DE102009033499A1 - Bremsanlage für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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Hans-Jörg Dr. Feigel
Dieter Dinkel
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage mit einem Hauptbremszylinder (4) sowie einer Pedalentkopplungseinheit (2) mit einem Rückhaltekolben (18), dessen erste Ringfläche (26) zusammen mit einem ersten Hauptbremszylinderkolben (22) eine erste hydraulische Kammer (23) begrenzt, die mit hydraulischem Druck einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (3) beaufschlagbar ist. Um eine Verbesserung des Pedalgefühls der Bremsanlage, insbesondere bei "Brake-by-wire"-Bremsungen, sicherzustellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Rückhaltekolben (18) als ein Stufenkolben ausgebildet ist, dessen zweite Ringfläche (27) eine zweite, absperrbare hydraulische Kammer (28) begrenzt, wobei eine Druckwirkung in der zweiten Kammer (28) einer Kraft entspricht, die auf den Rückhaltekolben (18) entgegen der Betätigungsrichtung wirkt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.
  • Eine derartige Bremsanlage ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 2004/080772 A1 bekannt. Das elastische Element der Simulatoreinrichtung ist als eine Druckfeder ausgebildet, die wirkungsmäßig zwischen dem Eingangskraftelement und dem Rückhaltekolben angeordnet ist. Demzufolge muss der Rückhaltekolben in der (Normal-)Betriebsart „Brake-by-wire” an einem gehäusefesten Anschlag gehalten werden, um der erwähnten Druckfeder ein stabiles Widerlager zur Verfügung zu stellen. Bei einer schnellen Pedalbetätigung tritt bei der vorbekannten Bremsanlage das Problem auf, dass die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, die als ein Motor-Pumpen-Aggregat ausgeführt ist, den erforderlichen Rückhaltedruck nicht mit der gleichen Dynamik aufbauen kann, so dass eine temporäre Bewegung des Rückhaltekolbens von seinem Anschlag weg stattfinden kann. Diese Bewegung hat ein für den Fahrzeugführer unangenehmes Bremspedalgefühl zur Folge.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung des Pedalgefühls bei einer Bremsanlage der eingangs genannten Gattung, insbesondere bei „Brake-by-wire”-Bremsungen, sicher zu stellen. Dabei soll das temporäre Durchtauchen des Rückhaltekolbens bei dynamischer Betätigung weitgehend verhindert werden.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Bremsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass der Rückhaltekolben als ein Stufenkolben ausgebildet ist, dessen Ringfläche einen absperrbaren hydraulischen Raum begrenzt, wobei eine Druckwirkung im Raum einer Kraft entspricht, die auf den Rückhaltekolben entgegen der Betätigungsrichtung wirkt.
  • Bevorzugt ist der hydraulische Raum über ein Absperrventil mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbindbar.
  • Bevorzugt ist die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung mit einem der Hauptbremszylinder-Druckräume direkt verbindbar. Besonders bevorzugt ist in der Verbindung zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung mit dem Hauptbremszylinder-Druckraum ein elektromagnetisch betätigbares, stromlos geschlossenes (SG-)2/2-Wegeventil eingefügt.
  • Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung der erfindungsgemäßen Bremsanlage ist bevorzugt als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung ausgebildet, deren Kolben mittels eines Elektromotors antreibbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsanlage ist ein Hochdruckspeicher vorgesehen, der von der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung aufladbar ist. Vorteilhafterweise ist in der hydraulischen Verbindung zwischen dem Hochdruckspeicher und der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung ein Absperrventil (auch als Speicherladeventil bezeichnet) eigefügt.
  • Zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremsen ist bevorzugt ein hydraulisches Bremsdruckmodulationsaggregat eingefügt, welches bremskreisindividuelle oder radselektive Bremsvorgänge ermöglicht.
  • Das Bremsdruckmodulationsaggregat weist vorteilhafterweise Druckregelventile zum Durchführen eines Bremsvorgangs nach dem sog. Multiplexprinzip auf.
  • Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bremsanlage sind sämtliche elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wegeventile, die Drucksensoren, die Druckbereitstellungseinrichtung sowie ein die Rotorlage eines einen Bestandteil der Druckbereitstellungseinrichtung bildenden Elektromotors erfassender Rotorlagensensor in einem hydraulischen Ventilblock integriert.
