ausgebildet ist. Die Betätigungseinrichtung 214 ist
mit einem Hauptbremszylinder 218 und einem Simulationskolben 216 verbunden.
Ein Pedalsensor X misst die Pedalstellung (zurückgelegter Pedalweg) und die
Betätigungsgeschwindigkeit.
Alternativ misst der Pedalsensor X nur die Pedalstellung und die
Betätigungsgeschwindigkeit
wird von einer elektronischen Steuereinheit 212 oder einem
dem anderen Gerät
berechnet. Ein Bremsfluidbehälter 220 stellt dem
elektrohydraulischen Bremssystem Hydraulikfluid zur Verfügung. Der
Simulationskolben 216 dient dazu, dem Fahrer die Illusion
eines konventionellen Bremspedals eines herkömmlichen hydraulischen Bremssystems
zu liefern.
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Das
elektrohydraulische Bremssystem 200a umfasst ferner eine
Sensorgruppe 272 mit mehreren Drucksensoren P1, P2, P3,
P4, P5, P6, die über
Temperatursensoren T1, T2 kompensiert werden können.
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Die
von einer Batterie 210 mit Energie versorgte elektronische
Steuereinheit 212 erhält
Messdaten von dem Pedalsensor X, den Drucksensoren P1, P2, P3, P4,
P5, P6, den Temperatursensoren T1, T2, den Drehzahlsensoren 262, 264, 266, 268 und Daten
anderer Steuereinheiten (nicht dargestellt) wie ABS, ASR, TC, FDR,
BA, ART, Soft Stop und ESP.
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Eine
Energieeinheit 100 mit zwei Druckspeichern 10a, 10b wird
vom Bremsfluidbehälter 220 über einen
Filter 270 und eine Zuleitung 274 mit Hydraulikfluid
versorgt. Die Ableitungen der beiden von einem Motor 102 angetriebenen
Druckspeicher 10a, 10b münden gemeinsam in die Hydraulikleitung 276, welche
mit Proportionalventilen 238, 240, 244, 246 verbunden
ist. Die Proportionalventile 238, 240 sind jeweils
an Radbremszylinder 222, 224 angeschlossen, deren
Ausgänge
ihrerseits jeweils mit den Radbremsen 203, 205 der
Vorderräder 202, 204 verbunden
sind. Die Proportionalventile 244, 246 jeweils sind
an die Radbremsen 207, 209 der Hinterräder 206, 208 angeschlossen.
Zum Ableiten von Bremsfluid sind die Radbremsen 207, 209 jeweils über Proportionalventile 243, 248 und
die Radbremszylinder 222, 224 jeweils über Proportionalventile 236, 242 mit
dem Bremsfluidbehälter 220 verbunden.
Die Radbremsen 207, 209 der Hinterräder 206, 208 sind über ein
Digitalventil 250 miteinander verbunden. Die Radbremsen 203, 205 der
Vorderräder 202, 204 sind über ein
Digitalventil 239 miteinander verbunden.
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Der
Hauptbremszylinder 218 ist über Digitalventile 230, 232 mit
den Radbremsen 203, 205 der Vorderräder 202, 204 verbunden.
Bevorzugt sind die Digitalventile elektrisch steuerbar und im spannungslosen
Zustand offen.
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Zum
Bremsen betätigt
der Fahrer das Bremspedal 214. Über den Pedalsensor X werden
Pedalweg und Betätigungsgeschwindigkeit
erhalten. Das progressive Bremspedalgefühl erhält der Fahrer über eine
Bremspedaleinheit 201. Aus dem Pedalweg und der Betätigungsgeschwindigkeit
und anderen von der Sensorengruppe 272 bereitgestellten
Parametern ermittelt die elektronische Steuereinheit 212 den
Verzögerungswunsch
des Fahrers. Daraufhin werden die Proportionalventile 238, 240, 244, 246 angesteuert,
die den in den Druckspeichern 10a, 10b befindlichen
Fluiddruck zu den Radbremszylindern 222, 224 sowie
den Radbremsen 207, 209 weiterleiten. Die Digitalventile 230, 232 bleiben
dabei ständig
geschlossen. In einer hydraulischen Steuereinheit 211 werden die
realen Bremsdrücke
erfasst und wieder zur elektronischen Steuereinheit 212 weitergeleitet.
Somit entsteht ein Regelkreis.
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Sinkt
nach der Bremsung der von einem Drucksensor erfasste Druck in den
Druckspeichern 10a, 10b unter einen bestimmten
Wert, wird der Elektromotor 102 angeschaltet, um die Druckspeicher 10a, 10b wieder
aufzufüllen.
