DE102007062839A1

DE102007062839A1 - Bremsanlage mit mindestens einer Fördereinrichtung zum Nachfördern von Bremsflüssigkeit in die Arbeitsräume eines Bremskraftverstärkers

Info

Publication number: DE102007062839A1
Application number: DE102007062839A
Authority: DE
Inventors: Heinz Leiber; Valentin Unterfrauner
Original assignee: Ipgate AG
Current assignee: Ipgate AG
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung für einen Bremskraftverstärker (BKV, 3, 4, 5) mit mindestens einem Kolben (3, 4), wobei der mindestens eine Kolben (3, 4) von der Antriebseinrichtung zum Druckaufbau und zum Druckabbau in mindestens einer Radbremse (RB) angetrieben ist und nur bei einer Störung der Antriebseinrichtung mechanisch mittels einer Bremsbetätigungseinrichtung (1), insbesondere in Form eines Bremspedals verstellbar ist, wobei in der Bremsleitung (BL) zwischen jeder Radbremse (RB) und einem Arbeitsraum (A1, A2) des Bremskraftverstärkers (BKV) mindestens ein Abkopplungsventil (7) zum Verschließen und Öffnen der Bremsleitung (BL) angeordnet ist, wobei mindestens eine Fördereinrichtung (F) vorgesehen ist, die über mindestens eine Zuführleitung (ZL), welche jeweils mit einer Bremsleitung (BL) oder dem Bremskraftverstärker (BKV), insbesondere mit einem Arbeitsraum (A1, A2), verbunden ist, bei Bedarf aus einem Vorratsbehälter (20; 20') Bremsflüssigkeit in den jeweiligen Arbeitsraum (A1, A2) des Bremskraftverstärkers (BKV) fördert, wobei in jeder Zuführleitung (ZL) ein gesteuertes Ventil (8; 16) zum Öffnen und Verschließen der jeweiligen Zuführleitung (ZL) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Der Hauptbremszylinder (HZ) einer Kfz Bremsanlage wird bei konventionellen Systemen so ausgelegt, dass dessen Verdrängungsvolumen der Volumenaufnahme der Radbremsen zum Erreichen des maximale Bremsdruckes entspricht. Zudem wird eine Reserve für Extremfälle wie Fading oder schlecht entlüftete Bremsanlagen vorgesehen. Die Volumenaufnahme der Radbremsen ist fahrzeugabhängig. Grundsätzlich steigt das Volumen relativ zum Fahrzeuggewicht. Das Verdrängungsvolumen des Hz kann durch dessen Kolbendurchmesser und Hub bestimmt werden. Bei konventionellen Bremssystemen ist das Bremspedal über die Druckstange mit dem HZ verbunden, sodass der Pedalhub über eine konstante Pedalübersetzung mit dem Druckstangenkolben (DK) des Hz verbunden ist. Aus ergonomischen Gründen wird die Bremsanlage so ausgelegt, dass bei ca. 50% Pedalweg der Blockierdruck erreicht wird. Da der Pedalhub im Fahrzeug begrenzt ist, muss das nötige Verdrängungsvolumen für höhere Fahrzeugklassen durch Vergrößerung des Hz Durchmessers bereitgestellt werden.
Aus der Kolbenfläche ergibt sich die Kolbenkraft welche zum Erreichen des gewünschten Bremsdruckes erforderlich ist. Die Pedalkraft wird durch den sogenannten Vakuumbremskraftverstärker (Vak. BKV) verstärkt, sodass die Pedalkräfte bei intakter Bremskraftunterstützung moderat sind.
Für die Auslegung der Bremsanlage sind noch 2 Fakten kritisch:

• Die Verstärkungskraft des Vak. BKV ist durch den sogenannten Aussteuerpunkt begrenzt. In der Regel liegt dieser Aussteuerpunkt etwas oberhalb des Blockierdruckes auf hohem Reibwert, welcher ca. 100 bar entspricht. Bei Fading der Bremsanlage sind jedoch höhere Drücke erforderlich, sodass die Bremskraftverstärkung in Sättigung geht und die Pedalkräfte erheblich ansteigen. Um dem entgegenzuwirken wird bei Fahrzeugen mit ESP Anlage die sogenannte ESP Pumpe benutzt um Bremsflüssigkeit aus dem HZ in die Bremskreise zu pumpen. Hierbei hängt die Druckanstiegsgeschwindigkeit von der Pumpenleistung ab. Die Pumpenleistung liegt bei großen Fahrzeugen bei ca. 400 Watt, sodass die Druckanstiegsgeschwindigkeit erheblich geringer ist als im Druckbereich bis zum Aussteuerpunkt.