  • Bevorzugt beinhaltet der Ventilblock die Pedalentkopplungseinheit mit ihrem Gehäuse sowie die Simulatoreinrichtung und ist an einer Spritzwand des Kraftfahrzeuges befestigbar.
  • Ebenso ist es bevorzugt, dass im Ventilblock die Sensoreinrichtung zum Erfassen des Fahrerverzögerungswunsches integriert ist und mit der elektronischen Steuer- und Regeleinheit ohne externe Kabel verbunden ist.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bremsanlage sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 aufgeführt, während diverse Verfahren zu deren Betrieb Gegenstand der Unteransprüche 13 bis 20 darstellen.
  • Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an zwei Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine erste Ausführung einer Bremsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 2 eine zweite Ausführung einer Bremsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 3 eine vereinfachte Darstellung einer gegenüber 1 modifizierten erfindungsgemäßen Bremsanlage in unbetätigtem Zustand, und
  • 4 bis 11 diverse Betriebsmodi der in 1 und 2 dargestellten Bremsanlagen nach der Erfindung.
  • Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Bremsanlage besteht im Wesentlichen aus einer Betätigungseinrichtung 1, einer Pedalentkopplungseinheit 2, einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 3, wobei die Betätigungseinrichtung 1, und die Druckbereitstellungseinrichtung 3 einen Bremskraftverstärker bilden, sowie einem dem Bremskraftverstärker wirkungsmäßig nachgeschalteten Hauptbremszylinder bzw. Tandemhauptzylinder 4, dessen Druckräume 14, 15 mittels bekannter, nicht dargestellter sog. Schnüffellöcher mit den unter Atmosphärendruck stehenden Kammern eines Druckmittelvorratsbehälters 11 verbindbar sind. Außerdem sind die erwähnten Druckräume 14, 15 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 11 über elektromagnetisch betätigbare, vorzugsweise stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventile 41, 42 verbunden, derer Aufgabe später erläutert wird. Andererseits sind an die Druckräume 14, 15 Radbremskreise I, II angeschlossen, die unter Zwischenschaltung eines Hydroaggregats bzw. eines steuerbaren Radbremsdruckmodulationsmoduls 9 die Radbremsen 5–8 eines Kraftfahrzeuges mit hydraulischem Druckmittel versorgen. Außerdem sind die Radbremskreise I, II mittels einer hydraulischen Verbindung verbindbar, in der ein elektromagnetisch betätigbares, vorzugsweise stromlos geschlossenes (SG-)2/2-Wegeventil 43 eingefügt ist, dessen Funktion ebenfalls später erläutert wird. Das Radbremsdruckmodulationsmodul 9 weist den Radbremsen 5–8 vorgeschaltete, nicht näher bezeichnete Druckmodulationsventile auf, die beispielsweise ABS- und/oder ESP-Bremsvorgänge ermöglichen. Dabei sind für die Durchführung der ABS-Bremsungen acht und für die Durchführung der ESP-Bremsungen zwölf Druckmodulationsventile erforderlich. Selbstverständlich kann alternativ zu dem dargestellten auch ein wesentlich einfacheres Radbremsdruckmodulationsmodul mit vier Druckmodulationsventilen verwendet werden, das eine Radbremsdruckmodulation nach dem sog. Multiplexprinzip ermöglicht, das dem Fachmann bekannt ist (S. insbesondere 3). 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, in dem auch der Tandemhauptzylinder 4 integriert ist, ist über ein Bremspedal 12 ansteuerbar, das über eine Betätigungsstange 13 mit einem Eingangskraftelement 16 wirkungsmäßig verbunden ist. Der Betätigungsweg des Bremspedals 12 wird mittels einer Sensoreinrichtung 17 indirekt über den Drehwinkel des Bremspedals 12 erfasst. Die vorhin erwähnte Pedalentkopplungseinheit 2 weist im Wesentlichen einen Rückhaltekolben 18 auf, in dessen Innerem das Eingangskraftelement 16 verschiebbar geführt wird und sich an einer Druckfeder 19 ab stützt, die eine Simulationseinrichtung darstellt, die in der Betriebsart „Brake-by-wire” dem Fahrzeugführer ein angenehmes Pedalgefühl vermittelt. Eine dem Hauptbremszylinder 4 zugewandte Stirnfläche des Rückhaltekolbens 18, der im gezeigten Beispiel als ein Stufenkolben ausgebildet ist, ist als eine erste Ringfläche 26 ausgebildet, dient als Führung eines axialen Fortsatzes 21 eines Primärkolbens 22 und begrenzt mit diesem eine erste hydraulische Kammer 23, die einerseits über ein elektromagnetisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO-)2/2-Wegeventil 24 und andererseits über ein zweites, ebenfalls elektromagnetisch betätigbares, stromlos offenes (SO-)2/2-Wegeventil 25 mit der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 3 verbunden ist. Der axiale Fortsatz 21 befindet sich in dem in 1 gezeigten Ruhezustand in einem axialen Abstand vom Eingangskraftelement 16, der mit d bezeichnet wird.
