DE102004023007A1 - Brake system of brake-by-wire type for motor vehicle has feed pump designed as variable capacity pump with feed operation intermittently working at high frequency - Google Patents

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Abstract

The brake system of the brake-by-wire type for a motor vehicle has an electrohydraulic servo control brake unit (50) by which at least one wheel brake (12) is operated by the interaction between the hydraulic fluid from a low pressure feed pump and flow passage switched between the pressure side and suction side of the feed pump. The feed pump (17) is designed as a variable capacity pump with a feed operation intermittently working at high frequency. The cycle frequency of the feed pump corresponds at least to that of the resulting brake frequency on the wheel brake during an ABS-modulation.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge nach der Gattung des Hauptanspruchs mit einer Fremdkraft-Bremsanlage und einer Muskelkraft-Hilfsbremsanlage, die beim Ausfall der Fremdkraftbremsanlage die erfindungsgemäße Bremsanlage per Muskelkraft betätigt und/oder im Normalbetrieb (Fremdkraftbremsung) mittels einer elektrisch steuerbaren Einrichtung eine Nachgiebigkeit des Bremspedals durch eine aktive Pedalweg-Simulation ermöglicht.The The invention relates to an electro-hydraulic brake system for motor vehicles according to the preamble of the main claim with a power brake system and a muscle power auxiliary brake system, the failure of the power brake system brake system according to the invention operated by muscle power and / or in normal operation (power brake) by means of an electric controllable device a compliance of the brake pedal by enables active pedal travel simulation.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Bremsanlage im Normalbetrieb ("Brake-by-Wire"-Betrieb) getrennt von der direkten Bremswirkung des Fahrers und in Abhängigkeit von Fahrzustand und Fahrerwunsch anzusteuern und sie im Fehlerfall und/oder beim Systemausfall durch die direkte, hydraulische Bremswirkung des Fahrers zu betätigen bzw. durch eine entsprechende Redundanz an Sensorik und Elektronik funktionsfähig zu halten.The Invention is based on the general idea, the brake system in Normal operation ("brake-by-wire" operation) disconnected from the direct braking effect of the driver and in dependence to control the driving condition and driver's request and they in case of error and / or system failure due to the direct, hydraulic braking action of the driver or by a corresponding redundancy of sensors and electronics functioning to keep.

Ein derartiges Bremssystem mit einer hydraulischen Bremswirkung des Fahrers im Fehlerfall ist Gegenstand der DE 19701070 A1 . Bei diesem bekannten System wird der Druck an den Radbremszylindern im Normalbetrieb durch eine hydrostatische Stelleinrichtung bestehend aus einer Konstantpumpe, einem Hochdruckspeicher, einem Niederdruckspeicher und einer steuerbaren Regelventilanordnung (regelbares Bremsdruckaufbau- und regelbares Bremsdruckabbauventil) moduliert. Bei einer solchen Bremsanlage ist zwar diese Druckmodulation grundsätzlich möglich, erfordert aber auf der einen Seite aufgrund der großen Komponentenzahl (Elektropumpe, Hochdruck (HD)-, Niederdruck (ND)-Speicher und Regelventile) einen sehr hohen Aufwand bzgl. des Raumplatzbedarfs und der Kosten. Auf der anderen Seite ist die Regelgüte und damit der Bremskomfort, beispielsweise bei radselektiven Bremseingriffen, begrenzt, da die feine, durch die exakte Steuerung bzw. Regelung der Bremsdruckventile erzielte Dosierung der immer maximal vorhandenen, durch die Pumpe und/oder den Hochdruckspeicher zur Verfügung gestellten Druckenergie Regelinstabilitäten und Geräusche verursachen kann. Darüber hinaus ist die Realisierung der aktiven Pedalwegsimulation bei dieser Bremsanlage sehr aufwändig (ND-Speicher, Elektropumpe, HD-Speicher und zwei regelbare Pedalwegventile) und kann aufgrund der Anwendung des selben ND-Speichers für die Pedalwegsimulation und die Pumpenversorgung dazu führen, dass während einer ABS-Regelung beispielsweise der Bremsdruckabbau auf einen niedrigen Wert verhindert wird. Mögliche Gegenmaßnahmen dazu wären u. a. die Überdimensionierung der Pumpe und der Speicher und gegebenenfalls auch der Dauerbetrieb der Pumpe während einer Bremsung.Such a brake system with a hydraulic braking effect of the driver in case of failure is the subject of DE 19701070 A1 , In this known system, the pressure at the wheel brake cylinders in normal operation by a hydrostatic actuator consisting of a fixed displacement pump, a high-pressure accumulator, a low-pressure accumulator and a controllable control valve assembly (adjustable Bremsdruckaufbau- and adjustable brake pressure reduction valve) is modulated. In such a brake system, this pressure modulation is basically possible, but requires on the one hand due to the large number of components (electric pump, high pressure (HD) -, low pressure (LP) memory and control valves) a very high expenditure in terms of space requirements and costs , On the other hand, the quality of control and thus the braking comfort, for example, in wheel-selective braking interventions, limited because the fine, achieved by the exact control or regulation of the brake pressure valves dosage of the maximum ever available, provided by the pump and / or the high-pressure accumulator available Pressure energy can cause control instability and noise. In addition, the implementation of the active pedal travel simulation in this brake system is very complex (LP storage, electric pump, HD memory and two adjustable pedal travel valves) and may result in the use of the same ND memory for the pedal travel simulation and the pump supply that during a ABS control, for example, the brake pressure reduction is prevented to a low value. Possible countermeasures for this would include the over-dimensioning of the pump and the memory and possibly also the continuous operation of the pump during braking.

Gegenüber dem eingangs beschriebenen gattungsbildenden Stand der Technik besteht aufgrund der Anwendung einer schnell ansprechbaren, hoch präzisen und regelbaren Förderpumpe ein Vorteil der Erfindung darin, zum einen ohne einen Hochdruckspeicher und Regelventile auszukommen und zum anderen darüber hinaus darin, auf eine einfache und sichere Weise eine exakte Druckmodulation an den Radbremszylindern und dadurch ein feines Bremsen der Fahrzeugräder erzielen zu können. Des Weiteren arbeitet die erfindungsgemäße Einrichtung mit einer sehr einfachen Pedalwegsimulation mittels einer Pedalweg-Stellanordnung ohne einen negativen Einfluss auf den Druckaufbau und/oder Druckabbau an den Radbremszylindern und gewährleistet einen guten Lösevorgang des Bremspedals, da die Pedalwegsimulation die Integration eines federbelasteten ND-Pedalwegspeichers und eines Rückschlagventils vorsieht.Compared to the At the outset described generic prior art due to the application of a fast-response, high-precision and adjustable delivery pump an advantage of the invention therein, on the one hand without a high-pressure accumulator and control valves on the other hand, in addition, in one simple and safe way an exact pressure modulation to the wheel brake cylinders and thereby be able to achieve a fine braking of the vehicle wheels. Furthermore works the inventive device with a very simple pedal travel simulation by means of a pedal travel actuator assembly without a negative influence on the pressure build-up and / or pressure reduction at the wheel brake cylinders and guaranteed a good dissolution process the brake pedal, since the pedal travel simulation integrates a spring loaded ND pedal travel accumulator and a check valve.

Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Bremsanlage (Brake-by-Wire-System) so zu schaffen, dass durch den Ersatz der Konstantpumpe und des Hochdruckspeichers durch eine hochfrequent und präzise arbeitende Förderpumpe und durch das Weglassen bzw. den Ersatz der Regelventile durch einfache Schaltventile eine Reduzierung des Platzbedarfs und der Kosten sowie eine bessere und sicherere Regelbarkeit der Bremsanlage zu erzielen ist. Wichtig für die Realisierung dieser erfindungsgemäßen Lehre ist, dass eine hochfrequent arbeitende, exakt steuer- bzw. regelbare Förderpumpe eingesetzt wird. Erfindungsgemäße Förderpumpen dieser Art sind insbesondere solche mit piezoelektrischen, magnetostriktiven und/oder elektrochemischen Aktoren als Förderelemente.A The first object of the invention is to provide a novel brake system (brake-by-wire system). to create so that by replacing the constant pump and the High-pressure accumulator by a high-frequency and precise working Feed pump and by omitting or replacing the control valves by simple Switching valves reduce space requirements and costs as well to achieve a better and safer controllability of the brake system is. Important for The realization of this teaching according to the invention is that a high-frequency working, exactly controllable or controllable feed pump is used. Delivery pumps according to the invention of this type are in particular those with piezoelectric, magnetostrictive and / or electrochemical actuators as conveying elements.

