DE102010023865A1

DE102010023865A1 - Hydraulikdruckerzeuger für eine Fahrzeug-Bremsanlage

Info

Publication number: DE102010023865A1
Application number: DE102010023865A
Authority: DE
Inventors: Christoph Linden
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2030-06-16
Also published as: CN103038110B; CN103038110A; US9487201B2; WO2011157347A1; DE102010023865B4; US20130213025A1

Abstract

Es wird ein Hydraulikdruckerzeuger für eine Fahrzeug-Bremsanlage vorgeschlagen. Der Hydraulikdruckerzeuger umfasst einen Kolben sowie einen den Kolben verschieblich aufnehmenden Zylinder. Der Kolben definiert im Zylinder auf entgegengesetzten Kolbenseiten eine ersten Hydraulikkammer sowie eine zweite Hydraulikkammer, wobei jede Hydraulikkammer einen Hydraulikeinlass und einen Hydraulikauslass aufweist. Eine Betätigungseinheit vermag den Kolben in eine hin und her gehende Bewegung zu versetzen, so dass ein Ansaughub in Bezug auf die erste Hydraulikkammer einem Ausstoßhub in Bezug auf die zweite Hydraulikkammer – und umgekehrt – entspricht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung ist auf einen Hydraulikdruckerzeuger für eine Fahrzeug-Bremsanlage gerichtet. Der Hydraulikdruckerzeuger umfasst einen Zylinder mit darin verschieblich aufgenommenem Kolben sowie eine Betätigungseinheit, welche den Kolben in eine hin und her gehende Bewegung zu versetzen vermag.
Hintergrund
Herkömmliche Fahrzeug-Bremsanlagen können entweder von einem Fahrer oder aber fahrerunabhängig betätigt werden. Ein vom Fahrer eingeleiteter Bremsvorgang wird auch als Betriebsbremsung bezeichnet. Im Rahmen einer Betriebsbremsung oder unabhängig hiervon kann eine Fahrsicherheitssystem fahrerunabhängig einen Bremsvorgang einleiten oder unterstützen. In diesem Fall spricht man von einer Systembremsung. Die Systembremsung kann eine Betriebsbremsung zeitlich überlagern oder zeitlich getrennt von der Betriebsbremsung erfolgen. Bekannte Fahrsicherheitssysteme umfassen beispielsweise ein Antiblockiersystem (ABS), eine Bremsdruckverstärkung, eine elektronische Stabilitätsregelung (ESC bzw. ESP) und eine Antriebsschlupfregelung (ASR).
Bei herkömmlichen Fahrzeug-Bremsanlagen wird im Fall einer Betriebsbremsung der Hydraulikdruck in einem oder mehreren Bremskreisen vom Fahrer selbst erzeugt. Zu diesem Zweck wird der entsprechende Bremskreis hydraulisch mit einem Hauptzylinder gekoppelt, der vom Fahrer in bekannter Weise mittels eines Bremspedals betätigt wird. In modernen Fahrzeug-Bremsanlagen wie regenerativen („Hybrid”) oder elektrohydraulischen Fahrzeug-Bremsanlagen kann die Hydraulikdruck-Erzeugung bei einer Betriebsbremsung auch mittels eines fahrerunabhängig betätigbaren Hydraulikdruckerzeugers erfolgen.
Bei einer elektrohydraulischen Bremsanlage ist gemäß dem Prinzip des „Brake-by-Wire” der Hauptzylinder bei einer Betriebsbremsung fluidisch von jedem Bremskreis abgekoppelt. Die Hydraulikdruck-Erzeugung erfolgt hier mittels eines elektrisch betriebenen Hydraulikdruckerzeugers, der in Abhängigkeit eines Betätigungszustands des Bremspedals angesteuert wird. Bei einer regenerativen Fahrzeug-Bremsanlage ist bei einer Betriebsbremsung der Hauptzylinder in der Regel ebenfalls hydraulisch von jedem Bremskreis abgekoppelt. Das Abbremsen des Fahrzeugs erfolgt in diesem Fall mittels eines Generators, der eine Fahrzeugbatterie auflädt. Sofern der Fahrer am Bremspedal eine höhere Fahrzeugverzögerung anfordert oder z. B. ein Schlupfregeleingriff eine solche erfordert, wird von dem Hydraulikdruckerzeuger ein ergänzender Hydraulikdruck an den Radbremsen erzeugt (oder auf eine rein hydraulische Druckerzeugung umgeschaltet). Dieser Vorgang wird auch als „Blending” bezeichnet.