  • 1 ist weiterhin zu entnehmen, dass eine zweite Ringfläche 27 des Rückhaltekolbens 18 im Gehäuse 20 eine absperrbare hydraulische zweite Kammer 28 begrenzt, die über ein elektromagnetisch betätigbares, stromlos offenes (SO-)2/2-Wegeventil 29 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 11 verbunden ist. Der in der zweiten Kammer 28 vorliegende hydraulische Druck wird mittels eines ersten Drucksensors erfasst, der mit dem Bezugszeichen 34 versehen ist. Schließlich begrenzt eine dritte Ringfläche 30 des Rückhaltekolbens 18 im Gehäuse 20 eine dritte hydraulische Kammer 31, die mit dem von der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 3 gelieferten Druck beaufschlagbar ist. Dabei stellt das Verhältnis der dritten (30) zur ersten Ringfläche 26 des Rückhaltekolbens 18 eine Druckübersetzung dar, die es ermöglicht, bei einem gegebenen Wert des von der elektrisch steu erbaren Druckbereitstellungseinrichtung 3 gelieferten Druckes einen höheren Druckwert im Hauptbremszylinder (4) zu erzeugen. Schließlich verbindet eine mittels eines vierten elektromagnetisch betätigbaren, 2/2-Wegeventils 33 absperrbare Leitung 32 den Ausgang der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 3 mit dem ersten bzw. Primärdruckraum 14 des Hauptbremszylinders 4. Dabei wird der von der Druckbereitstellungseinrichtung 3 gelieferte Druck mittels eines zweiten Drucksensors 35 erfasst, während der Wert des im Primärdruckraum 14 eingesteuerten hydraulischen Druckes von einem dritten Drucksensor 36 ermittelt werden kann.
  • Schließlich ist 1 zu entnehmen, dass die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 3 als ein elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet ist, der im Wesentlichen aus einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung 37 sowie einem den Kolben 38 der genannten Anordnung 37, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten sog. Rot-Trans-Getriebes, antreibenden Elektromotor 39 besteht. Ein lediglich schematisch angedeuteter Weg- oder Lagesensor 40 erfasst den Betätigungsweg des Kolbens 38 bzw. die Winkellage des nicht dargestellten Rotors des Elektromotors 39.
  • Der Aufbau der in 2 dargestellten zweiten Variante des erfindungsgemäßen Bremssystems entspricht weitgehend der in 1 gezeigten ersten Ausführung, wobei für die gleichen Bestandteile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Um die Dynamik des in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Bremssystems, insbesondere bei Druckaufbauvorgängen, zu erhöhen, ist ein Hochdruckspeicher 44 vorgesehen, der, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Absperr- bzw. Speicherladeventils 45, von der im Zusammenhang mit 1 beschriebenen, elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 3 ladbar ist.
  • Die in den 1 und 2 gezeigten Bremssysteme sind jeweils im unbetätigten Zustand dargestellt. Der dargestellte Zustand der einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Bremssysteme, ausgenommen der Positionen von Bremspedal 12, Eingangskraftelement 16, der Länge der Simulatorfeder 19 und des Schaltzustands der Ventile 24 und 29 entspricht gleichzeitig einem Bremsbetrieb bei einem Hybridfahrzeug, in dem die entsprechend der Bremspedalstellung erforderliche Abbremsung durch einen Generatorbetrieb des im Fahrzeug vorhandenen Antriebsmotors (rekuperative Bremsung) erfolgt und kein hydraulischer Bremsdruckaufbau erforderlich ist.