Ein derartiges Bremssystem mit einer Piezopumpe ist Gegenstand der DE 19950160 A1 . So ein bekanntes Bremssystem stellt aufgrund des niedrigen Druckniveaus an der Saugseite (dem drucklosen Vorratsbehälter) und damit des schlechten Ansaugverhaltens der Pumpe keine optimale Lösung für eine aktive Bremsung (ASR- und ESP-Modus) dar. Schnellarbeitende Förderpumpen erfordern für ein gutes Befüllen ihres Kompressionsraums sowohl eine sehr gute Eigendynamik des Saug- und Druckventils als auch ein relativ hohes Druckniveau an der Saugseite. Darüber hinaus kann dieses System auch nicht als "Brake-by-Wire" charakterisiert werden, da es im Normalbetrieb keine hydraulische Trennung und keine über Draht realisierte, elektronische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremszylindern vorsieht, so dass beispielsweise aufgrund des Rückförderns der Pumpe in den Hauptbremszylinder während eines Druckabbaus im ABS-Modus negative Einflüsse (z. B. Druckpulsationen) auf das Bremspedal übertragen werden können.Such a brake system with a piezo pump is the subject of DE 19950160 A1 , Such a well-known brake system does not provide an optimal solution for active braking (ASR and ESP mode) due to the low pressure level on the suction side (the unpressurised reservoir) and thus the poor suction behavior of the pump. High-speed feed pumps require a good filling of their compression space both a very good momentum of the suction and pressure valve and a relatively high pressure level on the suction side. In addition, this system can not be characterized as a "brake-by-wire", since it provides in normal operation no hydraulic separation and no wire-based, electronic connection between the master cylinder and the wheel brake cylinders, so that for example due to the return of the pump in the head brake cylinder during a pressure reduction in ABS mode negative influences (eg pressure pulsations) can be transmitted to the brake pedal.

Eine grundsätzliche Lösung dieses Problems zeigt eine gattungsgemäße Bremsanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 1 und 21.A fundamental solution This problem shows a generic brake system with the characterizing Features of the claims 1 and 21.

Gegenüber der zuletzt genannten Erfindung sieht die erfindungsgemäße Ausführung zur optimalen Erfüllung der ersten Aufgabe der Erfindung noch folgende Maßnahmen vor:

  • – hydraulische Trennung im Normalbetrieb (Brake-by-Wire-Betrieb) zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremszylindern
  • – Optimierung des Saugverhaltens der Förderpumpe durch die Integration eines mit einem minimal erforderlichen Druck beaufschlagten Niederdruckspeichers (ND-Speichers) an der Saugseite der Pumpe (Vorladung der Förderpumpe)
  • – Druckabbau in den Radbremszylindern beispielsweise im ABS-Modus nicht über ein Rückfördern der Pumpe in den Hauptbremszylinder, sondern durch die Druckentlastung in den ND-Speicher der Pumpe mittels Bremsabbauventile
  • – Optimierung der radselektiven Bremseingriffe durch die Anwendung von mehr als einer Förderpumpe
Compared to the last-mentioned invention, the embodiment according to the invention for optimum fulfillment of the first object of the invention also provides the following measures:
  • - Hydraulic separation in normal operation (brake-by-wire operation) between the master cylinder and the wheel brake cylinders
  • - Optimization of the suction behavior of the feed pump by integrating a low pressure accumulator (LP accumulator) with a minimum required pressure on the suction side of the pump (precharge of the feed pump)
  • - Pressure reduction in the wheel brake cylinders, for example, in ABS mode does not return the pump in the master cylinder, but by the pressure relief in the LP memory of the pump by means of brake release valves
  • - Optimization of the wheel-selective brake interventions by the application of more than one feed pump

Zusätzlich hat die Erfindung die Aufgabe der aktiven Pedalwegsimulation, mit der trotz der Trennung im Normalbetrieb (Brake-by-Wire) zwischen dem Fahrer und den Radbremszylindern ein Pedalweg erzielt wird und damit dem Fahrer ein Pedalgefühl vermittelt wird, das dem Pedalgefühl einer konventionellen Bremsanlage entspricht. Ebenso soll mit dieser Pedalwegsimulationsanordnung ein guter Lösevorgang des Bremspedals erreicht werden, ohne beispielsweise dem Bremssystem zusätzliche Energie zuzuführen.Additionally has the invention, the task of active pedal travel simulation, with the despite the separation in normal operation (brake-by-wire) between the Driver and the wheel brake cylinders a pedal travel is achieved and thus the driver a pedal feeling is conveyed, the pedal feel of a conventional brake system equivalent. Likewise, with this pedal travel simulation arrangement a good dissolution process the brake pedal can be achieved without, for example, the brake system additional To supply energy.

Ein derartiges Bremssystem mit einer hydraulischen Pedalwegsimulation ist auch Gegenstand der DE 197 01 070 A1 . Ein solches bekanntes Bremssystem gewährleistet zwar sowohl ein gutes Pedalgefühl als auch ein gutes Löseverhalten des Bremspedals, es zeigt aber einen sehr aufwändigen Aufbau der Pedalwegsimulation (ND-Speicher, Elektropumpe, HD-Speicher und zwei regelbare Pedalwegventile) und kann beispielsweise negativ auf den Bremsdruckabbau im ABS-Modus Einfluss nehmen, da der Pedalwegsimulations- und der Brake-by-Wire-Bremskreis den gleichen ND-Speicher haben. Dadurch ist ein Bremsdruckabbau an den Rad- bremszylindern auf einen niedrigen Wert nicht immer bzw. nur mit einem großen Energieaufwand sicher.Such a brake system with a hydraulic pedal travel simulation is also the subject of DE 197 01 070 A1 , Although such a known brake system ensures both a good pedal feel and a good release behavior of the brake pedal, but it shows a very complex structure of the pedal travel simulation (LP storage, electric pump, HD storage and two adjustable Pedalwegventile) and can, for example, a negative impact on the brake pressure reduction ABS mode, since the pedal travel simulation and the brake-by-wire brake circuit have the same ND memory. As a result, braking pressure reduction at the wheel brake cylinders to a low value is not always safe or only with great energy expenditure.

Eine grundsätzliche Lösung dieses Problems zeigt eine gattungsgemäße Stellvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche 19 und 20 auf.A fundamental solution This problem shows a generic actuator with the Characteristic features of claims 19 and 20.

Gegenüber der DE 197 01 070 A1 beruht die erfindungsgemäße Ausführung der Pedalwegsimulationsanordnung neben der Erzeugung einer Pedalreaktionskraft für den Fahrer während einer Normalbremsung durch die Einstellung eines hydraulischen Widerstandes mittels einer Regelventilanordnung auch auf folgenden konstruktiven Gedanken:

  • – hydraulische Trennung zwischen dem Pedalwegsimulations- und dem Brake-by-Wire-Bremskreis
  • – Integration in die Pedalwegsimulationsanordnung eines federbelasteten ND-Pedalwegspeichers, der unabhängig vom ND-Speicher der Förderpumpe ist und im Normalbetrieb (bei geöffnetem Pedalwegventil) einen minimal erforderlichen Druck in seinem Inneren aufbauen lässt. Dieser Druck soll die Befüllung des Hauptbremszylinders während eines Lösevorgangs unterstützen
  • – der Einbau in die Pedalwegsimulationsanordnung eines Rückschlagventils soll ebenfalls zu einer besseren Befüllung des Hauptbremszylinders während eines Lösevorgangs beitragen
Opposite the DE 197 01 070 A1 The inventive design of the pedal travel simulation arrangement is based not only on the generation of a pedal reaction force for the driver during a normal braking by setting a hydraulic resistance by means of a control valve assembly on the following constructive thoughts:
  • - Hydraulic separation between the pedal travel simulation and the brake-by-wire brake circuit
  • - Integration in the pedal travel simulation arrangement of a spring-loaded ND-pedal travel memory, which is independent of the LP storage of the feed pump and in normal operation (with the pedal valve open) build a minimum required pressure in its interior. This pressure is to assist the filling of the master cylinder during a dissolution process
  • - The installation in the pedal travel simulation arrangement of a check valve should also contribute to a better filling of the master cylinder during a release operation

Sollte das Bremspedal keine hydraulische Verbindung zu den Radbremszylindern vorsehen und seine mechanische Ausführung nur zur Erfassung des Fahrerwunsches mittels entsprechender Sensorik dienen, ist eine Pedalwegsimulation für den Fahrer auch mit "trockenen" Stellvorrichtungen möglich. Zu diesen Systemen zählen u.a. elektromagnetische, piezoelektrische und elektrorheologische Bremsen und Dämpfer.Should the brake pedal no hydraulic connection to the wheel brake cylinders provide and its mechanical design only for detecting the Driver's request serve by means of appropriate sensors is one Pedal path simulation for the driver also with "dry" actuators possible. To counting these systems et al electromagnetic, piezoelectric and electrorheological Brakes and dampers.

Da Gas oder Luft die Wirkung der Bremsanlage herabsetzen und damit zu einem Totalausfall der Bremsanlage führen können, ist es auch Aufgabe der Erfindung, eine gezielte Entfernung von Verunreinigungen, insbesondere von Gas- oder Lufteinträgen aus der Bremsanlage mittels eines Druckmittelspülvorgangs vorzusehen.There Gas or air reduce the effect of the brake system and thus lead to a total failure of the brake system, it is also an object of the invention a targeted removal of impurities, in particular of Gas or air entries to provide the brake system by means of a Druckmittelspülvorgangs.

