DE102010040097A1 - Bremsanlage für Kraftfahrzeuge - Google Patents
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Abstract
Um Irritationen des Fahrzeugführers insbesondere bei einem Ausfall des elektrischen Bordnetzes des Kraftfahrzeuges zu vermeiden wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung (5) und der Druckmodulationseinheit kreisweise elektrisch betätigbare Zuschaltventile (37, 47) zwischen geschaltet sind, die in einem angesteuerten Zustand eine hydraulische Verbindung zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung (5) und der Druckmodulationseinheit herstellen.
Description
- Die vorliegende 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 mindestens einer Rückfallbetriebsart betrieben werden kann, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist, mit
- a) einem Bremspedal zum Betätigen einer Pedalentkopplungseinheit mit einem Gehäuse, zwei hintereinander angeordneten Kolben, die im Gehäuse zwei Druckräume begrenzen, auf die bei der Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrzeugführer eine Betätigungskraft (Pedalkraft) ausgeübt wird und die bei unbetätigtem Bremspedal von Rückstellfedern in eine Ausgangsstellung positioniert werden,
- b) einem den Druckräumen zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter,
- c) einer Wegerfassungseinrichtung, die den Betätigungsweg des Bremspedals oder eines mit dem Bremspedal verbundenen Kolbens erfasst,
- d) einer elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung, die einen Bremssystemdruck abgibt,
- e) einer Druckmodulationseinheit, die pro Radbremse ein Einlassventil sowie ein Auslassventil zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke aufweist, die aus dem Bremssystemdruck abgeleitet werden, wobei die Ein- und Auslassventile im nicht angesteuerten Zustand den Bremssystemdruck abgeben bzw. weiterleiten, mit Trennventilen zum Trennen der Druckräume von der Druckmodulationseinheit sowie
- f) einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit.
- Eine derartige Bremsanlage ist aus der
EP 1 950 112 A1 bekannt. Als ein gravierender Nachteil der vorbekannten Bremsanlage wird die Tatsache empfunden, dass bei einem Ausfall des elektrischen Antriebs der elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung während eines Bremsvorgangs ein Zurückstellen deren Kolben eine erhebliche Verlängerung des Bremspedalweges zur Folge hat, die vom Fahrzeugführer als Bremsversagen wahrgenommen wird. - Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Fahrzeugführer selbst bei einem Ausfall des elektrischen Bordnetzes des damit ausgerüsteten Kraftfahrzeuges nicht irritiert wird.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen technischen Merkmale gelöst.
- Vorteilhafte Weiterbindungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur der Zeichnung ein hydraulisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Bremsanlage.
- Die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage besteht im Wesentlichen aus einer mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals
1 betätigbaren hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung2 , einer mit der hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung2 zusammen wirkenden Wegsimulationseinrichtung3 , einem der hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung2 zugeordneten Druckmittelvorratsbehälter4 , einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung5 , elektrisch steuerbaren Druckmodulations- bzw. Einlass- und Auslassventilen6a –6d ,7a –7d , an deren Ausgangsanschlüsse Radbremsen8 ,9 ,10 ,11 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges angeschlossen sind, sowie einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit12 , die der Ansteuerung der elektrisch steuerbaren Komponenten dient. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile6a-6d werden mittels Systemdruckleitungen13a ,13b mit einem Druck versorgt, der als Systemdruck bezeichnet wird, wobei Drucksensoren39 ,49 zum Erfassen der in den Systemdruckleitungen13a ,13b herrschenden Drücke vorgesehen sind. Rücklaufleitungen14a ,14b , die an die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile7a –7d angeschlossen sind, verbinden die Auslassventile7a –7d mit dem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter4 . - Wie der Zeichnung weiterhin zu entnehmen ist, weist die hydraulische Kolben-Zylinderanordnung
2 , die als eine Betätigungseinheit der erfindungsgemäßen Bremsanlage angesehen werden kann, in einem (Hauptbremszylinder-)Gehäuse21 zwei hintereinander angeordnete hydraulische Kolben15 ,16 auf, die hydraulische Kammern bzw. Druckräume17 ,18 begrenzen, die zusammen mit den Kolben15 ,16 einen zweikreisigen Hauptbremszylinder bzw. einen Tandemhauptzylinder bilden. Die Druckräume17 ,18 stehen einerseits über in den Kolben15 ,16 ausgebildete radiale Bohrungen19 ,20 mit dem Druckmittelvorratsbehälter4 in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung der Kolben17 ,18 im Gehäuse21 absperrbar sind, und andererseits mittels hydraulischer Leitungen22a ,22b mit den vorhin erwähnten Systemdruckleitungen13a ,13b , in Verbindung, an die Eingangsanschlüsse der vorhin erwähnten Druckmodulations- bzw. Einlassventile6a –6d angeschlossen sind. In den hydraulischen Leitungen22a ,22b sind je ein Trennventil23a ,23b eingefügt, die als ein elektrisch betätigbare, vorzugsweise stromlos offenes (SO-)2/2-Wegeventile ausgebildet sind. Ein an den Druckraum17 angeschlossener Drucksensor24 erfasst den im Druckraum17 durch ein Verschieben des ersten Kolbens15 aufgebauten Druck. Außerdem nehmen die Druckräume17 ,18 nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben15 ,16 entgegen der Betätigungsrichtung vorspannen. Eine am Bremspedal1 angekoppelte Kolbenstange25 wirkt dabei mit dem ersten (Hauptzylinder-)Kolben15 zusammen, wobei der Betätigungsweg des Bremspedals1 von einem vorzugsweise redundant ausgeführten Wegsensor26 erfasst wird. - Außerdem ist aus der zeichnerischen Darstellung der erfindungsgemäßen Bremsanlage ersichtlich, dass die vorhin genannte Wegsimulatoreinrichtung
