-
Die
Erfindung betrifft eine fremdansteuerbare elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage
mit Schlupfregelung umfassend elektro-hydraulische Mittel, die eine
elektronische Regeleinheit zum Betrieb von Reibungsbremsen mittels
einer elektronisch geregelten Hydraulikeinheit mit wenigstens einer
hydraulischen Pumpe beinhalten, um insbesondere in Abhängigkeit
von einem Bremsbetätigungswunsch eine
Verteilung und/oder Regelung von Bremsanteilen zu ermöglichen,
umfassend Mittel zur Äußerung eines
Bremsbetätigungswunsches
in Form einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, wobei die Reibungsbremsen
bevorzugt in wenigstens zwei unabhängigen Bremskreisen organisiert
sind, und wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelle generell mechanisch von
den Reibungsbremsen entkoppelbar ist (brake-by-wire).
-
Bei
herkömmlichen
fremdansteuerbaren Bremssystemen vom geschlossenen Typ besteht stets
die Anforderung, unter sämtlichen
Betriebsbedingungen einen schnellen Druckaufbau oder Druckpuls in
bestimmten Radbremsen zu ermöglichen. Üblicherweise
umfassen diese Bremssystem ein sogenanntes Umschaltventil, welches
eine Umschaltung im Saugpfad einer Kolbenpumpe derart ermöglicht, dass
das Druckmittel durch einen Hauptzylinder aus einem Behälter angesaugt
werden kann, um es in Richtung der gewünschten Radbremse zu fördern. In diesem
Zusammenhang sind bereits vielfach Vorschläge unterbreitet worden, um
eine Drosselwirkung des Hauptzylinders infolge Engstellen in dem
Saugpfad zu vermeiden. Die Wirkung derartiger, meist lokal-konstruktiver,
Maßnahmen
im Inneren von einem Hauptzylinder ist relativ beschränkt.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Bremssystem vorzuschlagen,
das hochdynamische Druckaufbauvorgänge ermöglicht, ohne durch die Drosselwirkung
von einem Hauptzylinder beeinträchtigt
zu werden.
-
Eine
weitere Anforderung besteht darin, dass das Fahrzeugbremssystem
nach Möglichkeit mit
den unterschiedlich ausführbaren
Arrangements im Antriebsstrang von Hybrid-Fahrzeugen harmoniert, und dennoch eine
annehmbare Betätigungscharakteristik
sowie annehmbaren Komfort bei vertretbarem Aufwand ermöglicht.
Ein Schwerpunkt soll insbesondere auch darin bestehen, für Anwendungen
in Fahrzeugen mit einer hohen Volumenaufnahme (schwere Personenkraftfahrzeuge)
nicht nur einen hohen Druck sondern auch einen hohen Volumenstrom
sehr schnell abgeben zu können.
-
Die
Aufgabe wird gelöst,
indem in wenigstens einem der beiden Bremskreise ein hydraulischer Wandler
mit einem Einlaß und
mit einem Auslaß eingebunden
ist, dass der Auslaß vom
Wandler hydraulisch mit dem Einlaß und/oder mit dem Auslaß der hydraulischen
Pumpe verbunden ist, und dass der Wandler dazu geeignet und bestimmt
ist, entweder der Pumpe zum Pumpenanlauf ein Ladevolumen aufzuprägen, oder
als hydraulischer Übersetzer
bei einem Druckaufbau gewissermaßen zwischen Reibungsbremsen
und der Pumpe zwischengeschaltet zu sein. Erfindungsgemäß verbessert
der Wandler das Systemverhalten unter den beschriebenen widrigen
Bedingungen, und ermöglicht
einen komfortablen und schnellen Druckaufbau. Die Erläuterung
erfolgt im Wesentlichen anhand von einer so genannten schwarz-weiß-Aufteilung,
bei der die Reibungsbremsen einer angetriebenen Achse von den Reibungsbremsen
einer nicht angetriebenen Achse anhand der Bremskreise separiert
sind.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der hydraulische Wandler
so ausgebildet und dimensioniert, dass dieser in der Lage ist, bei
einer Fremdansteuerung des Bremssystems im Wesentlichen das gesamte
Ansaugvolumen für
die Pumpe zur Verfügung
zu stellen. Mit anderen Worten besteht keine Notwendigkeit, dass
der Hauptzylinder mit Behälter
ein Bestandteil vom Saugpfad der Pumpe sind, so dass diese vollständig abgetrennt
werden können. Dadurch
verursachen Engstellen im Hauptzylinder keinerlei Beeinträchtigung
von Ansaugvorgängen
unter Tieftemperaturbedingungen, und auch die Länge von dem Saugpfad wird in
vorteilhafter Weise reduziert.