Ausführungsbeispiele der Erfindung, anhand der die beanspruchten Ausführungsformen noch im Einzelnen näher erläutert werden, sind in der Zeichnung dargestellt. In dieser zeigen in jeweils schematischer Darstellungembodiments of the invention, with reference to the claimed embodiments in more detail be explained in more detail, are shown in the drawing. In this show in each case more schematic presentation

1 eine mit einer hydraulischen Zwangskoppelung mittels Trennventilen ausgebildete Bremsanlage mit einer intermittierend arbeitenden, hochfrequenten Förderpumpe, einem Bremsabbauventil in 2/2-Schaltventil-Ausführung je Radbremszylinder und einer regelbaren, hydraulischen Pedalwegsimulationsanordnung, 1 a formed with a hydraulic positive coupling by means of separating valves brake system with an intermittently operating, high-frequency feed pump, a brake release valve in 2/2-shift valve design per wheel brake cylinder and an adjustable hydraulic Pedalwegsimu lationsanordnung,

2 eine Bremsanlage nach 1 mit einem Trennkolben je Radbremszylinder und einem ND-Pumpenspeicher, 2 a brake system after 1 with a separating piston per wheel brake cylinder and an LP pump storage,

3 eine Bremsanlage nach 2 mit einer als Piezopumpe ausgebildete Förderpumpe, die eine hydraulische Steuerungseinheit (HCU) und eine zentrale Elektronik (ECU) aufweist, 3 a brake system after 2 with a pump designed as a piezo pump, which has a hydraulic control unit (HCU) and a central electronic unit (ECU),

4 eine Bremsanlage nach 3 mit Druckregel- bzw. Volumenstromregelventilen für den Bremsdruckabbau und für die Pedalwegsimulation, 4 a brake system after 3 with pressure control or volume flow control valves for brake pressure reduction and for pedal travel simulation,

5 eine ohne hydraulische Zwangskoppelung ausgebildete Bremsanlage mit einer als Fertigteil montierten Bremsdruckmodulations-Einheit, bestehend aus mindestens einer intermittierend arbeitenden, hochfrequenten Piezopumpe, einem Bremsdruckabbauventil in 2/2-Schaltventil-Ausführung, einem ND-Pumpenspeicher mit integriertem Reser voir und einem Trennkolben sowie einer regelbaren, elektrischen Pedalwegsimulationsanordnung und einer zentralen Elektronik (ECU), 5 a formed without hydraulic positive coupling brake system with a prefabricated mounted brake pressure modulation unit, consisting of at least one intermittently operating, high-frequency piezo pump, a brake pressure reduction valve in 2/2-switching valve design, an LP pump reservoir with integrated Reser voir and a separating piston and a controllable , electrical pedal travel simulation arrangement and central electronics (ECU),

6 eine Bremsanlage nach 5 mit Bremsdruckmodulations-Einheit mit integrierter Elektronik (ECU), 6 a brake system after 5 with brake pressure modulation unit with integrated electronics (ECU),

7 eine Bremsanlage nach 5 mit Bremsdruckmodulations-Einheit mit integrierter ND-Speicherbefüllung und 7 a brake system after 5 with brake pressure modulation unit with integrated ND storage filling and

8 eine Bremsanlage nach 5 mit Bremsdruckmodulations-Einheit mit integrierter Feststellbremsfunktion. 8th a brake system after 5 with brake pressure modulation unit with integrated parking brake function.

Die in 1 lediglich schematisch dargestellte hydraulische Fahrzeugbremsanlage 1 des Typs "Brake-by-Wire" weist eine mittels Bremspedal 2 betätigbare Betätigungseinheit 3 als Hilfskraft-Bremsanlage auf, die im Wesentlichen aus einem Zweikreis-Druckgeber bzw. Tandem-Hauptbremszylinder 4 und einem Druckmittelvorratsbehälter 5 besteht. Der Hauptbremszylinder 4 weist seinerseits zwei voneinander getrennte, mit dem Vorratsbehälter 5 in Verbindung stehende Druckräume 6, 7 auf, an die zwei voneinander unabhängige Bremskreise I, II angeschlossen sind. Die Druckräume 6, 7 sind über eine anhand eines elektromagnetisch betätigbaren, in seiner Grundstellung offenen Trennventils 8, 9 absperrbare hydraulische Leitung 10, 11 mit Radbremsen 12 einer Vorderachse (VA) und einer Hinterachse (HA) verbunden. In der hydraulischen Verbindung 13, 14 zwischen den Radbremsen 12 einer Achse ist jeweils ein elektromagnetisch betätigbares, in seiner Grundstellung offenes Druckausgleichsventil 15, 16 (Balanceventil) eingefügt, das im Brake-by-Wire-Modus im geöffneten Zustand einen Druckausgleich an den Radbremsen einer Achse und im geschlossenen Zustand eine radindividuelle Bremsdruckregelung ermöglicht.In the 1 only schematically illustrated hydraulic vehicle brake system 1 The type "brake-by-wire" has a brake pedal 2 actuatable actuating unit 3 as an auxiliary power brake system, which consists essentially of a dual-circuit pressure transducer or tandem master cylinder 4 and a pressure fluid reservoir 5 consists. The master cylinder 4 in turn has two separate, with the reservoir 5 related pressure chambers 6 . 7 on, are connected to the two independent brake circuits I, II. The pressure chambers 6 . 7 are on a basis of an electromagnetically actuated, open in its normal position separating valve 8th . 9 lockable hydraulic line 10 . 11 with wheel brakes 12 a front axle (VA) and a rear axle (HA) connected. In the hydraulic connection 13 . 14 between the wheel brakes 12 an axis is in each case an electromagnetically operable, in its basic position open pressure compensation valve 15 . 16 (Balance valve) inserted, which allows in brake-by-wire mode in the open state, a pressure equalization on the wheel brakes of an axle and in the closed state a wheel-specific brake pressure control.

Zur Gewährleistung eines guten Pedalgefühls für den Fahrer und eines guten Lösevorgangs des Bremspedals während der Normalbremsung (Brake-by-Wire-Betrieb) ist erfindungsgemäß eine Pedalwegsimulationsanordnung 22 an den Bremskreis I zwischen dem Tandem-Bremszylinder 4 und dem Trennventil 8 angeschlossen, die ein regelbares Pedalwegventil 23 in 2/2-Wegeventil-Ausführung, einen federbelasteten ND-Speicher 24 und ein Rückschlagventil 25 vorweist.To ensure a good pedal feel for the driver and a good release operation of the brake pedal during normal braking (brake-by-wire operation) according to the invention is a Pedalwegsimulationsanordnung 22 to the brake circuit I between the tandem brake cylinder 4 and the isolation valve 8th connected, which has a controllable pedal valve 23 in 2/2-way valve design, a spring-loaded LP memory 24 and a check valve 25 adduced.

Des Weiteren weist die in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage 1 als Fremdkraft-Bremsanlage je Radbremse 12 eine regelbare Förderpumpe 17 als Fremddruckquelle mit einem Elektroantrieb 18 und einem elektromagnetisch betätigbaren, in seiner Grundstellung offenen Bremsdruckabbauventil 19 in 2/2-Wegeventil-Ausführung auf, deren Saugseite unter Zwischenschaltung eines ersten Rückschlagventils 20 (Saugventil) an den Vorratsbehälter 5 und deren Druckseite unter Zwischenschaltung eines zweiten Rückschlagventils 21 (Druckventil) an die entsprechende Radbremse 12 angeschlossen ist.Furthermore, the in 1 illustrated, vehicle brake system according to the invention 1 as a foreign-power brake system per wheel brake 12 a controllable pump 17 as an external pressure source with an electric drive 18 and an electromagnetically operable, open in its normal position brake pressure reduction valve 19 in 2/2-way valve version, the suction side with the interposition of a first check valve 20 (Suction valve) to the reservoir 5 and the pressure side with the interposition of a second check valve 21 (Pressure valve) to the appropriate wheel brake 12 connected.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage weist auch Raddrucksensoren 26 an jeder Radbremse 12, einen Drucksensor 27 für jede Verdrängungskammer des Hauptbremszylinders 4 und mindestens einen Pedalwegsensor 28 für das Bremspedal 2 auf, mit dem der Hauptbremszylinder 4 betätigbar ist. Des Weiteren sind Raddrehsensoren 29 an jedem Fahrzeugrad vorgesehen.The vehicle brake system according to the invention also has wheel pressure sensors 26 on each wheel brake 12 , a pressure sensor 27 for each displacement chamber of the master cylinder 4 and at least one pedal travel sensor 28 for the brake pedal 2 on, with the master cylinder 4 is operable. Furthermore, wheel rotation sensors 29 provided on each vehicle wheel.

