DE102009024033A1 - Bremsanlage für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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DE102009024033A1
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Stefan A. Drumm
Peter Dr. Rieth
Steffen Linkenbach
Lothar Schiel
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/40Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition comprising an additional fluid circuit including fluid pressurising means for modifying the pressure of the braking fluid, e.g. including wheel driven pumps for detecting a speed condition, or pumps which are controlled by means independent of the braking system
    • B60T8/4072Systems in which a driver input signal is used as a control signal for the additional fluid circuit which is normally used for braking
    • B60T8/4077Systems in which the booster is used as an auxiliary pressure source

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer "Brake-by-Wire" Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, vorzugsweise in der "Brake-by-Wire" Betriebsart betrieben wird und in einer ersten Rückfallbetriebsart, in der eine Bremskraftverstärkung zur Verfügung steht, und in einer zweiten Betriebsart ohne Bremskraftverstärkung betrieben werden kann, in denen nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist. Um Bremsvorgänge, die hohe Anforderungen an die Dynamik der erfindungsgemäßen Bremsanlage stellen, durchzuführen, sind ein Hochdruckspeicher (3) sowie eine Druckregelventilanordnung (40) vorgesehen, die einen ersten bzw. einen Arbeitsanschluss (A), einen zweiten bzw. einen Druckversorgungsanschluss (P) und einen dritten bzw. einen Rücklaufanschluss (T) aufweist, wobei der Arbeitsanschluss (A) an den Zwischenraum (21), der Druckversorgungsanschluss (P) an den Hochdruckspeicher (3) und der Rücklaufanschluss (T) an die Druckbereitstellungseinrichtung (2) angeschlossen sind, und wobei der Arbeitsanschluss (A) über ein zur Druckbereitstellungseinrichtung (2) hin schließendes Rückschlagventil (55) mit der Druckbereitstellungseinrichtung (2) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer „Brake-by-Wire” Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, vorzugsweise in der „Brake-by-Wire” Betriebsart betrieben wird und in einer ersten Rückfallbetriebsart, in der eine Bremskraftverstärkung zur Verfügung steht, und in einer zweiten Betriebsart ohne Bremskraftverstärkung betrieben werden kann, in denen nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist, mit
    • • einem Hauptbremszylinder, der mindestens einen Hauptzylinderkolben aufweist und an den Radbremskreise angeschlossen sind,
    • • einem ersten Kolben, der über eine Betätigungskräfte übertragende Druckstange mit einem Bremspedal gekoppelt ist,
    • • einem zweiten Kolben, der vom ersten Kolben betätigbar ist und der in eine kraftübertragende Verbindung mit dem Hauptzylinderkolben bringbar ist,
    • • einer Simulationseinrichtung mit mindestens einem elastischen Element, die in der Betriebsart „Brake-by-wire” dem Fahrzeugführer ein angenehmes Pedalgefühl vermittelt,
    • • einem mit hydraulischem Druck beaufschlagbaren Zwischenraum zwischen dem zweiten Kolben und dem Hauptzylinderkolben, wobei eine Druckbeaufschlagung des Zwi schenraumes den zweiten und den Hauptzylinderkolben in entgegen gesetzten Richtungen belastet,
    • • mit einer Druckbereitstellungseinrichtung, die den Druck im Zwischenraum steuert,
    • • mit einem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter, der mit dem Zwischenraum hydraulisch verbindbar ist, sowie
    • • mit Mitteln zur elektrischen Regelung des Druckes im Zwischenraum.