Aus der DE 10 2007 047 208 A1 ist eine zweikreisige elektrohydraulische Bremsanlage bekannt. Die Bremsanlage umfasst einen Hydraulikdruckerzeuger in Gestalt einer zweikreisigen Fluidförderpumpe. Mittels der Fluidförderpumpe kann in jedem der beiden Bremskreise ein Hydraulikdruck erzeugt werden. Herkömmliche Fluidförderpumpen sind als Mehrkolbensysteme ausgeführt. Jeder Kolben führt dabei in einem zugeordneten Zylinder Ansaug sowie Ausstoßhübe durch. Zumeist sind pro Kolben eine Vielzahl von Ansaug- und Ausstoßhüben erforderlich, um den im Rahmen einer Betriebs- oder Systembremsung notwendigen Hydraulikdruck aufzubauen.
Abriss
Es ist ein Hydraulikdruckerzeuger für eine Fahrzeug-Bremsanlage gewünscht, der einen verbesserten Hydraulikdruckaufbau gestattet. Auch soll ein Betriebsverfahren für einen solchen Hydraulikdruckerzeuger angegeben werden.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird ein Hydraulikdruckerzeuger für eine Fahrzeug-Bremsanlage bereitgestellt, der einen Kolben, einen den Kolben verschieblich aufnehmenden Zylinder sowie eine Betätigungseinheit für den Kolben umfasst. Der Kolben definiert im Zylinder auf entgegengesetzten Kolbenseiten eine ersten Hydraulikkammer sowie eine zweite Hydraulikkammer, wobei jede Hydraulikkammer einen Einlass für Hydraulikfluid („Hydraulikeinlass” sowie einen Auslass für Hydraulikfluid („Hydraulikauslass”) aufweist. Die Betätigungseinrichtung ist dazu ausgebildet, den Kolben in eine hin und her gehende Bewegung zu versetzen, so dass ein Ansaughub in Bezug auf die erste Hydraulikkammer ein Ausstoßhub in Bezug auf die zweite Hydraulikkammer (und umgekehrt) entspricht.
Der Hydraulikdruckerzeuger kann sowohl in einer einkreisigen als auch in einer mehrkreisigen Fahrzeug-Bremsanlage zum Einsatz gelangen. In einer mehrkreisigen Fahrzeug-Bremsanlage kann für mehrere oder alle Bremskreise ein gemeinsamer Hydraulikdruckerzeuger vorgesehen werden. In diesem Fall kann von dem Hydraulikdruckerzeuger in zentraler Weise ein (gemeinsamer) Hydraulikdruck für die Bremskreise erzeugt werden. Erforderlichenfalls kann zur bremskreisindividuellen Einstellung des vom Hydraulikdruckerzeuger erzeugten zentralen Hydraulikdrucks eine Druckeinstelleinrichtung (z. B. in Gestalt einer Ventilbaugruppe) vorgesehen werden. Es könnte jedoch auch daran gedacht werden, zur bremskreisindividuellen Hydraulikdruckeinstellung einen separaten Hydraulikdruckerzeuger pro Bremskreis vorzusehen.
Der Hydraulikdruckerzeuger kann dazu eingerichtet sein, den Hydraulikdruck im Rahmen einer Betriebsbremsung zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der Hydraulikdruckerzeuger auch dazu eingerichtet sein, einen Hydraulikdruck bei einer Systembremsung bereitzustellen. Die Systembremsung kann eine Betriebsbremsung zeitlich überlagern oder zeitlich getrennt von einer Betriebsbremsung stattfinden. Unter einer Systembremsung wird hier allgemein ein fahrerunabhängig erfolgender Bremseingriff durch ein Fahrsicherheitssystem verstanden. Das Fahrsicherheitssystem kann unter anderem eine oder mehrere der nachfolgenden Funktionen realisieren: Bremsdruckverstärkung, ABS, ESC/ESP und ASR.
Die Betätigungseinheit des Hydraulikdruckerzeugers kann einen Elektromotor sowie eine Ansteuerelektronik für den Elektromotor umfassen. Die Ansteuerelektronik kann dazu ausgebildet sein, für die hin und her gehende Bewegung des Kolbens die Drehrichtung des Elektromotors umzukehren. In diesem Fall kann die Betätigungseinheit ferner ein zwischen dem Elektromotor und dem Kolben angeordnetes Getriebe mit z. B. einer Mutter/Spindel-Anordnung umfassen, das eine Drehbewegung des Elektromotors in eine axiale Bewegung des Kolbens umsetzt. Alternative Ausgestaltungen der Betätigungseinheit sind jedoch ebenfalls denkbar. So könnte die hin und her gehende Bewegung des Kolbens auch mittels eines vom Elektromotor angetriebenen Exzenter-Elements erfolgen. Diese Ausführung der Betätigungseinheit erfordert keine Drehrichtungsumkehr des Elektromotors.