Die Steuerung der Elektroventile 8, 9, 15, 16, 19, 23 und des Pumpenantriebs 18 erfolgt mittels eines elektronischen Steuergeräts 30, das Signale von den Drucksensoren 26, 27, dem Pedalwegsensor 28 und den Raddrehsensoren 29 erhält.The control of the electrovalves 8th . 9 . 15 . 16 . 19 . 23 and the pump drive 18 done by means of an electronic control unit 30 receiving signals from the pressure sensors 26 . 27 , the pedal travel sensor 28 and the wheel rotation sensors 29 receives.

Die in 1 beschriebene Bremsanlage arbeitet wie folgt: In the 1 described brake system works as follows:

Fremdkraftbremsung (Brake by Wire)Power Braking (Brake by wire)

Zur Fremdkraftbremsung werden die Trennventile 8, 9 geschlossen, d. h. der Hauptbremszylinder 4 wird hydraulisch von den Radbremsen 12 getrennt. Bei einer Fremdkraftbremsung wird zwischen zwei Fällen unterschieden.For power brakes, the isolation valves 8th . 9 closed, ie the master cylinder 4 gets hydraulically from the wheel brakes 12 separated. In an external power brakes, a distinction is made between two cases.

a) Fremdkraftbremsung mit Fahrerwirkung (Normalbetrieb)a) Power braking with driver effect (normal operation)

Der Fahrer tritt auf das Bremspedal 2 und sein Bremswunsch wird beispielsweise über den Pedalwegsensor 28 und/oder den Drucksensor 27 sensiert. Zur aktiven Einleitung einer Druckaufbauphase werden neben den Trennventilen 8, 9 die einzelnen Bremsdruckabbauventile 19 geschlossen und die regelbare Förderpumpe 17 eingeschaltet und zur aktiven Pedalwegsimulation das Pedalwegventil 23 entsprechend dem Fahrerwunsch geregelt geöffnet.The driver depresses the brake pedal 2 and his request for braking, for example, on the Pe dalwegsensor 28 and / or the pressure sensor 27 sensed. For the active initiation of a pressure build-up phase next to the isolation valves 8th . 9 the individual brake pressure reduction valves 19 closed and the adjustable feed pump 17 switched on and the pedal travel valve for active pedal travel simulation 23 Open according to the driver's request.

Der Fahrer spürt dabei eine pedalwegabhängige, mit dem Drucksensor 27 messbare Gegenkraft, d. h. eine vorgewählte Nachgiebigkeit des Bremspedals 2, die dem Fahrer das gewohnte Bremspedalgefühl vermittelt und durch die definierte Charakteristik der Pedalwegsimulationsanordnung 22 gebildet wird. Auf diese Weise lässt sich jede gewünschte Pedalkraft-/Pedalweg-Kennlinie einstellen und durch Modifikation des Regelalgorithmus, mit dem das elektronische Steuergerät 30 das Pedalwegventil 23 steuert, ändern. Dadurch wird ein vordefinierter Volumenstrom über das geregelte Pedalwegventil 23 in den ND-Pedalspeicher 24 abgelassen.The driver feels a pedal path dependent, with the pressure sensor 27 measurable counterforce, ie a preselected compliance of the brake pedal 2 giving the driver the accustomed brake pedal feel and the defined characteristic of the pedal travel simulation arrangement 22 is formed. In this way, any desired pedal force / pedal travel characteristic can be adjusted and modified by modifying the control algorithm used by the electronic control unit 30 the pedal travel valve 23 controls, change. This results in a predefined volume flow via the regulated pedal travel valve 23 in the ND pedal memory 24 drained.

Bei einer Fremdkraftbremsung mit Fahrerwirkung dient der Hauptbremszylinder 4 als Bremskraft-Sollwertgeber. In den Druckräumen 6,7 des Hauptzylinders 4 baut sich ein Druck auf, der aus der Pedalkraft resultiert und mit den Drucksensoren 27 gemessen wird. Aus den Steuersignalen des Pedalwegsensors 28 und/oder der Drucksensoren 27 wird der Bremsdruck des Fahrers beispielsweise als Sollverzögerung oder Sollbremskraft errechnet. Aus diesem Fahrerwunsch werden die einzelnen Soll-Radbremsdrücke gebildet. Mit dieser Information baut die Förderpumpe 17 durch das Verdrängen der aus dem Vorratsbehälter 5 gesaugten Bremsflüssigkeit in die Radbremse 12 die Ist-Radbremsdrücke auf, die mit den Drucksensoren 26 gemessen werden. Eine Druckhaltephase wird durch das Ausschalten der Förderpumpe 17 eingeleitet.In a power brake with driver effect of the master cylinder is used 4 as braking force setpoint generator. In the pressure chambers 6 . 7 of the master cylinder 4 Pressure builds up resulting from the pedal force and with the pressure sensors 27 is measured. From the control signals of the pedal travel sensor 28 and / or the pressure sensors 27 For example, the brake pressure of the driver is calculated as the desired deceleration or desired braking force. For this driver's request, the individual target wheel brake pressures are formed. With this information builds the feed pump 17 by displacing the from the reservoir 5 sucked brake fluid into the wheel brake 12 the actual wheel brake pressures associated with the pressure sensors 26 be measured. A pressure maintenance phase is achieved by switching off the feed pump 17 initiated.

Bei einem Druckabbau (z. B. im ABS-Modus) werden die Bremsdruckabbauventile 19 bei ausgeschalteten Förderpumpen pulsierend geöffnet, so dass das von den Radbremsen 12 aufgenommene Druckmittelvolumen über die Leitung 31 in den Vorratsbehälter 5 abgelassen werden kann. Bei einem Pedallösevorgang werden die Bremsdruckabbauventile 19 und das Pedalwegventil 23 ganz geöffnet, so dass das von den Radbremsen 12 aufgenommene Druckmittelvolumen weiter in den Vorratsbehälter 5 und das von dem ND-Pedalspeicher 24 aufgenommene Druckmittelvolumen über das Rückschlagventil 25 und das Pedalwegventil 23 wieder in den Druckraum 6 des Hauptbremszylinders 4 strömt.When the pressure drops (eg in ABS mode), the brake pressure reduction valves become 19 when the feed pumps are switched off pulsating, so that the wheel brakes 12 absorbed pressure medium volume via the line 31 in the reservoir 5 can be drained. In a Pedallösevorgang the brake pressure reduction valves 19 and the pedal valve 23 completely open, so that of the wheel brakes 12 recorded pressure fluid volume further into the reservoir 5 and that of the ND pedal memory 24 absorbed pressure medium volume via the check valve 25 and the pedal valve 23 back to the pressure room 6 of the master cylinder 4 flows.

b) Fremdkraftbremsung ohne Fahrerwirkung (Aktivbremsung: Z.B. ASR-/ESP-Modus)b) Power braking without driver effect (active braking: eg ASR / ESP mode)

In diesem Fall tritt der Fahrer nicht auf das Bremspedal 2, so dass sein Bremswunsch über den Pedalwegsensor 28 und/oder den Drucksensor 27 nicht sensiert zu werden und das Bremspedalgefühl durch das Regeln des Pedalwegventils 23 der Pedalwegsimulations-Anordnung 22 nicht simuliert zu werden brauchen.In this case, the driver does not step on the brake pedal 2 so that his braking request via the pedal travel sensor 28 and / or the pressure sensor 27 not to be sensed and the brake pedal feel by regulating the pedal travel valve 23 the pedal travel simulation arrangement 22 do not need to be simulated.

Die aktive Einleitung einer Druckaufbauphase und einer Druckabbauphase findet ähnlich wie bei einer Fremdkraftbremsung mit Fahrerwirkung statt. Der einzige Unterschied ist, dass bei einer Fremdkraftbremsung ohne Fahrerwirkung das Druckausgleichsventil 15, 16 zur radindividuellen Bremsdruckregelung in seine geschlossene Stellung geschaltet wird.The active initiation of a pressure build-up phase and a pressure reduction phase takes place in a similar way as in the case of external power braking with driver action. The only difference is that in the case of power brakes without driver effect, the pressure compensation valve 15 . 16 to the wheel-individual brake pressure control is switched to its closed position.

Die regelbare Förderpumpe 17 der in 1 dargestellten Fahrzeugbremsanlage 1 kann entweder durch den hier nicht dargestellten Einbau zwischen der Druckseite der Förderpumpe 17 und der entsprechenden Radbremse 12 von einem zusätzlichen 2/2-Wegeventil oder durch den Ersatz des einzelnen 2/2-Wegeventils (19) durch ein hier nicht dargestelltes Mehrwegeventil mehrere Radbremsen 12 bedienen. Darüber hinaus kann die Fähigkeit, Schnelligkeit und Sicherheit der Fremdkraftbremsung der in 1 dargestellten Fahrzeugbremsanlage 1 durch den hier nicht dargestellten Einbau von mehreren regelbaren Förderpumpen 17 erhöht werden.The adjustable feed pump 17 the in 1 shown vehicle brake system 1 can either by the installation not shown here between the pressure side of the feed pump 17 and the corresponding wheel brake 12 from an additional 2/2-way valve or by replacing the single 2/2-way valve ( 19 ) by a multi-way valve, not shown here, several wheel brakes 12 serve. In addition, the ability to speed and safety of the power brakes of in 1 shown vehicle brake system 1 by the installation of several controllable feed pumps, not shown here 17 increase.