  • Bei der in 3 gezeigten, gegenüber der in 1 dargestellten Bremsanlage vereinfachten Ausführung ist ein lediglich schematisch angedeutetes Radbremsdruckmodulationsmodul 9a in dem vorhin erwähnten Gehäuse 20 integriert und besteht im Wesentlichen aus vier Druckmodulationsventilen 46, 47, 48, 49, die einzeln den Radbremsen 5, 6, 7, 8 zugeordnet sind und für die Durchführung von Druckregelvorgängen nach dem sog. Multiplexprinzip geeignet sind. Ein Multiplexbetrieb bei Bremsanlagen ist dem Fachmann bekannt und braucht im vorliegenden Zusammenhang nicht näher erläutert zu werden.
  • Bei dem in 4 dargestellten Normalbremsmodus, der der sog. „Brake-by-wire”-Betriebsart entspricht, werden bei einem Signal des Bremspedalwegsensors 17 die im Zusammenhang mit 1 bzw. 2 erwähnten, stromlos offenen 2/2-Wegeventile 24, 29 bestromt, so dass die hydraulischen Verbindungen der ersten (23) sowie der zweiten Kammer 28 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 11 abgesperrt werden. Demzufolge ist bei einer anschließenden Aktivierung der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 3 bzw. 37 keine Bewegung des Rückhaltekolbens 18 möglich. Über das in 4 nicht gezeigte (SO-)2/2-Wegeventil 25 (s. 1) strömt das von der Druckbereitstellungseinrichtung 3 bzw. 37 verdrängte Druckmittelvolumen in die erste hydraulische Kammer 23 und bewirkt eine Bewegung der Hauptbremszylinderkolben 22, – nach links und somit eine Druckerhöhung in den Hauptbremszylinder-Druckräumen 14, 15 bzw. in den Kraftfahrzeug-Radbremsen 5–8 (in 4 nicht dargestellt). Dabei werden die Werte des in der ersten Kammer 23, der zweiten Kammer 28 sowie im Primärdruckraum 14 des Hauptbremszylinders 4 eingesteuerten Druckes durch die Drucksensoren 35, 34 und 36 erfasst und der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 10 gemeldet. Bei der Bremspedalbetätigung wird die Simulatorfeder 19 komprimiert, wodurch dem Fahrzeugführer ein angenehmes Pedalgefühl vermittelt wird. Denkbar ist auch ein nicht dargestellter Betriebsmodus, in dem die erste hydraulische Kammer 23 abgesperrt wird, die Verbindung der zweiten Kammer 28 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 11 freigegeben wird und die dritte Kammer 31 mit dem von der Druckbereitstellungseinrichtung 3 gelieferten Druck beaufschlagt wird, so dass eine Druckerhöhung im Hauptbremszylinder 4 erfolgt. In diesem Betriebsmodus kann auch ein zusätzliches Druckmittelvolumen für den Primärdruckraum 14 aus dem Bereich der Druckbereitstellungseinrichtung 3 (ohne Verstärkungsfaktor) zur Verfügung gestellt werden.
  • Ein sog. Hybridbetrieb, bei dem das Kraftfahrzeug ausschließlich von dem Antriebs-(Elektro-)Motor abgebremst wird und bei dem kein hydraulischer Bremsdruckaufbau erforderlich ist, wird in 5 dargestellt. Erscheint am Ausgang des den Fahrerverzögerungswunsch erfassenden Weg- oder Drehwinkelsensors 17 ein Signal, so werden die vorhin erwähnten elektromagnetisch schaltbaren, stromlos offenen (SO-)2/2-Wegeventile 24, 29 in ihre Schließstellung umgeschaltet, wodurch die hydraulischen Verbindungen der beiden hydraulischen Kammern 23, 28 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 11 abgesperrt werden. Dabei stellt der in seiner blockierten Stellung stehende Rückhaltekolben 18 eine feste Abstützung der Simulatorfeder 19 dar, die durch die am Bremspedal 12 eingeleitete Bremskraft entsprechend komprimiert wird (Abstand d wird kleiner).