Für den Hydraulikdruckerzeuger kann ferner eine Rückschlagventil-Anordnung mit wenigstens zwei Rückschlagventilen vorgesehen sein. Ein erstes Rückschlagventil kann dabei in einer Hydraulikleitung zu einem Hydraulikfluid-Reservoir angeordnet sein und beim Ansaughub öffnen sowie beim Ausstoßhub schließen. Ein zweites Rückschlagventil kann in einer Hydraulikleitung zu wenigstens einer Radbremse angeordnet sein und beim Ansaughub schließen sowie beim Ausstoßhub öffnen.
Gemäß einer Variante ist für die beiden Hydraulikkammern ein gemeinsames erstes Rückschlagventil sowie ein gemeinsames zweites Rückschlagventil vorgesehen. Gemäß einer alternativen Variante umfasst die Rückschlagventil-Anordnung für jede Hydraulikkammer jeweils ein erstes Rückschlagventil sowie jeweils ein zweites Rückschlagventil.
Jede Hydraulikkammer kann zwei Hydraulikanschlüsse aufweisen, von denen der eine als der Hydraulikeinlass und der andere als der Hydraulikauslass ausgebildet ist. Alternativ hierzu kann wenigstens eine der beiden Hydraulikkammern einen einzigen Hydraulikanschluss aufweisen, der sowohl als Hydraulikeinlass als auch als Hydraulikauslass fungiert. Die Regelung der jeweiligen Strömungsrichtung des Hydraulikfluids kann in diesem Fall beispielsweise mittels zweier in entgegengesetzter Richtung geschalteter Rückschlagventile erfolgen, die jeweils wenigstens eine der Radbremsen bzw. ein Hydraulikfluid-Reservoir mit dem (einzigen) Hydraulikanschluss verbinden.
Ferner kann wenigstens ein Absperrventil vorgesehen sein. Das Absperrventil kann dazu ausgebildet sein, den Hydraulikeinlass und -auslass wenigstens einer der Hydraulikkammern wahlweise miteinander zu verbinden (bzw. hydraulisch kurz zu schließen). Auf die Weise lässt sich z. B. die Position des Kolbens im Zylinder ohne Aufbau eines Hydraulikdrucks einstellen. Eine weitere wesentliche Funktion des Absperrventils kann darin bestehen, eine unmittelbare Verbindung der Bremskreise zum Hydraulikfluid-Reservoir herstellen zu können, um von dem Hydraulikdruckerzeuger erzeugte Hydraulikdrücke, die oberhalb des wenigstens einen zweiten Rückschlagventils in der Hydraulikleitung zu wenigstens einer Radbremse anstehen, wieder abbauen zu können.
Ebenfalls bereitgestellt wird eine Fahrzeug-Bremsanlage, welche neben dem Hydraulikdruckerzeuger einen Hauptzylinder sowie eine Umschalteinrichtung umfasst. Die Umschalteinrichtung ist dazu ausgebildet, wahlweise den Hydraulikdruckerzeuger oder den Hauptzylinder fluidisch mit einem Satz Radbremsen zu koppeln. Bei einer zweikreisigen Fahrzeug-Bremsanlage kann die Umschaltventileinrichtung pro Bremskreis ein 3/2-Wege-Ventil umfassen. Des Weiteren kann die Fahrzeug-Bremsanlage eine Antriebsschlupfregelung (beispielsweise in Gestalt eines Steuergeräts) umfassen. Die Antriebsschlupfregelung kann dazu ausgebildet sein, die Betätigungseinheit im Rahmen eines Schlupfregeleingriffs zu aktivieren.
Die Fahrzeug-Bremsanlage kann eine elektrohydraulische Bremsanlage („EHB”) und/oder eine regenerative Bremsanlage („Hybrid”) sein. In diesem Fall kann der Hydraulikdruckerzeuger (auch) im Rahmen einer Betriebsbremsung zum Einsatz gelangen. Die Fahrzeug-Bremsanlage kann jedoch auch eine herkömmliche Bremsanlage sein, bei welcher der Hydraulikdruckerzeuger lediglich im Rahmen einer Systembremsung benötigt wird.