-
Wenn
zumindest ein anderer, benachbarter, Bremskreis konventionell – also nicht
im by-wire-Modus – betrieben
wird, hat dies den Vorteil, dass der Fahrzeugführer dadurch eine mechanische
Rückkopplung
mit der gewünschten
Betätigungscharakteristik
erhält.
Durch diesen teilweisen hydraulischen Durchgriff ist ein Betätigungssimulator – wie er
bei sogenannten EHB-Anlagen obligatorisch ist – obsolet, und es kann mit
einem entsprechend angepassten Hauptzylinder gearbeitet werden.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Wandler derart
ausgebildet, dass dieser unter Verwendung von einem vorgegebenen, hydraulischen Übersetzungsverhältnis ein Ladevolumen
auf den Einlaß der
Pumpe aufprägt.
Folglich wirkt das hydraulische Übersetzungsverhältnis auf den
Pumpeneingang im Sinne einer Vorladung. Also wird gewissermaßen ein
Vorladeeffekt mit verhältnismäßig einfachen
mechanischen Bauteilen und vor allem ohne gesonderte Vorladepumpe
erzeugt. Eine etwas abgewandelte Bauform beruht jedoch auf dem Grundgedanken,
den Ausgang der Pumpe gewissermaßen auf den Eingang des Wandlers
aufzuschalten, so der Wandler als hydraulische Übersetzungsvorrichtung zwischen
Pumpe und Reibungsbremse geschaltet ist.
-
In
weiterhin vorteilhafter Gestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Wandler einen elastischfedervorgespannten Speicherkolben
aufweist, der in einem Gehäuse
begrenzt verschiebbar angeordnet ist, und dass das hydraulische Übersetzungsverhältnis von
einer Speicherfeder mitbestimmt wird. Also ist der Pumpeneingang
stets automatisch sowie elastisch durch Druckmittel vorgespannt,
welches abgegeben wird, wenn eine entsprechende Druckdifferenz vorliegt.
Das Verhalten kann durch Abänderung
der Federsteifigkeit von der Speicherfeder verändert werden.
-
Bei
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist der Druck-Volumenwandler einen
verschiebbaren Stufenkolben auf, welcher eine Steuerkammer von einer
Versorgungskammer trennt. Vorteilhafter Weise verfügt der Speicherkolben über eine einlaßseitige,
hydraulische Fläche
sowie über
eine auslaßseitige
hydraulische Fläche,
und dass die beiden Flächen über ungleiche
Flächenbeträge verfügen, so
dass das hydraulische Übersetzungsverhältnis im
Wesentlichen von dem Wandler bestimmt wird.
-
Bei
einer besonders rationellen, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirkt
die Pumpe mit dem Wandler auf die Reibungsbremsen ein, welche zu
einer nicht angetriebenen Achse von einem Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb
gehören.
Prinzipiell weisen schwere Personenkraftfahrzeuge oft Heckantrieb
auf, so dass die Reibungsbremsen einer Vorderachse beaufschlagt
sind, an denen vergleichsweise hohe Bremsmomente abgesetzt werden
können. Dies
bedingt, dass die Bremskreise in so genannter schwarz-weiß-Aufteilung
arrangiert sind.
-
In
einer zusätzlich
optimierten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder
Bremskreis eine Pumpe mit einem Wandler aufweist, und dass die Mittel
zur Äußerung eines
Bremswunsches einen Bremsbetätigungssimulator
aufweisen. Im Ergebnis wird gewissermaßen eine Vollausstattung eines Bremssystems
erzielt, wenn der Wandler zusätzlich ein
Speichervolumen (Niederdruckspeicher) aufweist.
-
Weitere
Einzelheiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der
Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:
-
1 prinzipieller
Schaltplan von einem Bremssystem mit einem hydraulischen Wandler
im Hinterachskreis,
-
2 vereinfachte
Ausführungsform
von einem Bremssystem mit einem hydraulischen Wandler in einem Bremskreis,
-
3 abgewandelte
Ausführungsform
von einem Bremssystem nach 2 mit hydraulischen Wandlern
in zwei Bremskreisen und zusätzlicher Wegsensorik,
-
4 abgewandelte
Ausführungsform
von einem Bremssystem nach 2 mit Einlaß- und Auslaßventilen
vor den Reibungsbremsen,
-
5 eine
Variante mit Multiplexing vergleichbar 2, wobei
ein Wandler im Kreis der angetriebenen Achse vorgesehen ist, und
den Eingang der Pumpe beaufschlagt,
-
6 eine
Variante mit Multiplexing vergleichbar 3, wobei
in jedem Kreis ein Wandler vorgesehen ist, und den Eingang der Pumpe
beaufschlagt,
-
7 eine
Ausführungsform
mit einem hydraulischen Verstärker,
welcher einen Primärkolben von
einem Hauptbremszylinder beaufschlagt, und mit einem Wandler im
Sekundärkreis,
der die angetriebene Achse betrifft, wobei der Ausgang der Pumpe
dem Eingang des Wandlers aufgeschaltet ist, und
-
8 eine
Ausführungsform
mit einem hydraulischen Verstärker,
welcher einen Primärkolben von
einem Hauptbremszylinder beaufschlagt, vergleichbar 7,
jedoch ohne Wandler.