  • Eine Bremsanlage der eingangs genannten Gattung ist aus der internationalen Patentanmeldung der Anmelderin WO 2008/025797 A1 bekannt. Ein hydraulischer Druck zum Betätigen des Hauptbremszylinders wird bei der vorbekannten Bremsanlage von einem die Druckbereitstellungseinrichtung bildenden elektrohydraulischen Aktuator bereit gestellt, der von einem Elektromotor angetrieben wird. Als nachteilig wird bei derartigen Bremssystemen die Tatsache empfunden, dass zur Überwindung der rotatorischen Massenträgheit elektromotorischer Antriebe bei hochdynamischem Betrieb elektrische Leistungen benötigt werden, die mit vertretbaren Mitteln weder bereitgestellt (Bordnetzbelastung), noch gesteuert (Elektronikaufwand), noch umgesetzt (Spezialmotoren erforderlich) werden können.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, bei der mit vertretbarem Aufwand hochdynamische Bremsvorgänge durchgeführt werden können.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Bremsanlage gelöst, bei der ein Hochdruckspeicher sowie eine Druckregelventilanordnung vor gesehen sind, die einen ersten bzw. einen Arbeitsanschluss einen zweiten bzw. einen Druckversorgungsanschluss und einen dritten bzw. einen Rücklaufanschluss aufweist, wobei der Arbeitsanschluss an den Zwischenraum, der Druckversorgungsanschluss an den Hochdruckspeicher und der Rücklaufanschluss über eine hydraulische Verbindung an die Druckbereitstellungseinrichtung angeschlossen sind.
  • Mit der erfindungsgemäßen Bremsanlage können alle Bremsungen ohne besondere Anforderungen an die Dynamik mit dem elektrohydraulischen Aktuator bewältigt werden, während für Bremsungen mit höherer Druckaufbaudynamik zusätzliche erfindungsgemäße Mittel eingesetzt werden. Daher reicht auch ein kleiner dimensionierter Hochdruckspeicher aus.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Bremsanlage sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei 1 und 2 je ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bremsanlage zeigen.
  • Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Bremsanlage besteht im Wesentlichen aus einer Betätigungseinrichtung 1, einer Druckbereitstellungseinrichtung 2, einem Hochdruckspeicher 3, wobei die Betätigungseinheit 1, die Druckbereitstellungseinrichtung 2 und der Hochdruckspeicher 3 einen Bremskraftverstärker bilden, sowie einem dem Bremskraftverstärker wirkungsmäßig nachgeschalteten Hauptbremszylinder bzw. Tandemhauptzylinder 4, dessen in 1 nicht darge stellte Druckräume mit den unter Atmosphärendruck stehenden Kammern eines Druckmittelvorratsbehälters 11 verbindbar sind. Andererseits sind an die Druckräume Radbremskreise I, II angeschlossen, die unter Zwischenschaltung eines Hydroaggregats bzw. eines steuerbaren Radbremsdruckmodulationsmoduls 9 die Radbremsen 58 eines Kraftfahrzeuges mit hydraulischem Druckmittel versorgen. Das Radbremsdruckmodulationsmodul 9 weist den Radbremsen 58 vorgeschaltete, nicht näher bezeichnete Druckmodulationsventile auf, die eine Radbremsdruckmodulation nach dem sog. Multiplexprinzip ermöglichen, das dem Fachmann bekannt ist. Selbstverständlich können alternativ zu dem dargestellten Multiplex-Radbremsdruckmodulationsmodul 9 mit vier Ventilen auch die bekannten ABS-Radbremsdruckmodulationsmodule mit acht oder die ESP-Radbremsdruckmodulationsmodule mit zwölf Ventilen verwendet werden. Außerdem weist die gezeigte Bremsanlage eine lediglich schematisch angedeutete elektronische Steuer- und Regeleinheit 10 auf. Die Betätigungseinrichtung 1, die in einem Gehäuse 20 angeordnet ist, an bzw. in das der Tandemhauptzylinder 4 angeschlossen bzw. integriert ist, ist über ein Bremspedal 12 ansteuerbar, das über eine Betätigungsstange 13 mit einem ersten Kolben 14 der Betätigungseinrichtung 1 wirkungsmäßig verbunden