Außerdem wird ein Verfahren zum Betreiben des Hydraulikdruckerzeugers angegeben. Hierbei wird der Kolben durch die Betätigungseinheit in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt, so dass ein Ansaughub in Bezug auf die erste Hydraulikkammer einem Ausstoßhub in Bezug auf die zweite Hydraulikkammer und umgekehrt entspricht. Der Kolben kann in seiner Ausgangsstellung (also beispielsweise im Vorfeld bzw. nach jeder Betriebs- oder Systembremsung) derart im Zylinder angeordnet werden, dass die erste Hydraulikkammer und die zweite Hydraulikkammer ein annähernd gleiches Volumen aufweisen. Hierzu können der Hydraulikeinlass und der Hydraulikauslass wenigstens einer der beiden Hydraulikkammern miteinander fluidisch gekoppelt werden. Ferner ist es denkbar, einen von dem Hydraulikerzeuger erzeugten Hydraulikdruck, der oberhalb des wenigstens einen zweiten Rückschlagventils in der Hydraulikleitung zu wenigstens einer der Radbremsen ansteht, selektiv wieder abzubauen. Die beiden zuletzt genannten Funktionen können mittels wenigstens eines Absperrventils realisiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteil des hier beschriebenen Hydraulikdruckerzeugers und der Fahrzeug-Bremsanlage ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines exemplarischen Ausführungsbeispiels, das unter Bezugnahme auf die einzige Zeichnung erläutert wird. Die einzige Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Fahrzeug-Bremsanlage.
Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel einer Fahrzeug-Bremsanlage sowie eines hierfür vorgesehenen Hydraulikdruckerzeugers erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das hier exemplarisch beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
1 zeigt eine Fahrzeug-Bremsanlage 100. Bei der Fahrzeug-Bremsanlage 100 handelt es sich beispielhaft um eine elektrohydraulische Fahrzeug-Bremsanlage oder eine regenerative Fahrzeug-Bremsanlage (oder eine Kombination hiervon). Die Erfindung ist jedoch auch bei herkömmlichen Fahrzeug-Bremsanlagen implementierbar, die nicht nach dem Prinzip des „Brake-By-Wire” arbeiten.
Die Fahrzeug-Bremsanlage 100 gemäß 1 umfasst eine Vielzahl von Komponenten, die je nach Bedarf als eine oder mehrere eigenständig handhabbare Unterbaugruppen konfigurierbar sind. Unterschiedliche Unterbaugruppen können dabei in voneinander beabstandeten Bereichen des Kraftfahrzeugs verbaut werden.
Wie in 1 dargestellt, handelt es sich bei der Fahrzeug-Bremsanlage 100 um eine zweikreisige Bremsanlage mit zwei diagonal aufgeteilten Bremskreisen 102, 104. Der erste Bremskreis 102 ist dazu ausgebildet, eine rechte Vorderradbremse 106 sowie eine linke Hinterradbremse 108 mit Hydraulikfluid zu versorgen. Dem zweiten Bremskreis 104 kommt dieselbe Aufgabe im Hinblick auf eine linke Vorderradbremse 110 sowie eine rechte Hinterradbremse 112 zu. Abweichend von der in der Zeichnung dargestellten diagonalen Aufteilung ist auch eine Schwarz/Weiß-Aufteilung denkbar, bei der jeweils die Vorderradbremsen 106, 110 und die Hinterradbremsen 108, 112 einem bestimmten Bremskreis zugeordnet sind.
Den beiden Bremskreisen 102, 104 kann wahlweise Hydraulikfluid von einem vom Fahrer betätigbaren Hauptzylinder 114 oder einem elektromotorisch betätigbaren Hydraulikdruckerzeuger 116 zugeführt werden. Mittels des Hydraulikdruckerzeugers 116 lässt sich somit auch fahrerunabhängig ein Hydraulikdruck in den beiden Bremskreisen 102, 104 erzeugen.
Eine Umschalteinrichtung 118 ist funktional zwischen den Radbremsen 106, 108, 110, 112 einerseits und dem Hauptzylinder 114 sowie dem Hydraulikdruckerzeuger 116 andererseits vorgesehen. Die Umschalteinrichtung 118 umfasst im Ausführungsbeispiel pro Bremskreis 102, 104 je ein elektrisch betätigbares 3/2-Wege-Ventil 120, 122. Im elektrisch unbetätigtem Zustand koppeln die Ventile 120, 122 die Radbremsen 106, 108, 110, 112 gemäß dem Prinzip des „Push-Through” mit dem Hauptzylinder 114. Auf diese Weise kann bei einem Ausfall der Fahrzeugelektrik oder Fahrzeugelektronik noch immer ein Abbremsen des Fahrzeugs über einen im Hauptzylinder 114 vom Fahrer erzeugten Hydraulikdruck gewährleistet werden. Im elektrisch betätigten Zustand gemäß der Zeichnung koppeln die beiden Ventile 120, 122 die Radbremsen 106, 108, 110, 112 mit dem Hydraulikdruckerzeuger 116. In diesem Fall kann mittels des Hydraulikdruckerzeugers 116 ein Hydraulikdruckaufbau in den beiden Bremskreisen 102, 104 sowohl bei einer vom Fahrer eingeleiteten Betriebsbremsung als auch bei einer Systembremsung erfolgen.