-
Die
Figuren geben prinzipielle Schaltpläne von Kraftfahrzeugbremssystemen
wieder. Diese Kraftfahrzeugbremssysteme 1 dienen zum Einsatz
in Kombination mit regenerativ nutzbaren Antriebssträngen enthaltend
wenigstens eine angetriebene Achse, bei denen die kinetische Energie
zumindest zu einem Teil reversibel zwischengespeichert oder direkt
umgenutzt wird. Dadurch unterscheiden sich diese Systeme maßgeblich
von konventionellen Antriebssträngen,
bei denen ausschließlich
eine irreversible Energiewandlung in Richtung kinetische Energie
stattfindet. Die verwendeten Fahrzeugbremssysteme 1 ermöglichen
auf elektronischem Wege eine Mittlung zwischen regenerativ/reversibel
gewandelter Bremsenergie einerseits und irreversibel mechanisch
gewandelter Bremsenergie andrerseits.
-
Deshalb
beinhaltet das Bremssystem, neben weiteren Bestandteilen, welche
schwerpunktmäßig dem
Antriebsstrang zuzuordnen sind, meist eine nicht im Einzelnen gezeichnete
elektrische Maschine in Form von einem Generator, der im Bremsbetrieb zur
Wandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie genutzt
werden kann, um beispielsweise eine Fahrbatterie aufzuladen. Gleichermaßen ist
ein völlig
anderer Speicher denkbar, der in der Lage ist, unnötige kinetische
Energie in potentielle Energie zu wandeln, wie beispielsweise ein
Schwungmassenspeicher, ein hydraulischer Wandler mit Hydrospeicher
oder ähnliches
mehr. In diesem Zusammenhang ist es zunächst völlig ohne Belang, wie der Antriebsstrang
konstruktiv im Detail ausgebildet ist.
-
Weiterhin
beinhaltet das Bremssystem eine Mensch-Maschine-Schnittstelle wie beispielsweise ein
Bremsgerät 2 umfassend
Hauptzylinder 3 mit Bremsflüssigkeitsbehälter und
Bremskraftverstärker 4.
Soweit nicht anderweitig vermerkt, vermittelt das Bremsgerät 2 ein
passendes Bremsbetätigungsgefühl an den
Fahrzeugführer.
Dies geschieht beispielsweise, indem mindestens ein Bremskreis I des
Systems einen hydraulisch-mechanischen Durchgriff auf Reibungsbremsen
ermöglicht,
der dem Fahrzeugführer
das gewünschte
Bremsbetätigungsgefühl vermittelt.
Demgegenüber
ist der andere Bremskreis II, der die angetriebene Achse
betrifft, gewissermaßen
entkoppelt, und wird nach by-wire Grundsätzen geregelt. Nur wenn der
hydraulisch-mechanische Durchgriff im Normalbetrieb für sämtliche
Bremskreise fehlt (vgl. 3, 6), kommt
ein Simulator 40 zum Einsatz, der dem Fahrzeugführer das
gewünschte
Pedalgefühl
vermittelt.
-
Die 3 und 6-8 zeigen
Bremsgeräte 2 ohne
pneumatischen Bremskraftverstärker 4,
weil in diesen Fällen
im weitesten Sinne hydraulische Verstärker zum Einsatz kommen. Je
Fahrzeugrad ist wenigstens eine hydraulische Reibungsbremse 5 vorgesehen,
die zusammen mit wenigstens einer anderen Reibungsbremse 6 gemeinsam
in einem Bremskreis II organisiert ist, und wobei jeder
der Reibungsbremsen 5-8 jeweils ein stromlos offenes Einlassventil 9-12 sowie
generell ein stromlos geschlossenes Auslassventil 13-16 vorgeschaltet
ist. In einer hydraulischen Verbindung 17, 18 zwischen Hauptzylinder 3 und
Reibungsbremsen 5-8 befindet sich je Kreis I, II ein
stromlos offenes Trennventil 19, 20, das einerseits
eine Abtrennung der hydraulischen Verbindung 17, 18 als
auch im stromlosen Notzustand einen unmittelbar hydraulisch-mechanischen Durchgriff
auf die Reibungsbremsen 5-8 erlaubt. Ein Raddrehsensor
je Fahrzeugrad ist selbstverständlich.