  • Ein hoch dynamischer Bremsvorgang ist in 6 dargestellt. Beim Erscheinen eines Signals am Ausgang des den Fahrerverzögerungswunsch erfassenden Weg- oder Drehwinkelsensors 17, das eine schnelle Betätigung des Bremspedals 12 repräsentiert, werden die (SO-)2/2-Wegeventile 24, 29 zum Zweck der Absperrung der beiden hydraulischen Kammern 23, 28 in ihre Schließstellung umgeschaltet. Gleichzeitig mit der Aktivierung der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 3 wird das im Zusammenhang mit 2 erwähnte Speicherlade- bzw. Absperrventil 45 in seine offene Schaltstellung umgeschaltet, so dass die erste hydraulische Kammer 23 zusätzlich zu dem von der Druckbereitstellungseinrichtung 3 zur Verfügung gestellten Druckmittelmenge mit dem im Hochdruckspeicher 44 unter hohem Druck stehenden Druckmittel beaufschlagt wird. Der beschriebene Vorgang hat einen schnellen Druckaufbau in der ersten Kammer 23 und somit im Haupt bremszylinder 4 zur Folge. Der in der ersten Kammer 23 eingesteuerte Druckwert wird vom Drucksensor 35 erfasst, während der im ersten Druckraum 14 herrschende Druck vom zweiten Drucksensor 36 ermittelt wird.
  • Ein autonomer Druckaufbau für Assistenzfunktionen, bei dem sämtliche hydraulischen Komponenten die im Zusammenhang mit 4 beschriebenen Schaltstellungen annehmen, wird in 7 dargestellt. Die Ansteuerung der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 3 erfolgt ohne Fahrerbetätigung des Bremspedals 12 durch Ansteuersignale der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 10 entsprechend Anforderungen eines im Kraftfahrzeug vorhandenen Assistenzsystems, beispielsweise eines elektronischen Abstandsregelungssystems.
  • 8 und 9 zeigen jeweils einen Zustand der erfindungsgemäßen Bremsanlage, der auf eine fehlende Stromversorgung zurück zu führen ist und der als eine Rückfallebene bezeichnet wird. In dem in 8 gezeigten Zustand erfolgt eine Übertragung der am Bremspedal 12 vom Fahrer eingeleiteten Betätigungskraft über das Eingangskraftelement 16, die komprimierte Simulatorfeder 19 sowie den Rückhaltekolben 18 auf den ersten bzw. Primärkolben 22 des Hauptbremszylinders 4. Der vom Bremspedal 12 zurück gelegte Betätigungsweg entspricht der Summe eines ersten Weganteils, der auf die Druckmittelvolumenaufnahme des dem Hauptbremszylinder 4 nachgeschalteten Bremssystems zurückzuführen ist, und eines dem Komprimieren der Simulatorfeder 19 entsprechenden Weganteils. Bei der Wirkung einer größeren Bremspedalkraft, die eine stärkere Betätigung der Betätigungseinrichtung 1 zur Folge hat (siehe 9), entspricht der weitere Bremspedalweg gegenüber dem in 8 gezeigten Zustand der Druckmit telvolumenaufnahme des dem Hauptbremszylinder 4 nachgeschalteten Bremssystems, da die Betätigung des Hauptbremszylinders 4 durch eine direkte mechanische Übertragung der Eingangskraft vom Eingangskraftelement 16 auf den axialen Fortsatz 21 des Hauptzylinderkolbens 22 erfolgt.
  • Die Art der Ansteuerung der erfindungsgemäßen Bremsanlage, die in 10 gezeigt ist, ist insbesondere bei der Verwendung selbstrückstellender Bremssattel sinnvoll, die kein oder geringes Restbremsmoment aufweisen. Dabei werden die im Zusammenhang mit 1 erwähnten, stromlos offenen (SO-)2/2-Wegeventile 25, 41, 42 in ihre geschlossene Schaltstellung und das zwischen den Hauptbremszylinder-Druckräumen 14, 15 geschaltete, stromlos geschlossene (SG-)2/2-Wegeventil 43 sowie das zwischen der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 3 und dem Primärdruckraum 14 des Hauptbremszylinders 4 eingefügte, stromlos geschlossene (SG-)2/2-Wegeventil 33 in ihre offene Schaltstellung umgeschaltet. Bei einer anschließenden Ansteuerung der Druckbereitstellungseinrichtung 3 in der der Betätigungsrichtung entgegen gesetzten Richtung wird aus den Radbremsen 5–8 (nicht dargestellt in 10) eine definierte Druckmittelvolumenmenge abgesaugt, so dass der entstehende Unterdruck ein Zurückziehen der Bremsbeläge und somit einen Freilauf der Bremsscheiben ermöglicht. Danach werden alle genannten 2/2-Wegeventile wieder in ihre unbetätigte Stellung geschaltet.