• Die Kolbenfläche des Hz bewirkt bei BKV Ausfall sehr hohe Pedalkräfte. Somit ist bei BKV Ausfall die Fußkraft zum Erreichen eines bestimmten Druckes etwa 5 mal größer als bei intaktem BKV. Durch die Rückstellfedern und Reibung im Hz und Vak. BKV ist die Pedalanfangskraft zudem sehr hoch. Ab mittleren Fahrzeugklassen kann somit der Normalfahrer bei BKV Ausfall praktisch keine vernünftige Abbremsung mehr erreichen. Zudem wird der Fahrer zusätz lich durch die ungewohnt hohen Anfangsbetätigungskräfte irritiert.

Bei Systemen mit Wegsimulator kann der Hz freier dimensioniert werden, da der Pedalweg und der Kolbenweg nicht fest gekoppelt sind. In der Regel wird ein um ca. 20–30% größere Kolbenweg verwendet und zugleich der gesamte Kolbenweg für die Bremsung bei hohen Blockierdrücken inklusive Fading genutzt. Dadurch sind HZ Kolbenflächen von lediglich 50% der konventionellen Auslegung möglich, wodurch kleinere Pedalkräfte zur Erzeugung des notwendigen Bremsdrucks ausreichen. Für ein Wegsimulatorsystem bieten sich besonders elektromotorische Bremskraftverstärker an wie sie in DE 10 2005 018 649.19 und DE 10 2006 059 840.7 beschrieben werden. Diese Lösungen haben bei entsprechender Ausgestaltung den zusätzlichen Vorteil, dass die Reibungs- und Rückstellkräfte des Elektromotors sehr klein sind, was ca. 50% kleinere Ansprechkräfte bewirkt. Somit ist die Kraft-Weg-Kennlinie des Pedals bei Ausfall des elektromotorischen BKV im Vergleich zur wirksamen Bremskraftverstärkung nicht so stark unterschiedlich. Trotz dieser Vorteile sind analog zur Hz-Dimensionierung der anfangs beschriebenen konventionellen Bremsanlage vom Kleinwagen bis zum schweren SUV mehrere Hauptbremszylindergrößen notwendig, um die diversen Volumenaufnahmen abzudecken. Die großen Hauptbremszylinderkolbenflächen für schwere Fahrzeuge bewirken sehr hohe Pedalkräfte.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremsanlage bereitzustellen, die für mehrere Fahrzeuggrößen einsetzbar ist, wobei auch bei schweren Fahrzeugklassen nur geringe Pedalkräfte aufzubringen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Bremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich durch die Merkmale der rückbezogenen Ansprüche.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei einer Bremsanlage nur einen im Durchmesser kleineren Hauptbremszylinder mit einer z. B. für eine kleinere Fahrzeugklasse ausreichenden Hauptbremszylindergröße auch für größere Fahrzeuge zu verwenden. Dies ist insbesondere bei einer elektromotorischen Bremsanlage möglich, sofern das Volumen der Arbeitsräume des Hauptbremszylinders durch Nachfördern quasi vergrößert wird. Das Nachfördern erfolgt dabei immer dann, wenn die Kolben des Hauptbremszylinders beim Bremsen fast ihre Endstellung erreicht haben und ein weiterer Druckaufbau nicht mehr möglich ist. Vor dem Nachfördern erfolgt ein Abkuppeln der Bremskreise mittels der ohnehin vorhandenen Ventile. Dann verfährt der Kolbenantrieb des Hauptbremszylinders den/die Kolben zurück, wobei gleichzeitig zusätzliche Bremsflüssigkeit in den/die Arbeitsraum bzw. -räume des Hauptbremszylinders aus mindestens einem Vorratsbehälter gefördert wird. Sobald der Nachförderprozess beendet ist, kann der Hauptbremszylinder wieder an die Bremskreise angekoppelt und der Druck in den Bremskreise weiter erhöht werden. Hierzu wird jede Fördereinrichtung wieder mittel des geschalteten Ventile vom Bremskreis getrennt bzw. abgekoppelt.