Bei der regelbaren Förderpumpe 17 handelt es sich erfindungsgemäß um eine hochfrequente, verzögerungsfrei in kürzesten Zeitintervallen schaltbare Pumpe. Insbesondere geeignet hierfür sind Förderpumpen mit piezoelektrischen, magnetostriktiven und/oder elektrochemischen Aktoren als Elektroantriebe 18. Mit der erfindungsgemäßen Bremsanlage nach 1 lassen sich beliebige Bremsdrücke bei den Radbremsen 12 durch unterschiedliche Fördervolumina erreichen, die durch unterschiedliche Förderzeiten, Fördermengenströme und/oder Förderfrequenzen der Regelpumpe 17 realisierbar sind. Beim Bremssystem nach 1 wird im Vergleich zu den bekannten elektrohydraulischen Bremssystemen deutlich, dass sich durch die Verwendung einer hoch präzise und intermittierend arbeitenden Förderpumpe 17 zumindest folgende Vorteile ergeben:

  • – Verzicht auf einen Hochdruckspeicher im gesamten Bremssystem
  • – Verzicht auf Bremsaufbauventile
  • – hohe Genauigkeit und Variabilität der Fremdkraftbremsung aufgrund der sehr guten Regelbarkeit der Förderpumpe 17 vor allem im Vergleich zu der einer Konstantpumpe mit nachgeschaltetem Regel- bzw. Schaltventil als Bremsaufbauventil
  • – niedriger Energieverbrauch, da die Förderpumpe 17 in der Regel nur bei einem Bremsaufbau arbeitet
With the adjustable delivery pump 17 According to the invention, it is a high-frequency, instantaneously switchable pump in the shortest possible time intervals. Particularly suitable for this purpose are delivery pumps with piezoelectric, magnetostrictive and / or electrochemical actuators as electric drives 18 , With the brake system according to the invention 1 can be any braking pressures at the wheel brakes 12 achieve through different delivery volumes, by different delivery times, flow rates and / or flow rates of the control pump 17 are feasible. At the brake system after 1 Compared to the known electro-hydraulic brake systems, it becomes clear that the use of a highly precise and intermittently operating feed pump 17 at least the following advantages:
  • - Waiver of a high-pressure accumulator in the entire brake system
  • - Waiver of brake build-up valves
  • - High accuracy and variability of the power brakes due to the very good controllability of the feed pump 17 especially in comparison to a fixed displacement pump with downstream control or switching valve as a brake build-up valve
  • - low energy consumption, as the feed pump 17 usually works only with a brake assembly

Hilfskraftbremsung (Notbremsung)Power-assisted braking (emergency braking)

Im Fehlerfall bzw. bei einem Ausfall der Fremdkraftbremsanlage 50, der beispielsweise durch einen Batteriedefekt, einen Kurzschluss oder durch Ausschalten der Zündung verursacht wird, lässt sich die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage 1 als Hilfskraft-Bremsanlage 40 per Muskelkraft betätigen. Dabei werden sowohl die Trennventile 8, 9 als auch das Pedalwegventil 23 und die Druckausgleichsventile 15, 16 in die in der 1 gezeigte inaktive Schaltstellung umgeschaltet, so dass eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 4 und den Radbremsen 12 freigegeben wird, über die ein Druckaufbau erfolgen kann. Die Realisierung des bei der Hilfskraftbremsung nicht aktiven Pedalwegsimulators mittels des Pedalwegventils 23 hat den Vorteil, dass er bei der Hilfskraftbremsung keine aus dem Hauptbremszylinder 4 verdrängte Bremsflüssigkeit aufnimmt, so dass kein Pedalweg verloren geht. Um weiter sicher zu stellen, dass der Pedalweg während einer Notbremsung voll genutzt wird, ist entweder die Realisierung der Bremsdruckabbauventile 19 in einer hier nicht dargestellten, geschlossenen Grundstellung oder der Einbau zwischen der Saugseite der Förderpumpen 17 und dem Druckmittelvorratsbehälter 5 eines hier nicht dargestellten, in seiner Grundstellung geschlossenen Sperrventils erforderlich.In case of failure or in case of failure of the power brake system 50 , which is caused for example by a battery failure, a short circuit or by switching off the ignition, the vehicle brake system according to the invention can be 1 as a power brake system 40 operate by muscle power. In doing so, both the isolation valves 8th . 9 as well as the pedal valve 23 and the pressure compensation valves 15 . 16 in the in the 1 shown inactive switch position, so that a hydraulic connection between the master cylinder 4 and the wheel brakes 12 is released, via which a pressure build-up can take place. The realization of the not active in the auxiliary power brake pedal travel simulator by means of Pedalwegventils 23 has the advantage that it does not come from the master cylinder in the auxiliary brake 4 displaced displaced brake fluid, so that no pedal travel is lost. To further ensure that the pedal travel is fully utilized during emergency braking, is either the realization of the brake pressure reduction valves 19 in a closed basic position, not shown here, or the installation between the suction side of the feed pumps 17 and the pressure fluid reservoir 5 a check valve, not shown here, closed in its basic position required.

Im Allgemeinen ist die in 1 dargestellte Bremsanlage auch für die Diagonalaufteilung der Bremskreise bei gleichem Komfort sowie gleichem Kosten- und Energieaufwand realisierbar.In general, the in 1 brake system shown also for the diagonal distribution of the brake circuits with the same comfort and the same cost and energy expenditure feasible.

Die Ausführungsform nach 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 1 vor allem dadurch, dass zur Verbesserung des Saugverhaltens der regelnden Förderpumpe 17 die Saugseite der Förderpumpe 17 nicht mit dem Druckmittelvorratsbehälter 5, sondern mit dem mit einem minimal erforderlichen Druck beaufschlagten ND-Pumpenspeicher 32 verbunden ist. Da beim Nichtbremsen eine Druckbelastung der Radbremsen 12 durch diese durch den ND-Pumpenspeicher 32 verursachte Vorladung der Förderpumpe 17 auf jeden Fall zu vermeiden ist, ist zwischen der Förderpumpe 17 und der entsprechenden Radbremse 12 der Einbau eines federbelasteten Trennkolbens 33 vorzusehen. Der Trennkolben 33 trennt damit beim Nichtbremsen die Fremdkraft-Bremsanlage 50 hydraulisch von der Muskelkraft-Hilfsbremsanlage 40, d.h. das Druckniveau des ND-Pumpenspeichers 32 von dem des Druckmittelvorratsspeichers 5.The embodiment according to 2 differs from the embodiment according to 1 especially by the fact that to improve the suction behavior of the regulating feed pump 17 the suction side of the feed pump 17 not with the pressure fluid reservoir 5 but with the minimum required pressure applied ND pump memory 32 connected is. Because when not braking a pressure load of the wheel brakes 12 through them through the ND pump storage 32 caused precharge the feed pump 17 is definitely to be avoided, is between the feed pump 17 and the corresponding wheel brake 12 the installation of a spring-loaded separating piston 33 provided. The separating piston 33 thus disconnects the power brake system when not braking 50 hydraulically from the muscle power auxiliary brake system 40 ie the pressure level of the LP pump reservoir 32 from that of the pressure fluid reservoir 5 ,

Ein nach dem schematischen Aufbau in 2 arbeitendes Bremssystem ist in 3 mit Bezug auf eine Piezopumpe als Regelpumpe dargestellt.A according to the schematic structure in 2 working brake system is in 3 with reference to a piezo pump shown as a control pump.

Die Piezopumpe 17 besteht aus einem Gehäuse 34, in dem einige geschichtet aufeinander liegende, zur Erzeugung einer Längenausdehnung elektrisch beaufschlagbare Piezoelemente 35 gelagert sind. In Ausdehnungsrichtung wirken diese Piezoelemente 35 auf ein kolbenförmig ausgebildetes Verdrängerelement 36, das den Förderraum 37 der Piezopumpe 17 beaufschlagt und zur Volumenänderung innerhalb des Förderraumes 37, von den Piezoelementen 35 angetrieben, verschiebbar ist. Der Förderraum 37 ist gegenüber dem Raum 38 der Piezoelemente 35 über das Verdrängerelement 36 gedichtet. Zur Vermeidung von Zugspannungen sind die zu einem Stapel geschichteten Piezoelemente 35 durch eine sich an dem Gehäuse 34 der Piezopumpe 17 abstützende Feder 39 vorgespannt. Weitere Vorspannungsmaßnahmen sind möglich.The piezo pump 17 consists of a housing 34 in which a few layered, lying to generate a longitudinal extent electrically acted upon piezoelectric elements 35 are stored. In the expansion direction, these piezo elements act 35 on a piston-shaped displacer 36 that the delivery room 37 the piezo pump 17 acted upon and volume change within the delivery chamber 37 , from the piezo elements 35 driven, is displaceable. The pump room 37 is opposite the room 38 the piezo elements 35 via the displacer element 36 sealed. To avoid tensile stresses are stacked in a stack piezo elements 35 through a on the housing 34 the piezo pump 17 supporting spring 39 biased. Further biasing measures are possible.