  • 11 zeigt schließlich eine Betriebsart, in der der Hochdruckspeicher 44 durch die Druckbereitstellungseinrichtung 3 aufgeladen wird. Dabei werden beide Bremskreise I, II durch im lediglich schematisch angedeuteten Raddruckmodulationsmodul 9 enthaltenen Trennventile und die erste sowie die zwei te hydraulische Kammer 23, 28 abgesperrt und das Speicherladeventil 45 geöffnet, so dass das von der Druckbereitstellungseinrichtung 3 verdrängte Druckmittelvolumen den Hochdruckspeicher 44 auflädt. Der von der Druckbereitstellungseinrichtung 3 bereit gestellte Druck wird durch den Drucksensor 35 überwacht.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind selbstverständlich weitere Modifikationen denkbar. So kann beispielsweise zur Überprüfung der Funktion der Rückfallebene der Rückhaltekolben durch Ansteuerung der Druckbereitstellungseinrichtung 3 bewegt werden. Eine andere denkbare Maßnahme betrifft die Gestaltung des Abstands „d”, der bei dieser Variante nahezu Null ist und bei einer rekuperativen Bremsung mittels des im Generatorbetrieb arbeitenden, ein Hybridfahrzeug antreibenden Elektromotors zur Unterdrückung eines hydraulischen Druckaufbaus das stromlos geschlossene (SG-)2/2-Wegeventil 33 geöffnet wird, wobei das vom Fahrer über den axialen Fortsatz 21 verschobene Druckmittelvolumen des Primärdruckraumes 14 in die erste hydraulische Kammer 23 verdrängt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (20)

  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 Rückfallbetriebsart ohne Bremskraftverstärkung betrieben werden kann, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist, mit • einer Sensoreinrichtung (17) zum Erfassen eines Fahrerverzögerungswunsches, • einem Eingangskraftelement (16), das über eine Druckstange (13) mit einem Bremspedal (12) gekoppelt ist, • einem Hauptbremszylinder (4), der mindestens einen Hauptzylinderkolben (22, -) aufweist und an den Radbremskreise (I, II) angeschlossen sind, • einem dem Hauptbremszylinder (4) zugeordneten Druckmittelvorratsbehälter (11), mit dem Druckräume (14, 15) des Hauptbremszylinders (4) verbindbar sind, • einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (3), • einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit (10) zur Ansteuerung der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (3) im Sinne einer Regelung des von ihr abgegebenen hydraulischen Druckes, • einer dem Hauptbremszylinder (4) vorgeschalteten Pedalentkopplungseinheit (2) mit einem Rückhaltekolben (18), der einen axialen Fortsatz (21) des Hauptzylinderkolbens (22) hydraulisch abgedichtet aufnimmt, der in eine kraftübertragende Verbindung mit dem Hauptzylinderkolben (22) bringbar ist und dessen erste Ringfläche (26) mit dem Hauptzylinderkolben (22) eine erste hydraulische Kammer (23) begrenzt, die von dem von der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (3) abgegebenen Druck beaufschlagbar ist, • wobei eine Druckbeaufschlagung der Kammer (23) eine Kraftwirkung auf den Hauptzylinderkolben (22) in der Betätigungsrichtung und auf den Rückhaltekolben (18) entgegen der Betätigungsrichtung bewirkt, sowie • mit einer Simulationseinrichtung mit mindestens einem elastischen Element (19), die in der Betriebsart „Brake-by-wire” dem Fahrzeugführer ein angenehmes Pedalgefühl vermittelt und die zwischen dem Eingangskraftelement (16) und dem Rückhaltekolben (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückhaltekolben (18) als ein Stufenkolben ausgebildet ist, dessen zweite Ringfläche (27) eine zweite, absperrbare hydraulische Kammer (28) begrenzt, wobei eine Druckwirkung in der zweiten Kammer (28) einer Kraft entspricht, die auf den Rückhaltekolben (18) entgegen der Betätigungsrichtung wirkt.
  2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückhaltekolben (18) eine dritte Ringfläche (30) aufweist, die eine dritte hydraulische Kammer (31) begrenzt, die von dem von der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (3) abgegebenen Druck derart beaufschlagbar ist, dass eine Druckwirkung in der dritten Kammer (31) einer Kraft entspricht, die auf den Rückhaltekolben (18) in der Betätigungsrichtung wirkt.