Die Erfindung sieht vorteilhaft mindestens eine zusätzliche Fördereinrichtung bestehend aus einem Vorratsbehältnis und einem Ventil vor. Sofern der Hauptbremszylinder einen oder zwei Arbeitsräume aufweist, kann dieser eine oder beide Arbeitsräume über eine einzige Fördereinrichtung befüllt werden. Um vorteilhaft eine Entkopplung der Arbeitsräume zu gewährleisten, ist es jedoch vorteilhaft, jedem Arbeitsraum des Hauptbremszylinders jeweils mindestens eine Nachfördereinrichtung zuzuordnen.
Für schwere Fahrzeuge kann somit ein Hauptbremszylinder mit reduziertem Durchmesser verwendet werden, bei dem das Hauptbremszylinder-Volumen relativ zur Volumenaufnahme der Radbremsen unterdimensioniert ist. Aus einem Vorratsbehälter kann durch das Vorsehen einer Fördereinrichtung für extreme Druckanforderungen bei Bedarf das benötigte Zusatzvolumen an Bremsflüssigkeit abgerufen werden, welches vom elektromotorisch be triebenem BKV anschließend in die Bremskreise nachgefördert wird.
Der Bedarf für eine Nachförderung wird durch den zurückgelegten Hauptbremszylinder-Weg und dem aufgebauten Druck erkannt. Ist z. B. bei 140 bar der Kolbenweg erschöpft, so wird aus der Nachförderkammer zusätzliche Bremsflüssigkeit in den Hz gefördert, damit der Druck bis zum Maximaldruck erhöht werden kann.
Dadurch ist es möglich vom Kleinwagen bis zum SUV den selben Hauptbremszylinder einzusetzen. Ab der Fahrzeugklasse bei welcher das Hauptbremszylindervolumen nicht mehr zur Abdeckung sämtlicher Extremsituationen ausreicht, muss die zusätzliche Fördereinrichtung installiert werden. Durch die Hauptbremszylinderdimensionierung wird bestimmt, ab welcher Klasse eine Fördereinrichtung notwendig ist. Durch die kleine Hauptbremszylinder-Kolbenfläche profitieren hohe Fahrzeugklassen bei einem Ausfall des von wesentlich kleineren Pedalkräften als bei konventionellen Systemen. Das Pedalgefühl weicht somit nicht so stark vom Normalfall bei intakter Bremskraftverstärkung ab, wodurch der Fahrer weniger irritiert wird.
Durch die Standardisierung und Reduzierung der Varianten sind erhebliche Kostenreduzierungen für die Herstellung und geringere Logistikkosten für die Beschaffung und Ersatzteilhaltung möglich. Die Realisierung der Nachförderkomponente ist einfach und damit auch zuverlässig. Zudem ist die Funktion diagnostizierbar.
Vorteilhaft ist bzw. sind die Fördereinrichtungen unmittelbar am oder im Gehäuse des elektromotorisch angetriebenen Bremskraftverstärkers angeordnet bzw. integriert.