Weitere Bauelemente der Piezopumpe 17 sind die hydraulisch-mechanisch betätigten Rücklaufsperrventile oder Einwegeventile 40, 41 an der Saug- und Druckseite der Piezopumpe 17. Zur Optimierung der Förderfunktion der Piezopumpe 17 sind diese Einwegeventile 40, 41 mit der entsprechenden Federsteifigkeit (c) und Masse (m) so auszulegen, dass durch das so definierte Verhältnis c/m eine günstige Förderdynamik der Piezopumpe 17 entsteht. Mögliche Ausführungsmöglichkeiten für diese Einwegeventile 40, 41 sind u. a. Kugel und Platten aus Kunststoff oder Keramik mit Spiral-, Teller- und/oder Biegefeder.Other components of the piezo pump 17 are the hydraulically-mechanically actuated non-return valves or one-way valves 40 . 41 on the suction and pressure side of the piezo pump 17 , To optimize the conveying function of the piezo pump 17 These are one-way valves 40 . 41 with the appropriate spring stiffness (c) and mass (m) designed so that by the thus defined ratio c / m favorable flow dynamics of the piezo pump 17 arises. Possible execution options for these one-way valves 40 . 41 include ball and plates made of plastic or ceramic with spiral, plate and / or spiral spring.

Diese Einwegeventile 40, 41 können durch folgende, alternative Ausführungen (hier nicht dargestellt) ersetzt werden:

  • – elektromagnetische bzw. piezoelektrische Schaltventile, die in Übereinstimmung mit der Arbeitsfrequenz der Piezoelemente 35 angesteuert werden sollen und
  • – konstante Drosselstellen, die durch geometrische Maßnahmen in ihre zwei Durchflussrichtungen unterschiedliche Durchflusskoeffizienten aufweisen, so dass ein Pumpeffekt der Piezopumpe 17 auf einfache Weise ermöglicht wird
These one-way valves 40 . 41 can be replaced by the following alternative versions (not shown here):
  • - Electromagnetic or piezoelectric switching valves, in accordance with the operating frequency of the piezoelectric elements 35 to be controlled and
  • - Constant throttle points, which have different flow coefficients by geometric measures in their two flow directions, so that a pumping effect of the piezo pump 17 is made possible in a simple way

Zur Fremdkraft-Bremsung mit/ohne Fahrerwirkung funktioniert die vorstehend beschriebene Piezopumpe bei dem Bremssystem nach 3 wie folgt: Die Piezopumpe 17 wirkt unter elektrischer Beaufschlagung der einzelnen Piezoelemente 35 als eine hochfrequente Pumpe, die durch die oszillierende Bewegung des Verdrängerelementes 36 Hydraulikflüssigkeit aus dem ND-Pumpenspeicher 32 über das Einwegeventil 40 sowie den Förderraum 37 und anschließend das Einwegeventil 41 in die Kammer 42 des Trennkolbens 33 transportiert. Der dadurch aufgebaute Hydraulikdruck verschiebt den Trennkolben 33 gegen die Kraft der Kolbenfeder 43. Diese Bewegung des Trennkolbens 33 verdrängt Bremsflüssigkeit aus der die Kolbenfeder 43 aufweisenden Kammer 44 in die Radbremse 12, die dadurch betätigt wird. Voraussetzung für einen Druckausbau durch die Piezopumpe 17 während einer Fremdkraft-Bremsung ist das Schalten des Bremsdruckabbauventils 19 in die geschlossene Stellung. Da das Trennventil 8, 9 während der Fremdkraft-Bremsung geschlossen ist, ist der Hauptbremszylinder 4 vom Trennkolben 33 getrennt und wird nicht beaufschlagt.For external power braking with / without driver action, the piezo pump described above works in the brake system after 3 as follows: The piezo pump 17 acts under electrical loading of the individual piezo elements 35 as a high-frequency pump, due to the oscillating motion of the displacer 36 Hydraulic fluid from the LP pump reservoir 32 via the one-way valve 40 as well as the pump room 37 and then the one-way valve 41 in the chamber 42 of the separating piston 33 transported. The hydraulic pressure built up thereby displaces the separating piston 33 against the force of the piston spring 43 , This movement of the separating piston 33 displaces brake fluid from the piston spring 43 having chamber 44 in the wheel brake 12 which is actuated by it. Prerequisite for pressure build-up by the piezo pump 17 during an external power braking is the switching of the brake pressure reduction valve 19 in the closed position. Because the isolation valve 8th . 9 while the power brake is closed, the master cylinder is 4 from the separating piston 33 separated and will not be charged.

Beim Erreichen des vom Fahrer gewünschten Bremsdruckes an der Radbremse 12 wird die Piezopumpe 17 elektrisch inaktiv geschaltet und bei einem Bremsdruckabbau auch das Bremsdruckabbauventil 19 in seine offene Grundstellung zurückgeschaltet, so dass die in der Kammer 42 unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit in den ND-Pumpenspeicher 32 abfließen kann.When reaching the driver's desired brake pressure at the wheel brake 12 becomes the piezo pump 17 switched electrically inactive and at a brake pressure reduction and the brake pressure reduction valve 19 switched back to its open basic position, so that in the chamber 42 pressurized hydraulic fluid into the LP pump reservoir 32 can drain away.

Wie in 3 dargestellt ist, ist es möglich alle elektrohydraulischen Komponenten (z. B. Elektroventile, Piezopumpen, Niederdruckspeicher, Trennkolben und Drucksensoren) der Bremsanlage in eine zentrale Hydraulikeinheit (HCU) 46 zu integrieren, die in direkter Verbindung mit der elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 30 steht.As in 3 It is possible to connect all electrohydraulic components (eg solenoid valves, piezo pumps, low-pressure accumulators, separating pistons and pressure sensors) of the brake system to a central hydraulic unit (HCU). 46 integrated in direct connection with the electronic control unit (ECU). 30 stands.

Die Ausführungsform nach 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 3 dadurch, dass erfindungsgemäß

  • – das geregelte Pedalwegventil in 2/2-Wegeventil-Ausführung entweder durch ein Druckregelventil 23a oder durch ein Volumenstromregelventil 23b ersetzt werden kann und
  • – das Bremsdruckabbauventil 19 in 2/2-Wegeventil-Ausführung durch ein Regelventil 19a mit integrierter Druckbegrenzungsfunktion (DBV-Regelfunktion) ersetzt werden kann.
The embodiment according to 4 differs from the embodiment according to 3 in that according to the invention
  • - The controlled pedal valve in 2/2-way valve design either by a pressure control valve 23a or by a flow control valve 23b can be replaced and
  • - the brake pressure reduction valve 19 in 2/2-way valve design by a control valve 19a with integrated pressure limiting function (DBV control function) can be replaced.

Die Ausführungsform nach 4 zeigt auch eine beliebige Druckquelle 45, um die Hydraulikflüssigkeit im ND-Pumpenspeicher 32 unter Druck zu halten. Diese Druckquelle 45 kann beispielsweise entweder eine bei einem Kraftfahrzeug aus anderen Gründen bereits vorhandene Hydraulikpumpe oder eine auch piezoelektrisch realisierte Förderpumpe sein. Durch eine Druckbeaufschlagung der Hydraulikflüssigkeit im ND-Pumpenspeicher 32 lässt sich das Saugverhalten der Piezopumpe 17 optimieren, das vor allem durch die Temperatur beeinflusst werden kann.The embodiment according to 4 also shows any pressure source 45 to the hydraulic fluid in the LP pump storage 32 to keep under pressure. This pressure source 45 For example, it may be either a hydraulic pump already existing in a motor vehicle for other reasons or a feed pump also realized piezoelectrically. By pressurizing the hydraulic fluid in the LP pump reservoir 32 can the suction behavior of the piezo pump 17 optimize, which can be influenced mainly by the temperature.