  3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der dritten Ringfläche (30) zu der ersten Ringfläche (27) eine Druckübersetzung darstellt, die es ermöglicht, bei gegebenem Druck der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (3) einen höheren Druck im Hauptbremszylinder (4) zu erzeugen.
  4. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (3) mit einem der Hauptbremszylinder-Druckräume (14, 15) direkt verbindbar ist.
  5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hochdruckspeicher (44) vorgesehen ist, der von der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (3) aufladbar ist.
  6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung zwischen der ersten hydraulischen Kammer (23) und der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (3) ein elektromagnetisch betätigbares, stromlos offenes (SO-)2/2-Wegeventil (25) eingefügt ist.
  7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste hydraulische Kammer (23) über eine absperrbare hydraulische Verbindung (SO-Ventil 24) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (11) in Verbindung steht.
  8. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangskraftelement (16) in nicht betätigtem Zustand der Bremsanlage in einem vorbestimmten Abstand (d) vom Fortsatz (21) des Hauptzylinderkolbens (22) angeordnet ist.
  9. Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) derart bemessen ist, dass in einer Bremspedalstellung, die eine Verzögerung des Fahrzeuges darstellt, die durch eine Generator-Bremsung eines Hybridfahrzeuges möglich ist, keine kraftübertragende Berührung zwischen Eingangskraftelement (16) und Fortsatz (21) stattfindet.
  10. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Hauptbremszylinder-Druckräumen (14, 15) eine mittels eines elektromagnetisch betätigbaren, stromlos geschlossenen (SG-)2/2-Wegeventils (43) freigebbare hydraulische Verbindung vorgesehen ist und dass die Hauptbremszylinder-Druckräume (14, 15) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (11) mittels jeweils eines elektromagnetisch betätigbaren, stromlos geschlossenen (SG-)2/2-Wegeventils (41, 42) verbindbar sind.
  11. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Drucksensoren (34, 36, 35) zum Erfassen des in der zweiten Kammer (28), in einem der Druckräume (14) des Hauptbremszylinders (4) sowie von der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (3) gelieferten Druckes vorgesehen sind.
  12. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wegeventile (24, 25, 29, 33, 41–43), die Drucksensoren (34, 35, 36), die Druckbereitstellungseinrichtung (3, 37) sowie ein die Rotorlage eines einen Bestandteil der Druckbereitstellungseinrichtung (3) bildenden Elektromotors (39) erfassender Rotorlagensensor (40) in einem hydraulischen Ventilblock integriert sind.
  13. Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Betriebsart „Brake-by-wire” das in der Verbindung zwischen der ersten hydraulischen Kammer (23) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) eingefügte, stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventil (24) sowie das in der Verbindung zwischen der zweiten hydraulischen Kammer (28) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) eingefügte, stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventil bzw. Absperrventil (29) in ihre Schließstellung umgeschaltet werden und ein Druckaufbau in der ersten Kammer (23) durch Aktivieren der Druckbereitstellungseinrichtung (3, 37) entsprechend der von der Sensoreinrichtung (17) zum Erfassen des Fahrerverzögerungswunsches erfassten Betätigung des Bremspedals (12) stattfindet.
  14. Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer reinen Generator- bzw. einer Rekuperationsbremsung eines Hybridfahrzeuges das in der Verbindung zwischen der ersten hydraulischen Kammer (23) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) eingefügte, stromlos offene (SO-) 2/2-Wegeventil (24) sowie das in der Verbindung zwischen der zweiten hydraulischen Kammer (28) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) eingefügte, stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventil bzw. Absperrventil (29) in ihre Schließstellung umgeschaltet werden, und dass die vom Fahrzeugführer am Bremspedal (12) eingeleitete Betätigungskraft mittels des Eingangskraftelementes (16) auf die Simulatoreinrichtung (19) übertragen wird, wobei kein Aktivieren der Druckbereitstellungseinrichtung (3, 37) und somit kein hydraulischer Bremsdruckaufbau erfolgt.
  15. Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem hochdynamischen Bremsvorgang das in der Verbindung zwischen der ersten hydraulischen Kammer (23) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) eingefügte, stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventil (24) sowie das in der Verbindung zwischen der zweiten hydraulischen Kammer (28) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) eingefügte, stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventil bzw. Absperrventil (29) in ihre Schließstellung umgeschaltet werden und ein Druckaufbau in der ersten Kammer (23) sowohl durch Aktivieren der Druckbereitstellungseinrichtung (3, 37) als auch mittels Zuschaltens des Hochdruckspeichers (44) durch öffnen des Hochdruckspeicher-Ladeventils (45) entsprechend der von der Sensoreinrichtung (17) zum Erfassen des Fahrerverzögerungswunsches erfassten Betätigung des Bremspedals (12) stattfindet.