ist. Der Betätigungsweg des Bremspedals 12 wird mittels eines Wegsensors 23 erfasst, der den Weg des ersten Kolbens 14 sensiert. Zum gleichen Zweck kann jedoch auch ein Drehwinkelsensor verwendet werden, der den Drehwinkel des Bremspedals 12 erfasst. Der erste Kolben 14 begrenzt in einem zweiten Kolben 15 eine Druckkammer 16, die eine Druckfeder 17 aufnimmt, die bei unbetätigtem Bremspedal 12 den ersten Kolben 14 zur Anlage an einem im Gehäuse 20 ausgebildeten Anschlag 22a bringt. Alternativ oder zusätzlich kann im Bereich der Druckstange 13 oder des Brems pedals 12 eine Pedalrückstellfeder vorgesehen sein. Die Druckkammer 16 ist in unbetätigtem Zustand der Betätigungseinrichtung 1 mit einer Kammer 30 eines zweiten Druckmittelvorratsbehälters 19 verbunden, der der Betätigungseinrichtung 1 zugeordnet ist. Der zweite Kolben 15 wirkt mit einem dritten Kolben 18 zusammen, der den Primärkolben des Tandemhauptzylinders 4 bildet, wobei zwischen dem zweiten (15) und dem dritten Kolben 18 ein nicht dargestellter Druckübersetzungskolben angeordnet sein kann. Zwischen dem zweiten Kolben 15 und dem Hauptzylinderkolben 18 ist ein Zwischenraum 21 begrenzt, durch dessen Beaufschlagen mit einem hydraulischen Druck der zweite Kolben 15 entgegen der Betätigungsrichtung beaufschlagt und so an einem gehäusefesten Anschlag 22b gehalten wird, während der Hauptzylinderkolben 18 im Sinne eines Druckaufbaus im Tandemhauptzylinder 4 in Betätigungsrichtung beaufschlagt wird. Eine aus dieser Belastung resultierende Bewegung des Hauptzylinderkolbens 18 wird mittels eines zweiten Wegsensors 38 erfasst. Der Anschlag 22b des zweiten Kolbens 15 im Gehäuse und der bereits erwähnte Anschlag 22a des ersten Kolbens 14 werden vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise von derselben Ringfläche der Gehäuseausnehmung gebildet. Außerdem begrenzt der zweite Kolben 15 im Gehäuse 20 einen hydraulischen Raum 31, dessen Funktion im nachfolgenden Text erläutert wird.
  • Weiterhin ist der Zeichnung zu entnehmen, dass die vorhin erwähnte Druckkammer 16 über eine absperrbare Verbindungsleitung 24 mit einer Simulatorkammer 25 in Verbindung steht, die von einem Simulatorkolben 26 begrenzt wird. Dabei wirkt der Simulatorkolben 26 mit einer Simulatorfeder 27 sowie einer der Simulatorfeder 27 parallel geschalteten Elastomerfeder 28 zusammen. Dabei bilden die Simulatorkammer 25, der Simulatorkolben 26, die Simulatorfeder 27 sowie die Elastomerfeder 28 einen Pedalwegsimulator, der dem Fahrzeugführer bei der Betätigung des Bremssystems das gewohnte Pedalgefühl vermittelt, das einer üblichen Bremspedalcharakteristik entspricht. Dies bedeutet, dass bei geringem Bremspedalweg der Widerstand langsam ansteigt und bei größerem Bremspedalweg überproportional zunimmt. Zur Dämpfung der Bewegung des Simulatorkolbens 26 können nicht dargestellte, beispielsweise hydraulische oder pneumatische Dämpfungs-mittel vorgesehen sein. Die hydraulische Verbindungsleitung 24 zwischen der Simulatorkammer 25 und der Druckkammer 16 bzw. der Kammer 30 des zweiten Druckmittelvorratsbehälters 19 wird mittels eines vorzugsweise elektromagnetisch betätigbaren Absperrventils 32 abgesperrt, wodurch der Pedalwegsimulator wirkungsmäßig abgeschaltet wird. Das Absperrventil 32 erfüllt in seiner in der Zeichnung dargestellten ersten bzw. Ruhestellung die Funktion eines zur Simulatorkammer 25 schließenden Rückschlagventils, während es bei einem Umschalten in seine zweite Schaltstellung die Verbindungsleitung 24 frei gibt. In einer alternativen Variante wird das Absperrventil 32 durch den vom Hochdruckspeicher 3 bereit gestellten Druck hydraulisch angesteuert (2). Dem Erfassen des in der Druckkammer 16 eingesteuerten Druckes dient ein Drucksensor, der mit dem Bezugszeichen 33 versehen ist.