-
Die
hydraulischen Reibungsbremsen 5-8 sind mit Vorteil
entweder in vorgegebenen oder in individuell anpassbaren Bremskreiskombinationen
zusammengefasst. Zusammen mit einer hydraulischen Pumpe 21, 22 sowie
zusammen mit den stromlos offenen Trennventilen 19, 20 und
gegebenenfalls unter Nutzung von einem Umschaltventil 26 zur
Variation von dem Saugpfad wird ein autonomer Druckaufbau zur Fahrstabilitätsregelung,
zur Abstandregelung, zur Anhalteassistenz oder für ähnliche elektronisch initiierte
Mehrwertfunktionen ermöglicht.
Weitere Funktionen bestehen beispielhaft in einer allseits bekannten
Antiblockierregelung sowie Antriebsschlupfregelung.
-
Im
Folgenden wird auf die Besonderheiten, auch im Funktionsverhalten,
eines Bremssystems 1 nach 1 eingegangen,
welches auf einer so genannten schwarz-weiß-Bremskreisaufteilung der Reibungsbremsen 5-8 basiert.
-
Ein
Pedalwinkel- oder Wegsensor 23 erfasst einen Bremswunsch
am Bremsgerät 2 oder
an der damit verbundenen Pedalerie. Parallel dazu wird in einem
konventionell betätigten – nicht
angetriebenen – Vorderachskreis I der
fahrerseitig gewünschte
hydraulische Druck mit Hilfe von einem Drucksensor 24 permanent
gemessen. Ein weiterer Drucksensor 25 kann im Hinterachsbremskreis II hinter
dem Trennventil 19 sowie ganz generell jeweils individuell
im Bereich aller Reibungsbremsen 5-8 vorgesehen
sein, um den eingeregelten Bremsdruck vor Ort zu ermitteln, so dass
in einer vollständigen
Ausbaustufe insgesamt 6 Drucksensoren vorgesehen sein können. Aus
den geschilderten Größen (Pedalwinkel,
Druck im Hauptzylinder 3) wird ein Bremsdruck für die Reibungsbremsen 5, 6 der
angetriebenen Hinterachse ermittelt, welcher stets einen aktuell
regenerativ nutzbaren Bremsanteil an der Hinterachse berücksichtigt. Als
Antwort auf den ermittelten Bremsdruck wird für den Hinterachskreis II das
Trennventil 19 zwischen Hauptzylinder 3 und Reibungsbremse 5, 6 in
Schließposition
gebracht, so dass der Fahrzeugführer
diesbezüglich
von hydraulischen Rückwirkungen
vollständig
entkoppelt ist. Dadurch wird der Betätigungskomfort maßgeblich
erhöht,
denn der Fahrzeugführer erhält ausschließlich eine
Rückwirkung
aus dem mechanisch-hydraulischen Durchgriff auf die Reibungsbremsen 7, 8 vom
Kreis I, während
irgendwelche anderen Regelvorgänge
oder Pulsationen vom Kreis II keine unkomfortabel wahrnehmbaren
mechanisch-hydraulischen Rückwirkungen
erzeugen. Streng genommen wird also nur am Kreis II, der
die angetriebene Achse betrifft, das brake-by-wire Prinzip angewendet,
während
der Kreis I ganz bewusst konventionell mit hydraulischer
Rückwirkung
betrieben wird. Dadurch werden zusätzlichen Kosten für einen
gesonderten Simulator 40 in geschickter Art und Weise eingespart.
Im Ergebnis wird der Hardwareaufwand dadurch abgesenkt, unkomfortable
Rückwirkungen
werden reduziert, -gleichzeitig wird die Berücksichtung regenerativer Bremsmomente
ermöglicht.
-
Der
Druckaufbau am Hinterachskreis II erfolgt elektrohydraulisch
quasi aufgrund der hydraulischen Pumpe 21 unter Berücksichtigung
regenerativ nutzbarer Bremsanteile. Zu diesem Zweck befindet sich
in Richtung Reibungsbremsen 5, 6, hinter dem Trennventil 19,
ein Abzweig 28, der zu einem saugseitigen Eingang E von
der hydraulischen Pumpe führt.
Der Ausgang A dieser hydraulischen Pumpe 21 führt über die
oben beschriebenen Einlassventile 9, 10 zu wenigstens
einer der Reibungsbremsen 5, 6. Im Wesentlichen
zeitgleich mit dem Schließen
des Trennventils 19 ist die hydraulische Pumpe 21 in
Betrieb, um den Druckaufbau an der gewünschten Reibungsbremse zu initiieren.
Damit der Druckaufbau hochdynamisch erfolgen kann, ist dem Eingang
E der hydraulischen Pumpe 21 ein Wandler 29 vorgeschaltet.
Der Wandler 29 verfügt über zwei
Kammern, nämlich
eine eingangsseitige Steuerkammer 30 und eine ausgangsseitige
Versorgungskammer 31, die von einem bewegbaren, federvorgespannten
Kolben 32 voneinander getrennt sind. Während die Steuerkammer 30 beim
Pumpenlauf vom Ausgang der Pumpe 21 beaufschlagt ist, entleert
sich die Versorgungskammer 31. Die Größe der Versorgungskammer 31 ist so
dimensioniert, dass diese im Wesentlichen immer, zumindest in geringem
Umfang, Druckmittel zur Verfügung
stellen kann, selbst wenn ein Niederdruckspeicher 33 und
die Reibungsbremsen 5, 6 maximal gefüllt sind.