Die Ausführungsform nach 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 3 und 4 vor allem dadurch, dass die Fremdkraft-Bremsanlage – bestehend aus Piezopumpe 17, Bremsdruckabbauventil 19, Trennkolben 33, mit integriertem Bremsflüssigkeitvorratsbehälter 47 eingebautem ND-Pumpenspeicher 32 und evtl. Drucksensor 26 – als Fertigteil in eine Bremsdruckmodulations-Einheit 50a zusammen mit der Radbremse 12 bzw. in ihre Nähe montiert ist und dass keine hydraulische Verbindung zwischen der Fremdkraft-Bremsanlage 50a und der Betätigungseinheit 3 vorliegt. Die Kommunikation zwischen der Bremsdruckmodulationseinheit 50a und der Betätigungseinheit 3 findet rein elektronisch über die ECU 30 statt.The embodiment according to 5 differs from the embodiment according to 3 and 4 especially the fact that the power brake system - consisting of piezo pump 17 , Brake pressure reduction valve 19 , Separating piston 33 , with integrated brake fluid reservoir 47 built-in LP pump storage 32 and possibly pressure sensor 26 - As a finished part in a brake pressure modulation unit 50a together with the wheel brake 12 or is mounted in their vicinity and that no hydraulic connection between the power brake system 50a and the operating unit 3 is present. The communication between the brake pressure modulation unit 50a and the operating unit 3 takes place electronically via the ECU 30 instead of.

Darüber hinaus zeigt die Ausführungsform nach 5 auch eine „trockene" Pedalwegsimulationsanordnung 49, die elektrisch mittels elektromagnetischer, piezoelektrischer oder elektrorheologischer Bremsen und Dämpfer 52 einen vorzugsweise progressiven Bremsrückwirkungskraftverlauf mit zunehmendem Pedalweg einstellt, indem die ECU 30 die Signale des Weg- 28 und/oder des Kraftsensors 51 erfasst und die Pedalbremse 52 entsprechend ansteuert.In addition, the embodiment after 5 also a "dry" pedal travel simulation arrangement 49 Electrically powered by electromagnetic, piezoelectric or electrorheological brakes and dampers 52 adjusts a preferably progressive Bremsrückwirkungskraftverlauf with increasing pedal travel by the ECU 30 the signals of the way 28 and / or the force sensor 51 captured and the pedal brake 52 controls accordingly.

Das Rückschlagventil 49 der Bremsdruckmodulations-Einheit 50a dient dem Druckausgleich zwischen der Radbremse 12 und dem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 47 beim Nichtbremsen, der vor allem aufgrund von Temperatureinflüssen und Leckverlusten erforderlich sein kann.The check valve 49 the brake pressure modulation unit 50a serves to equalize the pressure between the wheel brake 12 and the brake fluid reservoir 47 during non-braking, which may be required mainly due to temperature effects and leakage.

Die Ausführungsform nach 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach 5 dadurch, dass die gesamte Bremsanlage auf eine zentrale ECU 30 verzichtet und dass stattdessen die einzelnen Bremsdruckmodulations-Einheiten 50a und die Pedalbremse 52 mit eigener ECU 30a, 30b, 30c, 30d und 30e ausgerüstet sind.The embodiment according to 6 differs from the embodiment according to 5 in that the entire brake system to a central ECU 30 omitted and that instead the individual brake pressure modulation units 50a and the pedal brake 52 with own ECU 30a . 30b . 30c . 30d and 30e are equipped.

Im Vergleich zu der Ausführungsform nach 5 zeigen die Bremsdruckmodulations-Einheiten 50a der Ausführungsform nach 7 die Möglichkeit, die Hydraulikflüssigkeit im ND-Pumpenspeicher 32 mit Hilfe der eigenen Piezopumpe 17 unter Druck zu halten, indem vorzugsweise beim Nichtbremsen und beim Detektieren eines Druckverlustes im ND-Pumpenspeicher 32 mittels eines hier nicht dargestellten Druck- bzw. Wegsensors die Piezopumpe 17 bei geschlossenen 2/2-Wegeventil 53 Hydraulikflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 47 durch das Rückschlagventil 54 saugt und durch das Bremsdruckabbauventil 19 in den ND-Pumpenspeicher 32 fördert, bis der minimal erforderliche Druck wieder erreicht wird.Compared to the embodiment according to 5 show the brake pressure modulation units 50a the embodiment according to 7 the possibility of hydraulic fluid in the LP pump storage 32 with the help of its own piezo pump 17 to keep under pressure, preferably during non-braking and detecting a pressure drop in the LP pump storage 32 by means of a pressure or displacement sensor, not shown here, the piezo pump 17 with closed 2/2-way valve 53 Hydraulic fluid from the reservoir 47 through the check valve 54 sucks and through the brake pressure reduction valve 19 into the ND pump memory 32 promotes until the minimum required pressure is reached again.

Im Vergleich zu der Ausführungsform nach 5 zeigen die Bremsdruckmodulations-Einheiten 50a der Ausführungsform nach 8 die Integration einer Feststellbremsfunktion für die Radbremse 12, indem die Piezopumpe 17 beim Schließen des Bremsdruckabbauventils 19 und beim Öffnen des 2/2-Wegeventils 55 direkt in die Radbremse 12 Druck aufbaut. Wird das 2/2-Wegeventil 55 wieder geschlossen, so wird der Druck in die Radbremse 12 gehalten und das Bremsdruckabbauventil 19 kann wieder ausgeschaltet werden. Zum Deaktivieren der Feststellbremse wird das 2/2-Wegeventil 56 geöffnet, so dass ein Druckausgleich zwischen der Radbremse 12 und dem Vorratsbehälter 47 stattfindet.Compared to the embodiment according to 5 show the brake pressure modulation units 50a the embodiment according to 8th the integration of a parking brake function for the wheel brake 12 by the piezo pump 17 when closing the brake pressure reduction valve 19 and when opening the 2/2-way valve 55 directly into the wheel brake 12 Build up pressure. Will the 2/2-way valve 55 closed again, so the pressure in the wheel brake 12 held and the brake pressure reduction valve 19 can be switched off again. To disable the Parking brake is the 2/2-way valve 56 open, allowing a pressure balance between the wheel brake 12 and the reservoir 47 takes place.

Claims (24)