  • Die vorhin erwähnte elektrohydraulische Druckbereitstellungseinrichtung 2 besteht im Wesentlichen aus einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung 34 sowie einer elektromechanischen Antriebseinheit 35, die beispielsweise durch einen Elektromotor mit einem mechanischen Getriebe gebildet wird, das eine Rotation des Elektromotors in eine translatorische Bewegung eines hydraulischen Kolbens 36 umsetzt, so dass in einem Druckraum 37 der hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung 34 ein hydraulischer Druck aufgebaut wird. Die elektromechanische Antriebseinheit 35 wird von einem nicht gezeigten elektrischen Energiespeicher mit Energie versorgt. Die Bewegung des Kolbens 36 wird mittels eines Wegsensors erfasst, der mit dem Bezugszeichen 60 versehen ist. Der Druckraum 37 ist über später zu erläuternde hydraulische Mittel [ein optionales SO-Ventil] mit einem hydraulischen Leitungsabschnitt 61 verbunden, der, wie weiter unten näher erläutert wird, über ebenfalls später erläuterte Ventile mit dem Zwischenraum 21 verbindbar ist, so dass mittels der elektromechanischen Antriebseinheit 35 im Zwischenraum 21 Druck aufbaubar ist. Außerdem ist der Druckraum 37 über ein in Richtung Druckraum schließendes Rückschlagventil 57 über einen Leitungsabschnitt 56 mit dem Hochdruckspeicher 3 verbunden, so dass mittels der der elektromechanische Antriebseinheit 35 der Hochdruckspeicher 3 ladbar ist. Der hydraulische Leitungsabschnitt 61 ist mittels eines stromlos offenen (SO-)2/2-Wegeventils 39 mit einer unter Atmosphärendruck stehenden Kammer des zweiten Druckmittelvorratsbehälters 19 verbindbar, so dass in einem Ruhezustand des Bremssystems durch eine Temperaturdehnung des Druckmittels im Druckraum 37 kein unbeabsichtigter Druckaufbau erfolgt. Ein Drucksensor 62 dient dem Erfassen des von der Druckbereitstellungseinrichtung 2 bereitgestellten bzw. des im Zwischenraum 21 herrschenden Druckes.
  • Wie schließlich der Zeichnung zu entnehmen ist, ist zwischen dem elektrohydraulischen Aktuator 2 bzw. dem Hochdruckspeicher 3 einerseits und dem Zwischenraum 21 bzw. dem hydraulischen (Sperr-)Raum 31 eine Druckregelventilanordnung 40 mit einem Arbeitsanschluss A, einem Druckversorgungsanschluss P, einem Rücklaufanschluss T und zwei Steueranschlüssen C1 und C2 geschaltet. Die Druckregelventilanordnung 40 ist vorzugsweise zweistufig ausgeführt und weist eine elektrisch ansteuerbare Ventileinrichtung bzw. eine Vorsteuerstufe 41, eine zweifach hydraulisch ansteuerbare Ventilhauptstufe auf, die mit dem Bezugszeichen 42 versehen ist, sowie eine hydraulische Ansteuerstufe, deren Aufbau in der nachfolgenden Beschreibung erläutert wird.
  • Die Vorsteuerstufe 41 besteht aus einer Hintereinanderschaltung eines analog regelbaren, stromlos geschlossenen (SG-)2/2-Wegeventils 43 sowie eines analog regelbaren, stromlos offenen (SO-)2/2-Wegeventils 44, wobei der hydraulische Mittenabgriff 45 zwischen den beiden Ventilen 43, 44 über einen Leitungsabschnitt 45 mit dem Ansteueranschluss C2 verbunden ist und einen der Ansteuerdrücke für die Ventilhauptstufe 42 liefert. Die hydraulische Ansteuerstufe wird durch eine erste Ansteuerkammer 46, einen ersten Ansteuerkolben 47, sowie eine vom Ansteuerkolben 47 begrenzte zweite Ansteuerkammer 48 gebildet, die mit dem Ansteueranschluss C2 bzw. mit dem o. g. Mittenabgriff 45 der Vorsteuerstufe 41 verbunden ist. Die zweite Ansteuerkammer 48 wird andererseits von einem zweiten Ansteuerkolben 49 begrenzt, der zusammen mit einer Ventilhülse 50 eine Behälteranschlusskammer 51 begrenzt, in die der Rücklaufanschluss T mündet. Am zweiten Ansteuerkolben 49 stützt sich unter Vorspannung einer Druckfeder 52 ein Ventilkörper 53 ab, der mit an der Ventilhülse 50 ausgebildeten Steuerkanten zusammenwirkt. Die Ventilhülse 50 bildet zusammen mit dem Ventilkörper 53 die vorhin erwähnte Hauptstufe 42 der Druckregelventilanordnung 40.