Ist ein bestimmter Druck, z.B. 180 bar, erreicht, so wird der Elektromotor M
wieder ausgeschaltet.
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Um
die Bremse lösen
zu können,
werden die Digitalventile 236, 242, 243, 248 geöffnet, die
den Druck in den Bremsleitungen der Radbremsen 207, 209 und
Radbremszylinder 222, 224 ablassen.
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Sollte
es zu Problemen mit der Druckversorgung durch die Energieeinheit 100 kommen
(z.B. Ausfall des Elektromotors 102, Ausfall eines oder
beider Druckspeicher 10a, 10b), stellt ein hydraulischer Bremskreis
den notwendigen Bremsdruck an den Radbremsen zur Verfügung. Über den
Hauptbremszylinder 218 kann der Fahrer, wie bei einem herkömmlichen
hydraulischen Bremssystem, die Bremsung rein mechanisch über die
Fußkraft
und die hydraulische Übersetzung
durch das Bremspedal 214 einleiten. Der hydraulische Druck
wird dabei über
den Hauptbremszylinder 218 aufgebaut und wird direkt über die
geöffneten
Digitalventile 230, 232 zu den Radbremsen 203, 205 weitergeleitet.
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Bevorzugt
sind die Digitalventile elektrisch steuerbar und im spannungslosen
Zustand offen. Dadurch sind die Digitalventile bei Ausfall der Stromversorgung
offen und die hydraulische Bremsung über die geöffneten Digitalventile 230, 232 ist
möglich. Durch
diese Schaltung wird gewährleistet,
dass ein Fahrzeug auch bei vollständigem Ausfall der Elektronik über eine
rein hydraulische Vorrichtung noch zum Stehen gebracht werden kann.
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Die
Drucksensoren sind so angeordnet, dass der Drucksensor P1 den Druck
am Ausgang der Energieeinheit 100, P2 den Druck an der
Radbremse 205, P3 den Druck an der Radbremse 209,
P4 den Druck an der Radbremse 207, P5 den Druck an der Radbremse 203 und
P6 den Druck am Ausgang des Hauptbremszylinders 218 misst.
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Es
versteht sich, dass in einem weiteren Ausführungsbeispiel Vorder- und
Hinterräder
vertauscht werden können,
ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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In
einem weiteren Bremssystem 200b gemäß 5 versorgt
der Druckspeicher 10a des elektrohydraulischen Bremssystems 200b die
Bremsen 203, 205 der Vorderräder 202, 204 und
der andere Druckspeicher 10b die Bremsen 207, 209 der
Hinterräder 206, 208.
Dazu sind zwei Leitungen 275, 277 an den Ausgängen der
Druckspeicher 10a, 10b vorgesehen. Die Drucksensoren
P1, P7 erfassen die Drücke
in den Leitungen 275, 277, welche der elektronischen
Steuereinheit 212 über
die Sensorengruppe 272 übergeben
werden. Wiederum versteht es sich, dass Vorder- und Hinterräder vertauscht
werden können.
Ansonsten gleicht das Bremssystem 200b aus 5 dem
aus 4 und der Einfachheit halber sei auf die obige
Beschreibung der 4 verwiesen, welche die restlichen
Komponenten des Bremssystems mit denselben Bezugszeichen beschreibt.
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In
einem weiteren Bremssystem 200c gemäß 6 versorgt
der Druckspeicher 10a des elektrohydraulischen Bremssystems 200c über die
Leitung 275, das Proportionalventil 240 und den
Radbremszylinder 224 die Radbremse 205 des linken Vorderrads 204 und über die
Leitung 275 und das Proportionalventil 244 die
Radbremse 207 des rechten Hinterrads 206. Der
Druckspeicher 10b versorgt über die Leitung 277,
das Proportionalventil 238 und den Radbremszylinder 222 die
Radbremse 203 des rechten Vorderrads 202 und über die
Leitung 277 und das Proportionalventil 246 die
Radbremse 209 des linken Hinterrads 208. Im Gegensatz
zu den in den 4 und 5 gezeigten
Bremssystemen 200a, 200b fehlen hier die Digitalventile 239, 250 zum
Verbinden der Radbremsen 203, 205 sowie 207, 209. Ansonsten
gleicht das Bremssystem 200c aus 6 dem aus 4 und
der Einfachheit halber sei auf die obige Beschreibung der 4 verwiesen,
welche die restlichen Komponenten des Bremssystems mit denselben
Bezugszeichen beschreibt. Es versteht sich, dass linke und rechte
Räder vertauscht
werden können.