Der Kolben 32 verfügt über zwei
unterschiedlich ausgeführte
Flächen,
wobei eingangsseitig die kleinere Fläche und ausgangsseitig die
größere Fläche vorgesehen
ist. Eine elastisch vorgespannte Druckfeder 34 wirkt entgegen
der zweiten (größeren) Fläche, und
hält den
Kolben 32 im Ruhezustand permanent in einer Endlage, in
der die Versorgungskammer 31 mit Druckmittel gefüllt ist. Weiterhin
ist ein Bypass 35 vorgesehen, welcher eine trennbare hydraulische
Verbindung zwischen einem Eingang e und einem Ausgang a vom Wandler 29 ermöglicht.
Zu diesem Zweck ist in dem Bypass 35 ein stromlos offenes
Regelventil 36 vorgesehen, dessen Sperrstellung mit einem
Rückschlagventil 37 versehen
ist, welches in Richtung Steuerkammer 30 öffnet.
-
In
weiterem Unterschied zu bekannten Bremssystemen ist zwischen dem
Niederdruckspeicher 33 und dem Ausgang a oder der Versorgungskammer 31 vom
Wandler 29 eine hydraulische Verbindung 38 vorgesehen,
in der ein Rückschlagventil 39 angeordnet
ist, welches in Richtung Versorgungskammer 31 öffnet. Dadurch
wird verhindert, dass sich die Versorgungskammer 31 einfach
in den relativ schwach befederten Niederdruckspeicher 33 entleeren
kann.
-
Der
Vorderachskreis I verfügt über eine
Leitungsführung
und Verschaltung, wie sie im Wesentlichen mit konventionellen ESP-Schaltkreisen übereinstimmt,
so dass diesbezüglich
keine hardwaretechnischen Besonderheiten zu beschreiben sind. Die
Betriebsverfahren stimmen mit vorbekannten fremdansteuerbaren Fahrzeugbremssystemen überein.
-
Die
Funktion von dem beschriebenen Bremssystem ist, anlässlich einer
fahrerinitiierten Bremsung, in Hinblick auf die Hinterachse wie
folgt. Nach Sensierung von einem Bremswunsch und Verarbeitung der
gewonnenen Bewegungs- und Drucksignale in einer elektronischen Regeleinheit
(ECU) wird das Trennventil 19 und auch das Regelventil 36 in
Sperrstellung gebracht. Gleichzeitig wird die hydraulische Pumpe 21 zum
Druckaufbau angetrieben. Die Versorgungskammer 31 vom Wandler
beaufschlagt den Eingang E der Pumpe 21, deren Ausgang
A wiederum auf die verhältnismäßig kleine
Fläche
vom Kolben 32 einwirkt. In den Reibungsbremsen 5, 6 wird
dadurch sehr schnell der gewünschte Druck
aufgebaut und eingeregelt. Das Regelventil 36 kann bei
laufender Pumpe 21 wechselweise geschaltet werden. Dadurch
wird es ermöglicht,
den Wandler 29 gewissermaßen als regulierbares Speicherreservoir
zu betreiben, welches nach Lage der Dinge entweder Druckmittel aufnimmt
oder zur Verfügung stellt.
Im Laufe von Regelprozessen kann in Abhängigkeit von den Randbedingungen
entweder die Versorgungskammer 31 oder die Steuerkammer 30 wechselweise
mit mehr oder weniger Druckmittel gefüllt werden.
-
In
allen Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugsziffern und
zusätzlich
mit einer besonderen Figurenkennzeichnung t, u, v, w, x, y, z markiert.
-
2 zeigt
eine stark vereinfachte Lösung – ebenfalls
mit Kreis II für
eine angetriebene Hinterachse – mit
einem etwas verändert
geschalteten hydraulischen Wandler 29t, die grundsätzlich auf
einem System wie in 1 beruht. Jedoch sind in den
Radbremskreisen ausschließlich
stromlos offene Einlassventile 9t-12t vorgesehen.
Mit anderen Worten sind stromlos geschlossene Auslassventile wie
auch ein gesonderter Niederdruckspeicher im Vergleich mit 1 rationalisiert.
Im weiteren Unterschied zu der 1 wirkt
die hydraulische Pumpe 21t mit ihrem Ausgang A auf den
Eingang e vom hydraulischen Wandler 29t, dessen Ausgang
a wiederum mit den Reibungsbremsen 5t-8t verbunden
ist. Durch diese Maßnahme
wird die Wirkung der hydraulischen Pumpe 21t gewissermaßen hydraulisch übersetzt,
um auf die Reibungsbremsen 5t-8t einzuwirken. Weiterhin ist
zwischen Eingang E der hydraulischen Pumpe 21t und Eingang
e vom Wandler 29t ein Bypass 35t vorgesehen, in
den ein stromlos offenes Regelventil 36t eingefügt ist.