  • Weiterhin ist der Darstellung in der Zeichnung zu entnehmen, dass die erste Ansteuerkammer 47 unter Zwischenschaltung eines elektromagnetisch betätigbaren, stromlos offenen (SO-)2/2-Wegeventils 54 an die oben erwähnte hydraulische Kammer 16 angeschlossen ist. Das 2/2-Wegeventil 54 erfüllt in seiner bestromten Schaltstellung die Funktion eines zur Ansteuerkammer 47 schließenden Rückschlagventils.
  • Währenddessen bildet der Ventilkörper 53 zusammen mit der Ventilhülse 50 eine Druckversorgungskammer 58, die mittels des Druckversorgungsanschlusses P mit der vorhin genannten Verbindungsleitung 56 in Verbindung steht. Die Druckversorgungskammer 58, die in der in der Zeichnung dargestellten unbetätigten Stellung der Druckregelventilanordnung 40 mit dem vom zweiten Kolben 15 begrenzten hydraulischen (Sperr-)Raum 31 in Verbindung steht, ist durch ein Verschieben des Ventilkörpers 53 mit einer Arbeitsdruckkammer 59 verbindbar, die mittels einer im Ventilkörper 53 ausgebildeten Bohrung sowie zweier Druckmittelkanäle mit der Rücklaufkammer 51 verbunden ist.
  • Weiterhin sind die Anschlüsse T und A der Druckregelventilanordnung 40 mit einem zur Arbeitskammer A hin öffnenden Rückschlagventil 55 verbunden über das von der Druckbereitstellungseinrichtung 2 ungeachtet der Stellung des Ventilkörpers 53 bzw. des Betätigungszustandes der Druckregelventilanordnung 40 Druckmittel zum Zwischenraum 21 verschiebbar ist.
  • Die vorhin erwähnte elektronische Steuer- und Regeleinheit 10 dient einerseits der Erfassung von Sensordaten, der Verarbeitung dieser Daten, u. U. dem Austausch von Daten mit anderen Steuereinheiten, und andererseits der Ansteuerung der elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wegeventile 32, 39, 43, 44, 54, den den Radbremsen 58 vorgeschalteten Multiplex-Druckregelventile und des elektromechanischen Aktuators 34, 35 sowie der Bremsleuchten des Fahrzeugs.
  • Bei der in 2 dargestellten zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Bremsanlage wird ein Abströmen von Druckmittel aus dem Zwischenraum 21 zum Arbeitsanschluss A der Druckregelventilanordnung 40 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 15 in Betätigungsrichtung verhindert. Zu diesem Zweck sind im zweiten Kolben 15 radiale bzw. axiale Bohrungen 63, 64 vorgesehen, die mit dem Arbeitsanschluss A der Druckregelventilanordnung 40 in Verbindung stehen und die mit einer nicht beweglichen Dichtmanschette 65 zusammen wirken. Zum Überströmen der genannten Verbindung in Richtung Zwischenraum 21 ist zusätzlich zu der in dieser Richtung öffnenden Dichtmanschette 65 ein Rückschlagventil 66 vorgesehen. Ein weiterer Unterschied gegenüber der in 1 gezeigten ersten Ausführung besteht darin, dass in dem im Zusammenhang mit 1 erwähnten Leitungsabschnitt 61 ein stromlos offenes (SO-)2/2-Wegeventil eingefügt ist, das mit dem Bezugszeichen 67 versehen ist. Schließlich ist 2 zu entnehmen, dass das dem Absperren der Simulatoreinrichtung dienende Absperrventil 32a als ein hydraulisch betätigbares Ventil ausgebildet ist, das durch den vom Hochdruckspeicher 3 bereit gestellten Druck umschaltbar ist.