Der Hauptzylinder 114 wird über ein druckloses Reservoir 124 mit Hydraulikfluid versorgt. In elektrisch betätigtem Zustand der 3/2-Wege-Ventile 120, 122 – wenn also der Hauptzylinder 114 von den Radbremsen 106, 108, 110, 112 abgekoppelt ist – wird das aus dem drucklosen Reservoir entnommene Hydraulikfluid vom Hauptzylinder 114 in einen Pedalrückwirkungssimulator 126 gefördert. Der Simulator 126 stellt bei von den Radbremsen 106, 108, 110, 112 abgekoppeltem Hauptzylinder 114 dem Fahrer das gewohnte Rückwirkungsverhalten für ein den Hauptzylinder betätigendes Bremspedal 128 bereit. Der Hauptzylinder 114 und der Simulator 126 können beispielsweise den aus der DE 199 50 862 A1 , der DE 196 38 102 A1 oder der DE 10 2007 047 208 A1 bekannten Aufbau aufweisen.
Wie in der Zeichnung erkennbar, mündet eine kombinierte Rücklauf/Ansang-Leitung 130 in das drucklose Hydraulikfluid-Reservoir 124. Über die Leitung 130 kann Hydraulikfluid aus den Radbremsen 106, 108, 110, 112 in das Reservoir 124 zurückfließen. Des Weiteren kann über die Leitung 130 der Hydraulikdruckerzeuger 116 Hydraulikfluid ansaugen, um es dann wieder in die Bremskreise 102, 104 zur Hydraulikdruckerzeugung einzuspeisen.
Zwischen der Umschalteinrichtung 118 und den Radbremsen 106, 108, 110, 112 ist eine Ventileinrichtung 132 zur fahrerunabhängigen Durchführung von Bremseingriffen an den Radbremsen 106, 108, 110, 112 (Systembremsung) vorgesehen. Die Ventileinrichtung 132 umfasst pro Radbremse 106, 108, 110, 112 zwei Sperrventile, die als (regelbare oder nicht-regelbare) 2/2-Wege-Ventile ausgelegt sind. Mittels dieser Ventile lassen sich in bekannter Weise Druckaufbau-, Druckhalte- und Druckabbauphasen im Rahmen von Systembremsungen, also sicherheitsrelevanter fahrerunabhängiger Bremseingriffe, durchführen. Derartige Bremseingriffe können beispielsweise ABS-, ESC-/ESP- und oder ASR-Regeleingriffe umfassen. Da derartige Regeleingriffe an sich bekannt sind, werden diese, sowie die hierfür verwendeten Steuergeräte (Electronic Control Units, ECUs), hier nicht ausführlich erläutert.
Der Druckerzeuger 116 umfasst einen Zylinder 134, in dem ein Kolben 136 verschieblich aufgenommen ist. Der Kolben 136 ist als sog. „Plunger” ausgeführt und definiert im Zylinder auf entgegengesetzten Kolbenseiten 138, 140 eine erste Hydraulikkammer 142 sowie eine zweite Hydraulikkammer 144.
Der Druckerzeuger 116 umfasst ferner eine Betätigungseinheit mit einem Elektromotor 146 und einem dem Elektromotor 146 abtriebsseitig nachgelagerten Getriebe 148. Ferner ist eine Ansteuerelektronik 150 für den Elektromotor 146 vorgesehen. Bei dem Elektromotor 146 kann es sich um einen Gleichstrommotor, beispielsweise um einen sogenannten „Brushless Direct Current (BLDC)”-Motor handeln. Das Getriebe 148 umfasst eine Mutter/Spindel-Anordnung, welche eine vom Elektromotor 146 erzeugte Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung für den Kolben 136 umsetzt. Die Ansteuerelektronik 150 ist dazu ausgebildet, die Drehrichtung des Elektromotors 146 zu steuern. Insbesondere ermöglicht die Ansteuerelektronik 150 eine Drehrichtungsumkehr des Elektromotors 146 für eine hin und her gehende Bewegung des Kolbens 136.
Jede der beiden Hydraulikkammern 142, 144 besitzt zwei Hydraulikanschlüsse, nämlich einen Hydraulikauslass 152, 154 sowie einen hiervon getrennten Hydraulikeinlass 156, 158. Die beiden Hydraulikauslässe 152, 154 sind über jeweils ein Rückschlagventil 160, 162 mit den Eingangsseiten der Ventile 120, 122 der Umschaltventileinrichtung 118 gekoppelt. In der in der Zeichnung dargestellten Schaltstellung kann so Hydraulikfluid von jeder der beiden Hydraulikkammern 142, 144 zu den Radbremsen 106, 108, 110, 112 gefördert werden. Die Hydraulikeinlässe 156, 158 des Zylinders 134 münden hingegen über jeweils ein Rückschlagventil 164, 166 in die kombinierte Rücklauf/Ansang-Leitung 130.