Bei Pumpenlauf wird das Regelventil 36t geschlossen, um
das Ansaugen aus der Steuerkammer 30t vom Wandler 29t zu
unterbinden. Die Verschaltung im Bremskreis der Vorderachse I entspricht
einem konventionellen ESP-Gerät.
Dabei sind nicht nur die stromlos offenen Einlassventile 11t, 12t sondern
auch die stromlos geschlossenen Auslassventile 15t, 16t vorgesehen.
-
Die
Druckregelung im Bereich der Reibungsbremsen 5t, 6t der
Hinterachse erfolgt durch so genanntes Multiplexing. Dabei wird
keine parallel-zeitgleiche Druckregelung an mehreren Reibungsbremsen 5t, 6t ermöglicht,
sondern die Druckregelung an den Reibungsbremsen 5t, 6t erfolgt
sehr schnell zeitlich hintereinander, wobei an der jeweils zu regelnden Reibungsbremse 5t, 6t eine
Druckerhöhung
jeweils durch Speisung anhand der hydraulischen Pumpe 21t mit
dem Wandler 29t vorgenommen wird. Mit anderen Worten wird
dieselbe Druckquelle nacheinander verschiedenen Verbrauchern aufgeschaltet.
Im Anschluß an
die Speisung einer Reibungsbremse 5t, 6t wird
der eingeregelte Druck durch Schließen von dem Einlassventil 9t, 10t gekammert.
Druckhaltevorgänge
erfolgen einfach durch weiteres schließen der Einlassventile 9t, 10t,
so dass der gegenwärtige Druck
gewissermaßen
eingeschlossen ist. Ein Druckabbau erfolgt, indem das Einlassventil 9t, 10t, und
das Regelventil 36t im Bypass 35t geöffnet werden,
so dass das gewünschte
Volumen in der Versorgungskammer 31t vom Wandler 29t aufgenommen werden
kann. Durch diese Maßnahme
erfüllt
der Wandler 29t nebenbei auch die Funktion von einem konventionellen
Niederdruckspeicher 33t- wie er in dem konventionell betriebenen
Bremskreis I ersichtlich ist. Wesentlich ist nun, dass
das Volumen der Kammern 30t, 31t im Wesentlichen
so bemessen ist, dass immer das erforderliche Schluckvolumen vorgehalten
wird.
-
Die
Ausführungsform
nach 3 stimmt in Hinblick auf die Verschaltung für die angetriebene Hinterachse
mit der Ausführungsform
nach 2 überein.
Weiterhin stimmt der Aufbau im Vorderachskreis I identisch
mit dem Aufbau im Hinterachskreis II überein. Das Bremsgerät 2 verzichtet
auf einen pneumatischen Bremskraftverstärker und verfügt statt dessen über einen
Simulator 40. Als weitere Abwandlung gegenüber anderen
Ausführungsformen, ist
jeder Wandler 29u mit einem Wegsensor 41 ausgerüstet, so
dass das vorhandene Schluckvolumen in der Steuerkammer 30u und
auch das vorliegende Versorgungsvolumen in der Versorgungskammer 31u direkt
gemessen, und zur Weiterverarbeitung an die elektronische Regeleinheit
weitergegeben wird. Im übrigen
stimmt die Bauform, und das Betriebsverfahren des Multiplexing mit
derjenigen in 2 überein.
-
Die
Ausführungsform
nach 4 stimmt in weiten Teilen mit der Ausführungsform
nach 2 überein,
wobei ausschließlich
im Kreis II der Hinterachse ein Wandler 29v für die hydraulische
Pumpe 21v vorgesehen ist. Jedoch verfügen alle Reibungsbremsen 5v-8v über Ein-
und Auslassventile 9v-12v; 13v-16v sowie über Drucksensoren 24v, 25v.
Der Vorderachskreis ist im Wesentlichen in konventioneller ESP-Verschaltung gehalten.
Weiterhin wird von dem Regelungsprinzip des Multiplexing abgerückt. Überschüssiges Druckmittel
kann durch Öffnen
von dem Regelventil 36v in dem Bypass 35v in die
Steuerkammer 30v abgelassen werden.