  • Im nachfolgenden Text wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Bremssystems im Zusammenhang mit der in 1 gezeigten ersten Ausführung näher erläutert.
  • Ein erster Betriebsmodus entspricht einer rein elektrischen, der sog. „Brake-by-wire”-Betriebsart, bei der sämtliche Komponenten des Bremssystems intakt sind und einwandfrei arbeiten. In diesem Modus werden zum Aufbau eines hydraulischen Druckes im Zwischenraum 21 die Druckregelventilanordnung 40 und der elektrohydraulische Aktuator 34, 35 angesteuert, so dass der von der Druckbereitstellungseinrichtung 2 bereit gestellte bzw. der in ihrer Zylinder-Kolben-Anordnung 34 erzeugte Druck dem Zwischenraum 21 zugeführt wird. Durch die Druckwirkung sowie die Wirkung des im hydraulischen (Sperr-)Raum 31 wirkenden Drucks des Hochdruckspeichers 3 wird der zweite Kolben 15 am Anschlag 22b gehalten und der Hauptzylinderkolben 18 nach links verschoben, wodurch ein Druckaufbau im Hauptbremszylinder 4 statt findet. Der hydraulische Druck wird dabei mit in der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 10 enthaltenen Mitteln über eine Steuerung des dem Elektromotor 35 zugeführten Stroms geregelt. Zum Zweck des Druckhaltens wird der Kolben 36 der Kolben-Zylinder-Anordnung 34 in der eingesteuerten Position fest gehalten. Das in der Verbindung zwischen dem Druckraum 37 und dem Druckmittelvorratsbehälter 19 eingefügte, stromlos offene 2/2-Wegeventil 39 wird sowohl beim Druckaufbau als auch beim Druckhalten in seine geschlossene Schaltstellung umgeschaltet. Demgegenüber wird bei Bremsungen, die hohe Anforderungen an die Dynamik stellen, der Ventilkörper 53 der Druckregelventilanordnung 40 so weit nach links verschoben, dass einerseits die Verbindung zwischen der Rücklaufkammer 51 und der Arbeitskammer 59 abgesperrt und andererseits die Verbindung zwischen der Leitung 56 und der Arbeitskammer 59 freigegeben wird, so dass der Zwischenraum 21 mit dem vom Hochdruckspeicher 3 bereit gestellten hydraulischen Druck beaufschlagt wird.
  • Für einen Druckabbau wird der Kolben 36 der Zylinder-Kolben-Anordnung 34 zurück gefahren. Dabei strömt Druckmittel aus dem Zwischenraum 21 zurück in den Druckraum 37. Zum vollständigen Abbau des Druckes auf Atmosphärendruckniveau wird schließlich das vorhin genannte 2/2-Wegeventil 39 geöffnet, wodurch eine hydraulische Verbindung zum Druckmittelvorratsbehälter 19 hergestellt wird. Um einen Unterdruck im Zwischenraum 21 bzw. im Druckraum 36 zu vermeiden ist das 2/2-Wegeventil 39 bevorzugt so ausgestaltet, dass es im bestromten Zustand einen Druckmittelvolumenstrom vom Druckmittelvorratsbehälter 39 in die Druckräume 21, 37 erlaubt.
  • Der Vorgang der Ansteuerung des elektrohydraulischen Aktuators 34, 35 wird von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 10 derart durchgeführt, dass der Druck im Zwischenraum 21 einem Solldruckwert angenähert wird. Dieser Solldruckwert ergibt sich einerseits aus einer erfassten Betätigungskomponente des Bremspedals 12 und andererseits aus einer Fremdbetätigungskomponente. Die Betätigungskomponente des Bremspedals 12 wird aus dem Betätigungsweg des Bremspedals 12 bzw. des ersten Kolbens 14 und aus dem hydraulischen Druck in der Druckkammer 16 ermittelt, der mittels des Drucksensors 33 erfasst wird und der der Betätigungskraft des Bremspedals 12 proportional ist.