Die mit den Hydraulikeinlässen 156, 158 kommunizierenden Rückschlagventile 164, 166 sind derart geschaltet, dass sie bei einem Ansaughub in der jeweiligen Hydraulikkammer 142, 144 öffnen sowie bei einem Ausstoßhub schließen. Die mit den Hydraulikauslässen 152, 154 kommunizierenden Rückschlagventile 160, 162 sind hingegen derart geschaltet, dass sie bei einem Ansaughub in der jeweiligen Hydraulikkammer 142, 144 schließen sowie bei einem Ausstoßhub öffnen. Aufgrund dieser gegensinnigen Verschaltung der Rückschlagventile 160, 162, 164, 166 lässt sich die Fluidströmungsrichtung des Hydraulikfluids in geeigneter Weise derart steuern, dass bei einem Ansaughub in einer der beiden Hydraulikkammern 142, 144 kein Hydraulikfluid in Richtung der Bremskreise 102, 104 gefördert wird, während bei einem Ausstoßhub kein Hydraulikfluid in die Rücklauf/Ansang-Leitung 130 gefördert wird.
Es darauf hinzuweisen, dass bei einer alternativen Ausgestaltung des Zylinders 134 pro Kammer 142, 144 lediglich ein einziger Hydraulikanschluss vorgesehen werden könnte. Dieser (einzige) Hydraulikanschluss pro Kammer 142, 144 mündet dann in die beiden entgegengesetzt geschalteten Rückschlagventile 160, 164 für die Hydraulikkammer 142 sowie die beiden entgegengesetzt geschalteten Rückschlagventile 162, 166 für die Hydraulikkammer 144.
Wie aus der Zeichnung erkennbar, ist ein Absperrventil 170 zwischen den Hydraulikauslässen 152, 154 und den Hydraulikeinlässen 156, 158 der Hydraulikkammern 142, 144 angeordnet. Zum Hydraulikaufbau in den Bremskreisen 102, 104 wird das Absperrventil 170 in eine sperrende Stellung geschaltet. In der in der Zeichnung dargestellten geöffneten Stellung ermöglicht das Absperrventil 170 hingegen eine Verschiebung des Kolbens 136 ohne Hydraulikdruckaufbau. Eine solche Verschiebung ist zum Beispiel im Vorfeld oder nach Abschluss eines Druckerzeugungszyklus mittels des Hydraulikdruckerzeugers 116 sinnvoll, um den Kolben 136 in eine gewünschte Ausgangsstellung zu bewegen. Gemäß einer Variante ist der Kolben 136 in seiner Ausgangsstellung derart im Zylinder 134 angeordnet, dass die erste Hydraulikkammer 142 und die zweite Hydraulikkammer 144 ein annähernd gleiches Volumen aufweisen.
Die Hauptfunktion des Absperrventils 170 besteht aber darin, eine unmittelbare Verbindung der Bremskreise 102, 104 zum Hydraulikfluid-Reservoir 124 herstellen zu können, um von dem Hydraulikdruckerzeuger 116 erzeugte Hydraulikdrücke, die oberhalb der zweiten Rückschlagventile 160, 162 in der Hydraulikleitung zu wenigstens einer der Radbremsen 106, 108, 110, 112 anstehen, wieder abbauen zu können. In der Zeichnung ist zwar ein einziges Absperrventil 170 für eine zentralen Druckabbau vorgesehen, aber es versteht sich, dass alternativ zwei solcher Absperrventile 170 zum Einsatz kommen können, um einen bremskreisindividuelle Druckabbau zu realisieren. Dieser Ansatz kann besonders bei der Verwendung als regenerative Fahrzeug-Bremsanlage sinnvoll sein, wenn ein „Blending” nur an den Radbremsen einer Fahrzeugachse (v. a. bei einer Schwarz-Weiß-Aufteilung der Bremskreise) erforderlich ist.