Nachfolgend werden anhand von Zeichnungen zwei mögliche Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
1: Bremsanlage gemäß einer ersten Ausführungsform mit je einer Fördereinrichtung für jeden Arbeitsraum des Hauptbremszylinders;
1a: Weg-Druck-Diagramm für die Bremsanlage gem. 1 zwei Kraftfahrzeuge mit unterschiedlichen Volumina der Radbremsen;
2: Bremsanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform mit einer gekoppelten Fördereinrichtung für beide Arbeitsräume des Hauptbremszylinders;
Die 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines el. mot. BKV wie er in der DE 10 2005 018 649.19 , DE 10 2006 059 840.7 und DE 10 2005 003 648 beschrieben ist, wobei sich diese Anmeldung deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich zu eigen macht. Bei intaktem BKV ist das Pedal vom Hz entkoppelt. Die Pedalkraft wird vom nicht dargestellten Wegsimulator aufgenommen, welcher ein gewohntes Pedalgefühl generiert. Der Pedalhubsensor 13 erfasst den Pedalhub welcher über einer Kennlinie einem gewünschten Bremsdruck zugeordnet werden kann. Somit wird durch Betätigung des Bremspedals 1 der Bremskraftverstärker 2 aktiviert, welcher auf den Druckstangenkolben 3 des Hauptbremszylinders 5 wirkt. Durch die Volumenverdrängung und den Druck wird der Schwimmkolben 4 bewegt. Beide Kolben 3 und 4 bewirken die Druckerzeugung in den jeweiligen Bremskreisen. Die entsprechende Bremsflüssigkeit wird im Vorratsbehälter bereitgestellt. Zu Details des Aufbaus des bekannten Hauptbremszylinders wird auf die DE 10 2005 018 649.19 , DE 10 2006 059 840.7 und DE 10 2005 003 648 verwiesen. Bekanntlich können der Pedalweg und der Kolbenweg bei Wegsimulatorsystemen unterschiedlich sein. Der Kolben eilt bei Bremsungen auf hohem Reibwert dem Pedal voraus. Kommt nun der Kolben 3, 4 in den Bereich des Hubendes findet der Nachförderprozess statt. Dabei werden zunächst die Regelventile 7 geschlossen und der erreichte Druck wird in den Radbremsen eingesperrt. Anschließend werden die Nachförderventile 8 geöffnet. Gleichzeitig wird der Druckstangenkolben 3 durch den elektromotorischen BKV zurückgefahren wodurch der Druck im Hauptbremszylinder gegen Null (0) sinkt. Aus den bereits befüllten Nachförderkammern 20 wird die gespeicherte Bremsflüssigkeit mittels der Feder 10 und des Kolbens 9 in die Arbeitsräume A₁, A₂ des Hauptbremszylinders gefördert. In der Nachförderkammer 20 herrscht vorzugsweise Überdruck, z. B. 5 bar, sodass die Bremsflüssigkeit aktiv in den Hauptbremszylinder gefördert wird. Anschließend werden die Nachfördeventile 8 geschlossen und die Regelventile 7 geöffnet. Durch eine entsprechende Motoransteuerung wird die Bremsflüssigkeit nun in die Bremskreise 22 verdrängt wodurch der Druck in den jeweiligen Bremskreisen 22, je nach Stellung der Ventile 7, weiter ansteigt. Somit ist ein weiterer Druckanstieg möglich ohne dass die Kolben 3 und 4 in den Endbereich (linke Stellung) gelangen. Wahlweise kann auch nur in einem Bremskreis 22 nachgefördert werden. Durch entsprechende Auslegung von Kolbenfläche und Kolbenhub kann in der Nachförderkammer 20 das fehlende Volumen im Hz zur Abdeckung sämtlicher Extremfälle vorgehalten werden. Durch die Vorspannung der Feder 10 beträgt der Fülldruck z. B. 5 bis 10 bar bei entsprechender Federauslegung. Gemeinsam mit einem Nachförderventil 8 mit großem Öffnungsquerschnitt wird somit ein schnelles Nachfördern in die Arbeitsräume A₁, A₂, in z. B. 50 ms ermöglicht, wodurch eine nennenswerte Verzögerung des Druckanstiegs vermieden wird.
Die Nachförderventile 8 sollten Durchfluss- und Schaltzeit optimiert sein. Die Ventile 8, welche vorzugsweise stromlos geschlossen ausgeführt werden, können einen großen Ventilsitzquerschnitt aufweisen. Durch den Einsatz einer gewöhnlichen Spule kann das Ventil 8 somit nur bei mittleren Drücken, wie z. B. 50 bar, öffnen. Dies ist für das Nachfördern kein Nachteil, da das Schalten der Nachförderventile bei ca. 10 bar stattfindet. Somit sind für das Nachförden keine teuren druckausgeglichenen Ventile notwendig. Aus Zeitgründen kann es auch sinnvoll sein, dass beim Nachfördern nicht das gesamte Volumen im Nachförderblock 20 in einem Zug nachgefördert wird. Nähert sich z. B. bei 140 bar der Kolben 3, 4 der Endstellung, kann zunächst Volumen für einen Druckaufbau auf 170 bar nachgefördert werden. Soll der Druck weiterhin steigen kann bei 170 bar in einem neuen Nachförderschritt das restliche Volumen für z. B. 200 bar Maximaldruck nachgefördert werden. Da für den Großteil der Fälle der erste Nachfördeschritt ausreicht kann somit für diese Bremsungen die Totzeit im Druckaufbau während des Nachförderns reduziert werden.