  • In einem zweiten Betriebsmodus, der durch eine Störung der Elektronik bzw. durch das Fehlen eines von der hydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung 2 erzeugten Druckes charakterisiert ist und einer Rückfallebene entspricht, ist kein elektronisch gesteuerter Druckaufbau im Zwischenraum 21 möglich. In diesem Betriebsmodus kann das Bremssystem rein mechanisch betätigt werden. Der über das Pedal in der Kammer 16 aufgebaute Druck betätigt über des ersten Steuereingang C1 die Druckregelventilanordnung 40, wodurch Druckmittel aus dem Hochdruckspeicher 3 in den Zwischenraum 21 strömt. Bei einer Zurücknahme der Pedalbetätigung fließt das Druckmittel über die Druckregelventilanordnung 40 und das offene Ventil 39 in den Behälter 19. Wenn der hydraulische Energievorrat de Hochdruckspeichers 3 erschöpft ist, kann im Zwischenraum 21 kein Druck mehr aufgebaut werden, aber auch im hydraulischen (Sperr-)Raum 31 wirkt kein Druck mehr.
  • Daher bewegt sich der zweite Kolben 15 unter dem Einfluss einer Bremspedalbetätigung von seinem Anschlag 22 weg und verschiebt den Hauptzylinderkolben 18 durch mechanischen Kontakt. Die Betätigung des Hauptbremszylinders 4 erfolgt ausschließlich mit Muskelkraft des Fahrzeugführers.
  • Durch die vorliegende Erfindung wird eine einfach aufgebaute, hoch effizient arbeitende Bremsanlage erreicht, bei der in einer „Brake-by-wire”-Betriebsart die Bremspedalcharakteristik nicht vom Betätigungszustand der restlichen Bremsanlage abhängt, wodurch das Pedalgefühl bei einer Fahrerbremsung weder durch das gleichzeitige Vorliegen einer Fremdbremsung noch durch andere Regelungsaktivitäten des Bremssystems wie Antiblockierregelung, Traktionskontrolle oder Fahrstabilitätsregelung gestört werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 2008/025797 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer ”Brake-by-Wire” Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, vorzugsweise in der ”Brake-by-Wire” Betriebsart betrieben wird und in einer ersten Rückfallbetriebsart, in der eine Bremskraftverstärkung zur Verfügung steht, und in einer zweiten Betriebsart ohne Bremskraftverstärkung betrieben werden kann, in denen nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist, mit • einem Hauptbremszylinder (4), der mindestens einen Hauptzylinderkolben (18) aufweist und an den Radbremskreise (I, II) angeschlossen sind, • einem ersten Kolben (14), der über eine Betätigungskräfte übertragende Druckstange (13) mit einem Bremspedal (12) gekoppelt ist, • einem zweiten Kolben (15), der vom ersten Kolben (14) betätigbar ist und der in eine kraftübertragende Verbindung mit dem Hauptzylinderkolben (18) bringbar ist, • einer Simulationseinrichtung mit mindestens einem elastischen Element (27, 28), die in der Betriebsart „Brake-by-wire” dem Fahrzeugführer ein angenehmes Pedalgefühl vermittelt, • einem mit hydraulischem Druck beaufschlagbaren Zwischenraum (21) zwischen dem zweiten Kolben (15) und dem Hauptzylinderkolben (18), wobei eine Druckbeaufschlagung des Zwischenraumes (21) den zweiten (15) und den Hauptzylinderkolben (18) in entgegen gesetzten Richtungen belastet, • mit einer Druckbereitstellungseinrichtung (2), die den Druck im Zwischenraum (21) steuert, • mit einem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (11), der mit dem Zwischenraum (21) hydraulisch verbindbar ist, sowie • mit Mitteln zur elektrischen Regelung des Druckes im Zwischenraum (21), dadurch gekennzeichnet, dass ein Hochdruckspeicher (3) sowie eine Druckregelventilanordnung (40) vorgesehen sind, die einen ersten bzw. einen Arbeitsanschluss (A), einen zweiten bzw. einen Druckversorgungsanschluss (P) und einen dritten bzw. einen Rücklaufanschluss (T) aufweist, wobei der Arbeitsanschluss (A) an den Zwischenraum (21), der Druckversorgungsanschluss (P) an den Hochdruckspeicher (3) und der Rücklaufanschluss (T) über eine hydraulische Verbindung (61) an die Druckbereitstellungseinrichtung (2) angeschlossen sind.