Der Zylinder 134 hat in einer Ausgestaltung ein Volumen grob in der Größenordnung eines konventionellen Hauptbremszylinders. Aufgrund dieses – im Vergleich zu konventionellen Mehrkolbenpumpen – vergleichsweise großen Zylindervolumens, lässt sich der für herkömmliche Systembremsungen erforderliche Hydraulikdruck in der Regel mittels einer translatorischen Bewegung des Kolbens 136 in nur eine Richtung aufbauen. Mit anderen Worten ist in vielen Fällen keine Drehrichtungsumkehr des Elektromotors 146 im Rahmen einer „normalen” Systembremsung erforderlich. Eine solche Drehrichtungsumkehr wird vielmehr erst dann vorgenommen, wenn der Kolben 136 im Anschluss an eine Systembremsung wieder in seine Ausgangsstellung gemäß der Zeichnung zurückgebracht werden soll.
Ist bei Betriebsbremsungen oder bei lang anhaltenden Systembremsungen zum Druckaufbau mehr Hydraulikfluid erforderlich, als sich durch eine translatorische Bewegung des Kolbens 136 in nur eine Richtung fördern lässt, wird der Elektromotor 146 von der Ansteuerung 150 derart angesteuert, dass er eine hin und her gehende Bewegung durchführt. Hierbei ist vorteilhafterweise ein kontinuierlicher Druckaufbau im Wesentlichen ohne Totzeiten möglich. Dies ist beispielsweise bei Schlupfregeleingriffen von Vorteil, da hier bedingt durch den wiederholten Druckabbau viel Hydraulikfluidvolumen gefördert werden muss.
Die Ansteuerelektronik 150, die beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein kann, kann zusätzlich oder alternativ zu Schlupfregeleingriffen (ABS und/oder ESC/ESP) auch im Zusammenhang mit anderen Regeleingriffen (z. B. „Blending” bei Hybrid-Fahrzeugen) tätig werden. Ferner kann die Ansteuerelektronik 150 eine hydraulische Bremskraftverstärkung realisieren. Zu Regelzwecken kann die Ansteuerelektronik Signale von einem oder mehreren Drucksensoren 172, 174 verarbeiten. Ferner kann im Rahmen einer Betriebsbremsung zusätzlich das Signal eines optionalen Pedalwegsensors 176 in bekannter Weise berücksichtigt werden.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, resultiert aus der Verwendung eines „doppelwirkenden” Kolbens mit je einem Einlass und Auslass pro Hydraulikkammer eine Anzahl signifikanter Vorteile für das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel einer Fahrzeug-Bremsanlage. Es ist jedoch unmittelbar ersichtlich, dass die Fahrzeug-Bremsanlage auch abgewandelt, modifiziert oder ergänzt werden kann, ohne dass sämtliche Vorteile der Verwendung des hier vorgestellten Hydraulikdruckerzeugers vollständig aufgegeben werden. Die Erfindung ist daher ausschließlich durch den Schutzbereich der nachfolgenden Patentansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007047208 A1 [0005, 0025]
DE 19950862 A1 [0025]
DE 19638102 A1 [0025]

Claims

Hydraulikdruckerzeuger (116) für eine Fahrzeug-Bremsanlage (100), umfassend einen Kolben (136); einen den Kolben (136) verschieblich aufnehmenden Zylinder (134), wobei der Kolben (136) im Zylinder (134) auf entgegengesetzten Kolbenseiten (138; 140) eine erste Hydraulikkammer (142) sowie eine zweite Hydraulikkammer (144) definiert und wobei jede Hydraulikkammer (142, 144) einen Hydraulikeinlass (156, 158) und einen Hydraulikauslass (152, 154) aufweist; eine Betätigungseinheit (146; 148), welche den Kolben (136) in eine hin und her gehende Bewegung zu versetzen vermag, so dass ein Ansaughub in Bezug auf die erste Hydraulikkammer (142) einem Ausstoßhub in Bezug auf die zweite Hydraulikkammer (144) und umgekehrt entspricht.
Hydraulikdruckerzeuger (116) nach Anspruch 1, wobei die Betätigungseinheit (146; 148) einen Elektromotor (146) und eine Ansteuerelektronik (150) für den Elektromotor (146) umfasst und wobei die Ansteuerelektronik (150) ausgebildet ist, für die hin und her gehende Bewegung des Kolbens (136) die Drehrichtung des Elektromotors (146) umzukehren.
Hydraulikdruckerzeuger (116) nach Anspruch 2, wobei die Betätigungseinheit (146; 148) ferner ein zwischen dem Elektromotor (146) und dem Kolben (136) angeordnetes Getriebe (148) umfasst und wobei das Getriebe (148) eine Mutter/Spindel-Anordnung aufweist, welche eine Drehbewegung des Elektromotors (146) in eine axiale Bewegung des Kolbens (136) umsetzt.