Die Nachförderkammer 20 kann nach Befüllung am Bandende bzw. beim Service, bei jedem Fahrzeugstart oder auch in Beschleunigungsphasen befüllt und diagnostiziert werden. Dazu wird über den Motorantrieb vorzugsweise der Maximaldruck in der Nachförderkammer z. B. 10 bar druckgeregelt eingesteuert. Wird nun das Nachfördeventil 8 geöffnet darf sich der Druckstangenkolben 3 nicht bewegen. Falls dies doch der Fall ist deutet dies auf ein Leck in der Kolbendichtung oder ein undichtes Nachförderventil 8 hin. Über den Kolbenweg s_K kann das Differenzvolumen festgestellt werden. Durch das Differenzvolumen und die Diagnoseintervalle kann festgestellt werden, in welchem Ausmaß die Leckage stattfindet. Dazu wird im Hauptbremszylinder der maximale Nachförderdruck eingeregelt. Zudem kann nun diagnostiziert werden, ob das Nachförderventil 8 bzw. der Kolben 9 klemmen. Sobald der Nachförderblock 20 wieder aufgefüllt ist, wird der Kolben 3 zurückgefahren. Am Verlauf der Druck-Volumen-Kennlinie kann nun festgestellt werden, ob sich der Nachförderkolben 9 mit bewegt und ob das Nachförderventil 8 geschaltet hat.
Alternativ kann der Füllzustand der Nachförderkammer 20 geprüft werden, indem die Regelventile 7 geschlossen werden, im Hz der maximale Fülldruck der Nachförderkammer 20 z. B. 10 bar eingestellt wird, die Kolbenstellung als Stellgröße eingeregelt wird, die Nachförderventile 8 geöffnet werden und durch den Drucksensor 12 überwacht wird, ob der Druck im Hz abfällt.
Durch die Anpassung des Nachfördervolumens ist es somit möglich das selbe Grundsystem für mehrere Fahrzeugklassen zu ver wenden. Bei konventionellen Lösungen bestehend aus Hz und Vakuum BKV muss für jede Fahrzeugklasse eine individuelle Dimensionierung verwendet werden, was Mehrkosten für die Logistik bei Produktion und Reparatur bedeutet.
Außerdem entstehen bei Ausfall der Bremskraftverstärkung durch die kleineren Kolbendurchmesser erheblich kleinere Pedalkräfte.
Da bei dem Wegsimulatorsystem der Entlüftungszustand der Bremsanlage über die Druck-Volumen-Kennlinie regelmäßig überprüft werden kann, kann das Gesamtvolumen der Bremsenbetätigung, bestehend aus Hauptbremszylindervolumen und Nachförderblockverdrängungsvolumen, insgesamt im Vergleich zu konventionellen Systemen reduziert werden. Das zusätzliche Sicherheitsvolumen für schlecht entlüftete Volumen muss nicht mehr vorgesehen werden, wie es bei konventionellen Systemen der Fall ist.
1a zeigt den Druckverlauf p über den Kolbenweg s_N des Druckstangenkolbens 3 für einen Kleinwagen A und einen Sport Utility Vehicle (SUV) B. Beide Fahrzeuge verwenden den selben Hauptbremszylinder. Die gestrichelte Linie zeigt die Begrenzungen bei p_MAX und Ende des Kolbenweges. Der Kleinwagen erreicht bei 40% Kolbenweg schon den Blockierdruck p₁ bei einer Bremsung auf trockenem Asphalt. Dagegen hat das SUV mit Kurve B eine deutlich höhere Volumenaufnahme, d. h. Kolbenweg, so dass p_A bei z. B. 70% Kolbenweg s_N erreicht ist. Zu erwähnen ist erneut, dass durch den Einsatz des Wegsimulators 2 in beiden Fällen der maximale Pedalhub auf z. B. 40% begrenzt ist. Der Hz-Kolben eilt dem Pedal voraus und der reale Kolbenhub ist am Pedal 1 nicht erkennbar. Mit dem Hz-Volumen eines Kleinwagens können beim SUV z. B. 140 bar erreicht werden. Wird bei B der Druck z. B. bei Fading noch weiter gesteigert, so wird bei Erreichen von s_N durch den bereits beschriebene Nachförderprozess N Zusatzvolumen für den Druckanstieg auf z. B. 200 bar bereitgestellt. In der 1a wird ersichtlich, wie sich der Kolben 3, 4 zurückbewegt und anschließend bis auf P_Max Druck aufbauen kann.