-
Die
Ausführungsform
nach 5 betrifft wieder eine Multiplexing-Variante,
also ein Bremssystem ohne stromlos geschlossene Auslassventile und
mit einer gestaffelten Druckregelung. Die Druckregelung an den Reibungsbremsen 5w-8w erfolgt
seriell nacheinander. Jedoch ist der Wandler 29w im Vergleich mit 2 umgekehrt
an die Pumpe 21w angebunden. Demnach wird der Auslass a
vom Wandler 29w direkt auf den Eingang E der Pumpe 21w,
und ermöglicht
gewissermaßen
eine automatische Vorladung. Dadurch entwickelt das System ohne
unangemessenen Aufwand dennoch herausragende Tieftemperaturfunktionalitäten. Der
nicht angetriebene Kreis I der Vorderachse ist wie in 2 konventionell entsprechend
einer üblichen
ESP-Anlage ausgeführt.
-
Die 6 stimmt
im Wesentlichen mit der 5 überein. Allerdings sind beide
Kreise I, II identisch und verfügen über eigenständige Wandler 29x die
zusätzlich
eigenständige
Wegsensoren 41x aufweisen. Dadurch wird es ermöglicht,
den Füllstand der
Wandler 29x zusätzlich
in die Druckregelung mit einzubeziehen. Ein Merkmal, das generell
bei allen Ausführungsbeispielen
vorgesehen sein kann. Weil beide Kreise I, II gewissermaßen by-wire
unter Abtrennung vom Hauptzylinder 3x betrieben werden, entfällt hier
die Möglichkeit,
dem Fahrzeugführer
eine konkrete Rückwirkung
aus dem Bremssystem zu übermitteln.
Aus diesen Gründen
ist der Hauptzylinder 3x mit einem gesonderten Simulator 40x versehen.
Weiterhin ist hinzuzufügen,
dass neben den Sensoren 24x, 25x für beide
Kreise I, II eine gesonderte Druckerfassung anhand
von zwei unabhängig voneinander
vorgesehenen Drucksensoren 42, 43 beabsichtigt
ist.
-
Die 7 und 8 veranschaulichen
Varianten, die einen hydraulischen Zentralverstärker beinhalten, wobei der
Ausgang der Pumpe 21y für
wenigstens einen Kreis II zwecks Verstärkung auf einen Kolben im Hauptzylinder 3y einwirkt.
Das Bremsgerät 2y ist
als besonderer Hauptzylinder ohne pneumatischen Bremskraftverstärker ausgebildet.
Gemäß 7 wirkt
die Pumpe 21y mit ihrem Ausgang A auf den Eingang e vom
Wandler 29y, welcher wiederum auf Reibungsbremsen 5y, 6y von
einer angetriebenen (Hinter-)Achse ein wirkt. Der Bremskreis der
Vorderachse ist dagegen ohne Wandler ausgebildet, und verfügt über einen
Saug- bzw. Druckanschluß am Hauptzylinder 3y.
-
Die 8 beschreibt
eine Variante eines Zentralverstärkers,
der völlig
ohne Wandler auskommt. Die Verschaltung des Kreises I (Primärkreis, nicht
angetriebene Vorderachse) stimmt identisch mit 7 überein.
Der Schaltplan des Kreises II (Sekundärkreis, angetriebene Hinterachse)
stimmt im Wesentlichen mit dem Schaltplan eines konventionellen ESP-Gerätes überein.,
wobei Trenn- und Umschaltventil 19, 20z; 26, 27z vorgesehen
sind, um den Saug- und Förderpfad
der Pumpe 21z anzupassen.
-
Die
beschriebenen Anordnungen eignen sich bevorzugt zur Verwendung mit
einer regenerativen Bremsvorrichtung.
-
In
Verbindung mit regenerativen Antriebssystemen von Personenkraftfahrzeugen
wird oft der hybride Antriebsstrang genannt, der sich in unterschiedliche
Grundtypen einteilen lässt.
Bei einem seriellen Hybridsystem erhält ausschließlich ein
Elektromotor mechanischen Durchgriff auf angetriebene Räder. Ein
Verbrennungsmotor wird in einem optimalen Arbeitspunkt für einen
Generator betrieben, und dient ausschließlich der Erzeugung von elektrischer Energie.
-
Bei
einem so genannten parallelen Hybridsystem können zwei Arbeitsmaschinen,
nämlich
ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor, anhand von zwei Kupplungen
unabhängig
voneinander mechanischen Durchgriff auf angetriebene Räder erhalten.
Im regenerativen Betrieb (Energierückgewinnungsmodus) wird die
Kupplung für
den Verbrennungsmotor geöffnet,
um unerwünschte
Schleppmomente des Verbrennungsmotors auszuschalten.
-
Ein
seriell-paralleles Hybridsystem verfügt über zwei Elektromaschinen,
von denen eine als Generator und die andere wechselweise als Generator oder
als Motor betrieben werden kann. Die kombinatorisch nutzbare Elektromaschine
und der Verbrennungsmotor wirken auf ein Planetengetriebe, welches
eine Momentenaddition in Richtung Abtrieb und gleichzeitig eine
Leistungsverzweigung in Richtung Generator erlaubt.