  2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Arbeitsanschluss (A) und dem Rücklaufanschluss (T) ein in der Durchströmrichtung zum Arbeitsanschluss (A) hin öffnendes Rückschlagventil (55) vorgesehen ist.
  3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Verbindung (61) zwischen dem Arbeitsanschluss (A) und der Druckbereitstellungseinrichtung (2) mittels eines Speicherladeventils (67) absperrbar ist.
  4. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektromagnetventil (39) zum Herstellen einer absperrbaren hydraulischen Verbindung zwischen dem Rücklaufanschluss (T) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) vorgesehen ist, wobei diese Absperrung lediglich in Richtung eines Abströmens zum Druckmittelvorratsbehälter (11) wirksam ist.
  5. Bremsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem Arbeitsanschluss (A) und dem Zwischenraum (21) durch eine Bewegung des zweiten Kolbens (15) in Betätigungsrichtung derart absperrbar ist, dass ein Abströmen von Druckmittel aus dem Zwischenraum (21) unterbunden wird, während ein Einströmen immer möglich ist.
  6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur kolbenwegabhängigen Absperrung Bohrungen (63, 64) im zweiten Kolben (15) vorgesehen sind, die mit einer zugeordneten Dichtmanschette (65) zusammenwirken, während als Mittel zum Überströmen der genannten Verbindung in Richtung Zwischenraum (21) zusätzlich zu der in dieser Richtung öffnenden Dichtmanschette (65) ein Rückschlagventil (66) vorgesehen ist.
  7. Bremsanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbereitstellungseinrichtung (2) durch einen elektrohydraulischen Aktuator (34, 35) gebildet ist.
  8. Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckspeicher (3) vom elektrohydraulischen Aktuator (34, 35) aufladbar ist.
  9. Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einer hydraulischen Verbindung (56) zwischen dem elektrohydraulischen Aktuator (34, 35) und dem Hochdruckspeicher (3) ein zum Hochdruckspeicher (3) hin öffnendes Rückschlagventil (57) eingefügt ist.
  10. Bremsanlage nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelventilanordnung (40) durch einen vom ersten Kolben (14) in einer im zweiten Kolben (15) begrenzten Druckkammer (16) erzeugten Druck und/oder einen Vorsteuerdruck hydraulisch ansteuerbar ist, wobei eine elektromagnetisch betätigbare Ventileinrichtung bzw. eine Vorsteuerstufe (41 bzw. 43, 44) zum elektronischen Regeln des Vorsteuerdruckes für die Druckregelventilanordnung (40) vorgesehen ist.
  11. Bremsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung bzw. eine Vorsteuerstufe (41 bzw. 43, 44) durch ein erstes analog regelbares, stromlos geschlossenes (SG-)2/2-Wegeventil (43) sowie ein zweites, analog regelbares, stromlos offenes (SO-)2/2-Wegeventil (44) gebildet ist, deren Mittelabgriff (45) den Steueranschluss (C) bildet.
  12. Bremsanlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulatoreinrichtung (2528) an die im zweiten Kolben (15) begrenzte Druckkammer (16) unter Zwischenschaltung eines Simulatorabsperrventils (32, 32a) angeschlossen ist.
  13. Bremsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulatorabsperrventil (32a) durch den vom Hochdruckspeicher (3) bereit gestellten Druck betätigbar ist.
  14. Verfahren zum Laden des Hochdruckspeichers einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Druckaufbau in der Druckbereitstellungseinrichtung (2) das Speicherladeventil (67) oder die Radbremskreise (I, II) abgesperrt werden.
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