Bei Zurücknahme des Bremsdruckes wird bei einem Druck p₂ oder bei einer geeigneten Kolbenstellung das Zusatzvolumen wieder in den Nachförderblock 20 zurückverdrängt. Dieser Prozess wird als Rückfördern bezeichnet und ist in 1a mit R1 bezeichnet. Während dem Druckabbau z. B. bei 50 bar werden bei geöffneten Regelventilen 7 die Nachförderventile 8 geöffnet. Somit werden die Nachförderkammern 20 durch den hohen Differenzdruck am Nachförderventil 8 schnell befüllt. Der Druckabbau am Rad muss somit für den Rückförderprozess nicht unterbrochen werden. Allerdings ist hierbei ein abrupter Druckabfall an den Radbremsen die Folge, was evtl. für den Fahrer spürbar ist. Um dies zu vermeiden kann mittels dem Druckgeber 12 und PWM Ansteuerung der Nachförderventile der Druckabbaugradient oder auch die Füllgeschwindigkeit der Nachförderkammer 20 variiert werden.
In 1a ist mit R2 ein alternativer Rückförderprozess dargestellt. Beim Druckabbau. werden zunächst die Regelventile 7 geschlossen und die Nachförderventile 8 geöffnet. Nun kann durch eine entsprechende Bewegung des Hz-Kolbens 3 das nachgeförderte Zusatzvolumen wieder in die Fördereinrichtung verdrängt werden. Anschließend werden die Regelventile 7 wieder geöffnet und der Druckabbau in den Radbremsen kann fortgesetzt werden. Während dieser Rückförderphase findet an den Radbremsen kein Druckabbau statt. Deshalb ist es auch hier wieder wichtig, dass dieser Prozess schnell erfolgt, damit der Fahrer keine Unterbrechung des Druckabbaus spürt.
Während des Rückförderns ist wie beim Nachfördern für den Fahrer keine Rückwirkung am Pedal zu erkennen. Durch dieses geregelte Rückfördern in die Nachförderkammer 20 kann sichergestellt werden, dass der Druck in Ausgangsstellung von Druckstangenkolben 3 und Schwimmkolben 4 nahezu dem Umgebungsdruck entspricht, sodass die Primärmanschetten 23 differenzdruckfrei über die Zulauföffnungen 21 zum Vorratsbehälter 6 gleiten. Diese Tatsache ist erforderlich um eine ausreichende Lebensdauer eines sogenannten Plunger-Zylinders, wie in 1 dargestellt, zu gewährleisten. Somit kann auf den Einsatz eines teureren und größeren Hauptbremszylinders mit sogenanntem Zentralventil verzichtet werden, welche derzeit bei Bremsanlagen mit ESP-Ausrüstung verwendet werden müssen.
Die 2 zeigt eine alternative zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der ebenfalls aus einer Nachförderkammer Volumen in den Hauptbremszylinder nachgefördert wird.
Diese Einrichtung besteht aus einem Zylinder 13 welcher zwei Kolben enthält, die über eine Stange 16 über einem Mitnehmer an den Antrieb des Kolbens 3 angekoppelt sind. Bei Vorwärtsbewegung zum Druckaufbau wirkt der Antrieb direkt auf den Kolben 14, bei der Rückwärtsbewegung wird die Stange 16 über die Feder 17 mitgenommen. Dies dient der Sicherheit, damit z. B. bei Fehlfunktion der Magnetventile oder Klemmen der Stange 16 der Kolben 3 wieder zum vollen Druckabbau in die Ausgangsstellung gelangen kann.
Zum Nachfördern sind zwei Schaltungen möglich. Auf der rechten Kolbenseite wird hierbei beim Zurückbewegen des Kolbens 3 das Magnetventil 18a und die Regelventile 7 geschlossen, wobei das Volumen über das offene Magnetventil 19a über die Lippendichtung in den Hauptbremszylinder 5 gelangt. Bei der anschließenden Vorwärtsbewegung wird das Magnetventil 19a wieder geschlossen und das Magnetventil 18a geöffnet, was zum weiteren Druckanstieg führt. Bei der linken Kolbenseite wird bei der Zurücknahme des Kolbens 3 bzw. 14 das Magnetventil 19 und die Regelventile 7 geschlossen und das Magnetventil 18 zum Nachsaugen aus dem Vorratsbehälter 6 geöffnet. Bei der Vorwärtsbewegung wird vom Kolben 14 das Volumen über die offenen Magnetventile 19 und 7 zur weiteren Drucksteigerung in den Hz gefördert.