Hydraulikdruckerzeuger (116) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Rückschlagventil-Anordnung mit wenigstens einem ersten Rückschlagventil (164; 166) und wenigstens einem zweiten Rückschlagventil (160; 162), wobei das erste Rückschlagventil (164; 166) in einer Hydraulikleitung (130) zu einem Hydraulikfluid-Reservoir (124) angeordnet ist und beim Ansaughub öffnet sowie beim Ausstoßhub schließt und wobei das zweite Rückschlagventil (160; 162) in einer Hydraulikleitung zu wenigstens einer Radbremse (106; 108) angeordnet ist und beim Ansaughub schließt sowie beim Ausstoßhub öffnet.
Hydraulikdruckerzeuger (116) nach Anspruch 4, wobei die Rückschlagventil-Anordnung für jede Hydraulikkammer (142; 144) jeweils ein erstes Rückschlagventil (164; 166) sowie jeweils ein zweites Rückschlagventil (160; 162) umfasst.
Hydraulikdruckerzeuger (116) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Hydraulikkammer (142; 144) zwei Hydraulikanschlüsse (152, 156; 154, 158) aufweist, von denen einer (156; 158) als Hydraulikeinlass und der andere (152; 154) als Hydraulikauslass ausgebildet ist.
Hydraulikdruckerzeuger (116) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jede Hydraulikammer einen Hydraulikanschluss aufweist, der sowohl als Hydraulikeinlass als auch als Hydraulikauslass ausgebildet ist.
Hydraulikdruckerzeuger (116) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Absperrventil (170) vorgesehen ist, wobei das Absperrventil (170) ausgebildet ist, den Hydraulikeinlass (156; 158) und den Hydraulikauslass (152; 154) jeder Hydraulikkammer (142, 144) wahlweise hydraulisch kurz zu schließen und/oder einen oberhalb des wenigstens einen zweiten Rückschlagventils (160; 162) in der Hydraulikleitung zu der wenigstens einen Radbremse (106; 108; 110; 112) anstehenden Hydraulikdruck abzubauen.
Fahrzeug-Bremsanlage (100), umfassend einen Hydraulikdruckerzeuger (116) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; einen Hauptzylinder (114); eine Umschaltventileinrichtung (118), die dazu ausgebildet ist, wahlweise den Hydraulikddruckerzeuger (116) oder den Hauptzylinder (114) fluidisch mit einem Satz Radbremsen (106, 108, 110, 112) zu koppeln.
Fahrzeug-Bremsanlage (100) nach Anspruch 9, wobei zwei Bremskreise (102, 104) vorgesehen sind und die Umschaltventileinrichtung (118) pro Bremskreis ein 3/2-Wege-Ventil (120, 122) umfasst.
Fahrzeug-Bremsanlage (100) nach Anspruch 9 oder 10, ferner umfassend eine Schlupfregeleinrichtung (150), welche dazu ausgebildet ist, die Betätigungseinheit (146; 148) im Rahmen eines Schlupfregeleingriffs zu aktivieren.
Verfahren zum Betreiben eines Hydraulikdruckerzeugers (116) für eine Fahrzeug-Bremsanlage (100) mit einem Kolben (136), einem den Kolben (136) verschieblich aufnehmenden Zylinder (134), wobei der Kolben (136) im Zylinder (134) auf entgegengesetzten Kolbenseiten (138; 140) eine erste Hydraulikkammer (142) sowie eine zweite Hydraulikkammer (144) definiert und wobei jede Hydraulikkammer (142, 144) einen Hydraulikeinlass (156, 158) und einen Hydraulikauslass (152, 154) aufweist, und einer Betätigungseinheit (146; 148), wobei der Kolben (136) durch die Betätigungseinheit (146; 148) in eine hin und her gehende Bewegung versetzt wird, so dass ein Ansaughub in Bezug auf die erste Hydraulikkammer (142) einem Ausstoßhub in Bezug auf die zweite Hydraulikkammer (144) und umgekehrt entspricht.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Kolben (136) in seiner Ausgangsstellung derart im Zylinder (134) angeordnet wird, dass die erste Hydraulikkammer (142) und die zweite Hydraulikkammer (144) ein annähernd gleiches Volumen aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei zur Anordnung des Kolbens (136) in seiner Ausgangsstellung die Hydraulikkammern (142, 144) fluidisch kurz geschlossen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, ferner umfassend den Schritt des Abbauens eines vom Hydraulikdruckerzeuger (116) erzeugten Hydraulikdrucks, der oberhalb wenigstens eines Rückschlagventils (160; 162) ansteht, das in einer Hydraulikleitung zwischen dem Hydraulikdruckerzeuger (116) und wenigstens einer Radbremse (106; 108; 110; 112) angeordnet ist und beim Ansaughub schließt sowie beim Ausstoßhub öffnet.