Bremsanlage vom Typ „Brake-by-Wire" für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrohydraulischen Fremdkraft-Bremsvorrichtung (50), (50a), mit der mindestens eine Radbremse (12) durch das Zusammenspiel zwischen der Hydraulikflüssigkeit aus einer Niederdruckquelle fördernden Förderpumpe und einem zwischen der Druck- und Saugseite der Förderpumpe geschalteten, zumindest während der Zeitdauer eines hydraulisch bewirkten Druckaufbaues oder -abbaues der Radbremsen (12) verengten bis geschlossenen Strömungsquerschnitt betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (17) als Regelpumpe für einen mit hoher Frequenz intermittierend arbeitenden Förderbetrieb ausgelegt ist.Brake system of the "brake-by-wire" type for a motor vehicle with an electrohydraulic power-operated braking device ( 50 ) 50a ), with the at least one wheel brake ( 12 ) connected by the interaction between the hydraulic fluid from a low-pressure source conveying pump and a switched between the pressure and suction side of the feed pump, at least during the period of a hydraulically effected pressure build-up or degradation of the wheel brakes ( 12 ) is restricted to closed flow cross-section is actuated, characterized in that the feed pump ( 17 ) is designed as a control pump for a high frequency intermittent working operation. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktfrequenz der intermittierend arbeitenden Förderpumpe (17) mindestens derjenigen der an der Radbremse (12) während einer ABS-Druckmodulation resultierenden Bremsfrequenz entspricht.Brake system according to claim 1, characterized in that the clock frequency of the intermittently operating feed pump ( 17 ) at least that of the wheel brake ( 12 ) during an ABS pressure modulation resulting brake frequency corresponds. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (17) mit piezoelektrischen, magnetostriktiven und/oder elektrochemischen Aktoren (18) als Antriebselementen ausgebildet ist.Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that the feed pump ( 17 ) with piezoelectric, magnetostrictive and / or electrochemical actuators ( 18 ) is designed as drive elements. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (17) zumindest während eines Teils der Zeitdauer, in der ein Druckabbau der Radbremse (12) erfolgt, ausgeschaltet ist.Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that the feed pump ( 17 ) at least during a part of the period in which a pressure reduction of the wheel brake ( 12 ) is switched off. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vereng- bis verschließbare Strömungsquerschnitt als ein Sperrventil (19) oder eine Drosselstelle ausgebildet ist.Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that the constricting to closable flow cross-section as a check valve ( 19 ) or a throttle point is formed. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrventil (19) ein Regelventil (19a) ist.Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that the check valve ( 19 ) a control valve ( 19a ). Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor (26) zur Bestimmung des Bremsniveaus an der Radbremse (12) vorgesehen ist und dass die Förderpumpe (17) und/oder das Sperrventil (19, 19a) in Abhängigkeit des durch diesen Sensor (26) ermittelten Druckes der Radbremse (12) geregelt wird.Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure sensor ( 26 ) for determining the braking level at the wheel brake ( 12 ) is provided and that the feed pump ( 17 ) and / or the check valve ( 19 . 19a ) as a function of this sensor ( 26 ) determined pressure of the wheel brake ( 12 ) is regulated. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (17) entweder durch den Einbau zwischen ihrer Druckseite und der jeweiligen Radbremse (12) von einem zusätzlichen Sperrventil oder durch den Ersatz des einzelnen Sperrventils (19) durch ein Mehrwege-Sperrventil mehrere Radbremsen betätigen kann.Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that the feed pump ( 17 ) either by the installation between its pressure side and the respective wheel brake ( 12 ) of an additional check valve or by the replacement of the individual check valve ( 19 ) can actuate several wheel brakes through a multi-way check valve. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der elektrohydraulischen Fremdkraft-Bremsvorrichtung (50), 50a) und der jeweiligen Radbremse (12) ein Trennkolben 33 eingebaut ist.Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that between the electro-hydraulic power-brake device ( 50 ) 50a ) and the respective wheel brake ( 12 ) a separating piston 33 is installed. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugseite der Förderpumpe (17) an einen unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit-Vorratsbehälter (32) angeschlossen ist.Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that the suction side of the feed pump ( 17 ) to a pressurized hydraulic fluid reservoir ( 32 ) connected. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdkraft-Bremsvorrichtung (50), (50a) – bestehend aus mindestens der Förderpumpe (17), dem Bremsdruckabbauventil (19) und dem Trennkolben (33) – als eine fertig montierte Bremsdruckmodulations-Einheit ausgebildet ist.Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that the foreign-power braking device ( 50 ) 50a ) - consisting of at least the feed pump ( 17 ), the brake pressure reduction valve ( 19 ) and the separating piston ( 33 ) - is designed as a fully assembled brake pressure modulation unit. Bremsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsdruckmodulations-Einheit in die entsprechende Radbremse bzw. in ihre Nähe montiert ist.Brake system according to claim 11, characterized in that that the brake pressure modulation unit in the corresponding wheel brake or in their vicinity is mounted. Bremsanlage nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdkraft-Bremsvorrichtungen (50) der verschiedenen Radbremsen (12) in eine gemeinsame, hydraulische Steuerungseinheit (46) eingebaut sind.Brake system according to claim 1 to 10, characterized in that the foreign-power braking devices ( 50 ) of the various wheel brakes ( 12 ) into a common, hydraulic control unit ( 46 ) are installed. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch betätigbares, in seiner Grundstellung offenes Balanceventil (15), (16) zwischen den Radbremsen (12) einer Achse eingebaut ist, das im Brake-by-Wire-Modus (Normalbetrieb) im geöffneten Zustand einen Druckausgleich an den Radbremsen einer Achse und im geschlossenen Zustand eine radindividuelle Bremsdruckregelung ermöglicht.Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that an electrically actuated, open in its normal position balance valve ( 15 ) 16 ) between the wheel brakes ( 12 ) is installed an axle that allows in brake-by-wire mode (normal operation) in the open state, a pressure equalization on the wheel brakes of an axle and in the closed state a wheel-individual brake pressure control. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage (1) zum Erfassen des Fahrerwunsches eine Betätigungseinheit (3) mit einem mittels Bremspedals (2) betätigbaren Bremszylinder (4), (4a) sowie mindestens einem Wegsensor (28) und/oder Kraftsensor (51) aufweist.Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that the brake system ( 1 ) for detecting the driver's request, an actuating unit ( 3 ) with a brake pedal ( 2 ) actuatable brake cylinder ( 4 ) 4a ) and at least one displacement sensor ( 28 ) and / or force sensor ( 51 ) having. Bremsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit (3) eine elektrisch steuerbare Pedalwegsimulationsanordnung (22), (49) zur aktiven Einstellung der Nachgiebigkeit des Bremspedals (2) aufweist.Brake system according to claim 15, characterized in that the actuating unit ( 3 ) an electrically controllable pedal travel simulation tion ( 22 ) 49 ) for actively adjusting the compliance of the brake pedal ( 2 ) having. Bremsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalwegsimulationsanordnung (49) durch eine Pedalbremse und/oder einen Pedaldämpfer (52) gebildet ist.Brake system according to claim 16, characterized in that the pedal travel simulation arrangement ( 49 ) by a pedal brake and / or a pedal damper ( 52 ) is formed. Bremsanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalbremse und/oder der Pedaldämpfer (52) mit elektromagnetischen, piezoelektrischen oder elektrorheologischen Aktoren als Antriebselementen ausgebildet ist.Brake system according to claim 17, characterized in that the pedal brake and / or the pedal damper ( 52 ) is formed with electromagnetic, piezoelectric or electrorheological actuators as drive elements. Bremsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalwegsimulationsanordnung (22) elektrohydraulisch mittels des regelbaren Pedalwegventils (23) ausgebildet ist.Brake system according to claim 16, characterized in that the pedal travel simulation arrangement ( 22 ) electrohydraulically by means of the adjustable pedal travel valve ( 23 ) is trained. Bremsanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrohydraulische Pedalwegsimulationsanordnung (22) zur Gewährleistung eines guten Lösevorgangs des Bremspedals (2) auch einen federbelasteten, unabhängig vom Vorratsbehälter (32) der Förderpumpe (17) abgebildeten Niederdruckspeicher (24) und ein Rückschlagventil (25) vorweist.Brake system according to claim 19, characterized in that the electro-hydraulic pedal travel simulation arrangement ( 22 ) to ensure a good release of the brake pedal ( 2 ) also a spring-loaded, independent of the reservoir ( 32 ) of the feed pump ( 17 ) low pressure accumulator ( 24 ) and a check valve ( 25 ). Bremsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit (3) mit dem Bremszylinder (4), (4a) mit mindestens einem beim Nichtbremsen mit dem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter (5) in Verbindung stehenden Druckraum (6) oder (7) als Hilfsbremsanlage (40) ausgebildet ist, die im Fehlerfall oder beim Ausfall der Fremdkraft-Bremsanlage (50), (50a) per Muskelkraft mindestens die Radbremsen (12) eines der Bremskreise (I), (II) hydraulisch über die Leitung (10), (11) betätigt kann und im Normalfall (Brake-by-Wire-Bremsung) mittels des Trennventils (8), (9) von der Fremdkraft-Bremsanlage (50), (50a) getrennt wird.Brake system according to claim 15, characterized in that the actuating unit ( 3 ) with the brake cylinder ( 4 ) 4a ) with at least one during non-braking with the non-pressurized pressure fluid reservoir ( 5 ) associated pressure chamber ( 6 ) or ( 7 ) as an auxiliary brake system ( 40 ) is formed, which in case of failure or failure of the foreign-power brake system ( 50 ) 50a ) by muscle force at least the wheel brakes ( 12 ) one of the brake circuits (I), (II) hydraulically via the line ( 10 ) 11 ) and in the normal case (brake-by-wire braking) by means of the separating valve ( 8th ) 9 ) of the foreign-power brake system ( 50 ) 50a ) is separated. Bremsanlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskraftbremsanlage (40) zur redundanten Erfassung des Fahrerwunsches durch den Druck an dem Druckraum (6), (7) mindestens einen Drucksensor (27) aufweist.Brake system according to claim 21, characterized in that the auxiliary power brake system ( 40 ) for the redundant detection of the driver's request by the pressure at the pressure chamber ( 6 ) 7 ) at least one pressure sensor ( 27 ) having. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Bremspedal (2) betätigten, zum Erfassen des Fahrerwunsch-Sollwertes verwendeten Sensoren (28), (51) und die zum Erfassen des Fahrerwunsch-Istwertes verwendeten Drucksensoren (26) zum Regel der Fremdkraft-Bremsanlage (50), (50a) und der Pedalwegsimulationsanordnung (22), (49) sowie zum Trennen der Hilfsbremsanlage (40) von der Fremdkraft-Bremsanlage (50), (50a) mit einer sich ständig auf korrekte Funktion überprüfenden elektronischen Regelanordnung ECU (30) verbunden sind.Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that the brake pedal ( 2 ) sensors used to detect the driver command setpoint ( 28 ) 51 ) and the pressure sensors used for detecting the driver request actual value ( 26 ) to the rule of the foreign-power brake system ( 50 ) 50a ) and the pedal travel simulation arrangement ( 22 ) 49 ) and for separating the auxiliary brake system ( 40 ) of the foreign-power brake system ( 50 ) 50a ) with an electronic control system ECU ( 30 ) are connected. Bremsanlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass sich die elektronische Regelanordnung (30) aus mehreren eigenständigen Teilregelanordnungen (30a, 30b, 30c, 30d und 30e) zusammensetzt, die in die entsprechenden Fremdkraft-Bremsanlagen (50), (50a) und Pedalwegsimulationsanordnung (22), (49) integriert sind.Brake system according to claim 23, characterized in that the electronic control arrangement ( 30 ) of several independent subregions arrangements ( 30a . 30b . 30c . 30d and 30e ), which are integrated into the corresponding power brake systems ( 50 ) 50a ) and pedal travel simulation arrangement ( 22 ) 49 ) are integrated.
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