Bei der Lösung nach 1 ist das Nachfördern auf das Volumen der Nachförderkammer 20 begrenzt. Dagegen kann mit der Lösung gem. 2 solange nachgefördert werden bis der Vorratsbehälter leer ist.

1: Bremspedal
2: Motorantrieb mit ,Wegsimulator
3: Druckstangenkolben DK
4: Schwimmkolben
5: Hauptbremszylinder Hz
6: Vorratsbehälter
7: Regelventile
8: Nachförderventil
9: Kolben
10: Feder
11: Pedalwegsensor
12: Drucksensor
13: Zylinder
14: Doppelkolben
15: Mitnehmer
16: Stange
17: Feder
18: Magnetventil
18a: Magnetventil
19: Magnetventil
19a: Magnetventil
20: Nachförderkammer
21: Zulauföffnungen
22: Bremskreis
23: Primärmanschette
p_max: max. Bremsdruck
p₁: Blockierdruck für μ = 1.0 (trockene Asphalt)
A₁, A₂: Arbeitsräume des HZ
A: Druck-Weg Kennlinie für Kleinwagen
B: Druck-Weg Kennlinie für SUV
L: Leitungen
N: Nachförderung
R1, R2: Rückförderung
s_K: Kolbenweg des HZ
s_N: Nachförderposition
p₂: Füllung der Nachförderkammer
BL: Bremsleitung
ZL: Zuführleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005018649 [0005, 0020, 0020]
- DE 102006059840 [0005, 0020, 0020]
- DE 102005003648 [0020, 0020]

Claims

Bremsanlage mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung für einen Bremskraftverstärker (BKV, 3, 4, 5) mit mindestens einem Kolben (3, 4), wobei der mindestens eine Kolben (3, 4) von der Antriebseinrichtung zum Druckaufbau und zum Druckabbau in mindestens einer Radbremse (RB) angetrieben ist und nur bei einer Störung der Antriebseinrichtung mechanisch mittels einer Bremsbetätigungseinrichtung (1), insbesondere in Form eines Bremspedals verstellbar ist, wobei in der Bremsleitung (BL) zwischen jeder Radbremse (RB) und einem Arbeitsraum (A₁, A₂) des Bremskraftverstärkers (BKV) mindestens ein Abkopplungsventil (7) zum Verschließen und Öffnen der Bremsleitung (BL) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Fördereinrichtung (F) vorgesehen ist, die über mindestens eine Zuführleitung (ZL), welche jeweils mit einer Bremsleitung (BL) oder dem Bremskraftverstärker (BKV), insbesondere mit einem Arbeitsraum (A₁, A₂), verbunden ist, bei Bedarf aus einem Vorratsbehälter (20; 20') Bremsflüssigkeit in den jeweiligen Arbeitsraum (A₁, A₂) des Bremskraftverstärkers (BKV) fördert, wobei in jeder Zuführleitung (ZL) ein gesteuertes Ventil (8; 16) zum Öffnen und Verschließen der jeweiligen Zuführleitung (ZL) angeordnet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (F) ein Kolbenzylindersystem ist, dessen mindestens einer Kolben (9; 14) von einem Antrieb oder einer Feder (10, 17) druckbeaufschlagt ist und der Antrieb bzw. die Feder den Förderdruck erzeugt, wobei ein Vorratsbehälter jeweils durch einen Arbeitsraum (20; 20') des Kolbenzylindersystems gebildet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Arbeitsraum (A₁, A₂) eine Fördereinrichtung (F) zugeordnet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (20; 20') des Kolbenzylindersystems der Fördereinrichtung (F) mittels des Bremskraftverstärkers (BKV) befüllbar ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (F) ein Kolbenzylindersystem ist, dessen mindestens einer Kolben (14) vom Antrieb des Bremskraftverstärkers (BKV) angetrieben oder an dessen Kolben (3) angekoppelt ist.
Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kolben (14) des Kolbenzylindersystems über einen Mitnehmer (15, 16) an den angetriebenen Kolben (3) des Bremskraftverstärkers (BKV) angekoppelt ist.
Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (15) beim Druckaufbau im Bremskraftverstärker (BKV) den mindestens einen Kolben (14) des Kolbenzylindersystems der Fördereinrichtung (F) mittels eines Formschlusses mitnimmt, wobei beim Druckabbau im Bremskraftverstärker (BKV) der Mitnehmer (15) lediglich über ein Federelement (17) den bzw. die Kolben (14) der Fördereinrichtung (F) mitnimmt.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ar beitsraum (20') des Kolbenzylindersystems über eine Leitung (L) mit dem Vorratsbehälter (6) der Bremsanlage in Verbindung ist, wobei in der Leitung (L) ein gesteuertes Absperrventil (18, 18a) zur wahlweisen Unterbrechung der Leitung (L) angeordnet ist.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen eines Arbeitsraumes (A₁, A₂) des Bremskraftverstärkers (BKV) kleiner als das zur Erzielung des Maximaldruckes in den Radbremsen (RB) erforderliche Bremsflüssigkeitsvolumen ist.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenzylindersystem des Bremskraftverstärkers (BKV) einen Durchmesser aufweist, der im Störfall bei manueller Betätigung nur geringe Pedalkräfte zum Bremsdruckaufbau bedingt.
Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (8) in der Zuführleitung (ZL) für Niederdruck ausgelegt ist und einen großen Durchlassquerschnitt aufweist.
Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Nachförderns von Bremsflüssigkeit einen Arbeitsraum (A₁, A₂) des Bremskraftverstärkers (BKV) die mit dem Arbeitsraum (A₁, A₂) verbundenen Radbremsen (RB) mittels der Abkoppelventile (7) von dem Arbeitsraum (A₁, A₂) zum Druckerhalt abgekoppelt sind, und gleichzeitig das Ventil (8) in der Zuführleitung (ZL) geöffnet ist und durch Zurückfahren des bzw. der Kolben(s) des Bremskraftverstärkers (BKV) dessen Arbeitsraum bzw. -räume vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reduzierung der Totzeit beim Bremsdruckaufbau mehrfach mittels einer oder mehrerer Fördereinrichtung(-en) (F) Bremsflüssigkeit nachgefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Wiederbefüllen des Vorratsbehälters (20, 20') der Fördereinrichtung (F) die mit dem jeweiligen Arbeitsraum (A₁, A₂) verbundenen Radbremsen (RB) mittels der Abkoppelventile (7) von dem Arbeitsraum (A₁, A₂) abgekoppelt sind und durch Druckaufbau im Bremskraftverstärker (BKV) Bremsflüssigkeit vom Arbeitsraum (A₁, A₂) des Bremskraftverstärkers in den Vorratsbehälter (20, 20') gefördert wird, wobei nach dem Befüllvorgang das Ventil (8) in der Zuführleitung (ZL) in die geschlossene Stellung gestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Wiederbefüllen des Arbeitsraums (20') eines vom Antrieb des Bremskraftverstärkers (BKV) angetriebenen Kolbenzylindersystems, dass in der Leitung (L), welche den Arbeitsraum mit dem Vorratsbehälter (6) der Bremsanlage verbindet, angeordnete Ventil (18, 18a) geöffnet ist, und dass das in der Zuführleitung (ZL), welche den Arbeitsraum (20') der Fördereinrichtung (F) mit dem Bremskraftverstärker (BKV) verbindet, angeordnete Ventil (16) geschlossen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch Vergleich der Hauptzylinder-Kolbenbewegung des Bremskraftverstärkers (BKV) bei zu und/oder abgeschalteter Nachförderung unter Verwendung des Drucksignals von mindestens eines Druckgebers die Funktion der Fördereinrichtung (F) überprüft wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Bremsflüssigkeit aus den Radbremsen (RB) beim Druckabbau in der Bremsleitung (BL) zum Wiederbefüllen des Vorratsbehälters (20) einer Fördereinrichtung (F) unter entsprechender Schaltung der vorgesehenen Ventile (7, 8) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Gradient des Druckabbaues in die Nachförderkammer durch PWM-Betrieb der Nachförderventile über den Druckgeber kontrolliert gesteuert wird.