-
Ein
Two Mode Hybrid System kombiniert ein stufenlos regulierbares CVT-Getriebe
mit einer 4-Gang Automatik mit festen Übersetzungsverhältnissen
sowie einen Verbrennungsmotor und zwei elektrische Maschinen, um über den
gesamten Fahr- und Geschwindigkeitsbereich einen hohen energetischen
Wirkungsgrad zu erzielen. Aus diesen Gründen ist im unteren Geschwindigkeitsbereich
vorwiegend der elektrische Antrieb aktiv, während Hochgeschwindigkeitspassagen
durch den Verbrennungsmotor dominiert werden. Die Getriebe dienen
der Vermittlung zwischen den beiden Antriebsformen.
-
Daneben
gibt es auch Trough the road Systeme. Zur Vermeidung einer aufwändigen getrieblichen
Vermittlung beinhaltet das System achsweise unterschiedliche Antriebsformen,
beispielsweise einen elektrisch regenerativen Vorderradantrieb in Kombination
mit einer konventionell durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen
Hinterachse. Dadurch wird es ermöglicht,
beispielsweise im unteren Geschwindigkeitsbereich vorwiegend den
Elektroantrieb der Vorderachse einzusetzen, um im hohen Geschwindigkeitsbereich
auf den konventionellen Hinterachsantrieb zu wechseln. Zur Nutzung
regenerativer Bremsmomente dient dann ausschließlich die Vorderachse.
-
Wie
zu ersehen ist, gibt es eine große Variationsbreite unterschiedlicher
Antriebsstrang-Gestaltungen, mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen. Die
Variantenvielfalt im Antriebsstrang stellt neben der Anforderung
nach einer komfortabel-nahtlosen Anpassung eines Reibungsbremssystems
eine vorrangige Problematik der vorliegenden Erfindung dar. Mit
anderen Worten ist das Bremssystem mit zuverlässigen und dabei einfachen
Maßnahmen
so an die unterschiedlichen Gestaltungsvarianten der Hybridtechnologie
anzupassen, dass ein hoher Bremsbetätigungskomfort bei bestmöglicher
Energieausnutzung ermöglicht
wird.
-
Während konventionelle
Bremsanlagen ausschließlich
eine irreversible Wandlung von kinetischer Energie in mechanische
Energie erlauben, sind die in Rede stehenden fremdansteuerbaren Fahrzeugsysteme
am besten geeignet, eine Mittlung zwischen dynamischer Fahrzeugverzögerung einerseits
und effektiver Energierückgewinnung
andererseits zu ermöglichen.
Denn in Abhängigkeit
von einem erforderlichen Sollbremsmoment ist das mechanisch zu wandelnde
Bremsmoment radindividuell variabel – in Abhängigkeit von einem regenerativ
durch einen Generator abfallenden Bremsmoment – wie auch in Abhängigkeit
von den ausnutzbaren Radaufstandskräften – zu managen. Dabei ist zu
berücksichtigen,
dass das regenerativ nutzbare Bremsmoment von dem Batterieladezustand,
von dem Betriebsbereich sowie von den speziellen Eigenschaften der elektrischen
Maschine abhängig
ist. Für
einen Fahrzeugführer
sollen Übergangspunkte
zwischen Bremsbetrieb mit Reibungsbremsanteil einerseits und rein
regenerativem Bremsbetrieb andererseits nicht erspürbar sein.
-
- 1
- Fahrzeugbremsanlage
- 2
- Bremsgerät
- 3
- Hauptzylinder
- 4
- Bremskraftverstärker
- 5
- Reibungsbremse
- 6
- Reibungsbremse
- 7
- Reibungsbremse
- 8
- Reibungsbremse
- 9
- Einlassventil
- 10
- Einlassventil
- 11
- Einlassventil
- 12
- Einlassventil
- 13
- Auslassventil
- 14
- Auslassventil
- 15
- Auslassventil
- 16
- Auslassventil
- 17
- Verbindung
- 18
- Verbindung
- 19
- Trennventil
- 20
- Trennventil
- 21
- Pumpe
- 22
- Pumpe
- 23
- Pedalwinkelsensor
- 24
- Drucksensor
- 25
- Drucksensor
- 26
- Umschaltventil
- 27
- Umschaltventil
- 28
- Abzweig
- 29
- Wandler
- 30
- Steuerkammer
- 31
- Versorgungskammer
- 32
- Kolben
- 33
- Niederdruckspeicher
- 34
- Druckfeder
- 35
- Bypass
- 36
- Regelventil
- 37
- Rückschlagventil
- 38
- Verbindung
- 39
- Rückschlagventil
- 40
- Simulator
- 41
- Wegsensor
- 42
- Drucksensor
- 43
- Drucksensor
- I
- Kreis
- II
- Kreis
- A,
a
- Ausgang
- E,
e
- Eingang