  16. Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekenn zeichnet, dass bei einem autonomen Druckaufbau, vorzugsweise für Assistenzsysteme, das in der Verbindung zwischen der ersten hydraulischen Kammer (23) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) eingefügte, stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventil (24) sowie das in der Verbindung zwischen der zweiten hydraulischen Kammer (28) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) eingefügte, stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventil bzw. Absperrventil (29) in ihre Schließstellung umgeschaltet werden und ein Druckaufbau in der ersten Kammer (23) durch Aktivieren der Druckbereitstellungseinrichtung (3, 37) entsprechend der Anforderung eines im Kraftfahrzeug vorhandenen Assistenzsystems stattfindet.
  17. Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei unzureichender elektrischer Versorgung das in der Verbindung zwischen der ersten hydraulischen Kammer (23) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) eingefügte, stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventil (24) sowie das in der Verbindung zwischen der zweiten hydraulischen Kammer (28) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) eingefügte, stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventil bzw. Absperrventil (29) in ihrer offenen Schaltstellung bleiben und dass ein Druckaufbau im Hauptbremszylinder (4) durch eine Übertragung der am Bremspedal (12) eingeleiteten Betätigungskraft auf den Hauptbremszylinderkolben (22) über das Eingangskraftelement (16), die Simulatoreinrichtung (19) sowie den Rückhaltekolben (18) erfolgt, wobei der Betätigungsweg am Bremspedal (12) durch die Summe eines ersten Weganteils, der der Druckmittel-Volumenaufnahme der dem Hauptbremszylinder (4) nachgeschalteten Bremssystemkomponenten entspricht, sowie eines zweiten Weganteils gebildet wird, der durch Zusammendrücken der Simulatoreinrichtung (19) entsteht.
  18. Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der am Bremspedal (12) eingeleiteten Betätigungskraft auf den Hauptbremszylinderkolben (22) durch einen mechanischen Kontakt zwischen dem Eingangskraftelement (16) und dem Fortsatz (21) des Hauptbremszylinderkolbens (22) erfolgt.
  19. Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Hauptbremszylinder-Druckräumen (14, 15) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) wirkenden, elektromagnetisch betätigbaren, stromlos offenen (SO-)2/2-Wegeventile (41, 42) sowie das zwischen der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (3) und der ersten Kammer (23) geschaltete, stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventil (25) in ihre Schließstellung umgeschaltet werden und das in der Verbindung zwischen den Hauptbremszylinder-Druckräumen (14, 15) eingefügte elektromagnetisch betätigbare, stromlos geschlossene (SG-)2/2-Wegeventil (43) sowie das zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung (3) und einem der Hauptbremszylinder-Druckräume (14) vorgesehene, stromlos geschlossene (SG-)2/2-Wegeventil (33) in seine offene Schaltstellung geschaltet wird, wobei die Druckbereitstellungseinrichtung (3) derart angesteuert wird, dass ein Absaugen einer definierten Druckmittelmenge aus den an den Hauptbremszylinder (4) angeschlossenen Radbremsen (5–8) und somit ein Freilauf deren Bremsscheiben ermöglicht wird.
  20. Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zum Laden des Hochdruckspeichers (44) sämtliche Verbindungen zwischen den Hauptbremszylinder-Druckräumen (14, 15) und den Radbremsen (5–8) abgesperrt werden, das in der Verbindung zwischen der ersten hydraulischen Kammer (23) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) eingefügte, stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventil (24) sowie das in der Verbindung zwischen der zweiten hydraulischen Kammer (28) und dem Druckmittelvorratsbehälter (11) eingefügte, stromlos offene (SO-)2/2-Wegeventil bzw. Absperrventil (29) in ihre Schließstellung umgeschaltet werden und dass das zwischen der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (3) und dem Hochdruckspeicher (44) vorgesehene Absperrventil (Speicherladeventil (45)) geöffnet wird und die Druckbereitstellungseinrichtung (3) im Sinne einer Druckerzeugung aktiviert wird.
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