3 hydraulisch ausgeführt ist und im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer27 , einer Simulatorfederkammer28 sowie einem die beiden Kammern27 ,28 voneinander trennenden Simulatorkolben29 besteht. Dabei ist die Simulatorkammer27 an den ersten Druckraum17 des Tandemhauptzylinders2 angeschlossen, während die Simulatorfederkammer28 unter Zwischenschaltung eines elektrisch betätigbaren Simulatorfreigabeventils30 mit der oben genannten Rücklaufleitung14b verbunden ist. - Schließlich ist in der Zeichnung erkennbar, dass die Druckbereitstellungseinrichtung
5 als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein zweikreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet ist, dessen erster Kolben33 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor31 unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Rotations-Translationsgetriebes betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors31 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen32 bezeichnet. Der erste Kolben33 begrenzt einen ersten Druckraum34 , während ein in der Betätigungsrichtung dem ersten Kolben33 nachgeschalteter zweiter Kolben43 einen zweiten hydraulischen Druckraum44 begrenzt. Ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Hauptbremszylinder2 stehen die beiden Druckräume34 ,44 einerseits über in den Kolben33 ,43 ausgebildete radiale Öffnungen35 ,45 bzw. zu den radialen Bohrungen19 ,20 der Hauptzylinderkolben15 ,16 führende Leitungsabschnitte36 ,46 mit dem Druckmittelvorratsbehälter4 in Verbindung und sind andererseits durch Öffnen von elektrisch betätigbaren Zuschaltventilen37 ,47 , die in den vorhin erwähnten Systemdruckleitungen13a ,13b eingefügt sind, mit den Eingangsanschlüssen der Einlassventile6a –6d verbindbar. Dabei ist den Zuschaltventilen37 ,47 je ein zu den Druckräumen34 ,44 schließendes Rückschlagventil38 ,48 parallel geschaltet. Ein an den Leitungsabschnitt36 angeschlossener weiterer Leitungsabschnitt50 , in dem ein drittes Rückschlagventil51 eingefügt ist, mündet in der o. g. Simulatorfederkammer28 und ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulator-Freigabeventils30 und unabhängig von einer Drosselwirkung der hydraulischen Simulator-Abströmverbindungen ein weitgehend ungedrosseltes Einströmen des Druckmittels in die Simulatorfederkammer28 . - Optional kann aus Kosten- und Bauraumoptimierungsgründen der elektrohydraulische Aktuator
5 auch einkreisig ausgeführt werden, hierbei entfallen der Druckraum44 , Kolben43 und Leitungsabschnitt46 . Der Druckraum34 wird mit den beiden Trennventilen37 ,47 hydraulisch verbunden. - Abschließend sollte noch erwähnt werden, dass die in der Zeichnung dargestellte Bremsanlage modular aufgebaut ist. Dabei umfasst ein erstes Modul
100 im Wesentlichen die Hauptbremszylinderanordnung2 , die hydraulische Wegsimulatoreinrichtung3 , den Druckmittelvorratsbehälter4 , Teile der hydraulischen Leitungen13a ,13b ,22a ,22b , die Leitungsabschnitte36 ,46 ,50 sowie das dritte Rückschlagventil51 . Ein zweites Modul200 wird durch den elektrohydraulischen Aktuator5 gebildet, während ein drittes Modul300 durch die elektronische Steuer- und Regeleinheit gebildet wird, die im vorher gehenden Text mit dem Bezugszeichen12 bezeichnet ist. Schließlich sind sämtliche elektrisch betätigbaren Ventile6a –6d ,7a –7d ,23b ,30 ,37 ,47 , das hydraulisch ansteuerbare 2/2-Wegeventil23a , die Rückschlagventile38 ,48 sowie sämtliche Drucksensoren24 ,39 ,49 zu einem vierten Modul400 zusammen gefasst, wobei alle Module100 bis400 als eigenständig montier- und prüfbare Einheiten darstellen. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage sowohl in der bevorzugten Betriebsart „Brake-by-wire” als auch in der sog. Rückfallbetriebsart ergibt sich für den auf dem einschlägigen technischen Gebiet tätigen Fachmann aus dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung und braucht deswegen nicht näher erläutert zu werden. - 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
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- EP 1950112 A1 [0002]
Claims (15)
- 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 mindestens einer Rückfallbetriebsart betrieben werden kann, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist, mit a) einem Bremspedal (
1 ) zum Betätigen einer Pedalentkopplungseinheit (2 ) mit einem Gehäuse (21 ), zwei hintereinander angeordneten Kolben (15 ,16 ), die im Gehäuse (21 ) zwei Druckräume (17 ,18 ) begrenzen, auf die bei der Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrzeugführer eine Betätigungskraft (Pedalkraft) ausgeübt wird und die bei unbetätigtem Bremspedal (1 ) von Rückstellfedern in eine Ausgangsstellung positioniert werden, b) einem den Druckräumen (17 ,18 ) zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (4 ), c) einer Wegerfassungseinrichtung (26 ), die den Betätigungsweg des Bremspedals (1 ) oder eines mit dem Bremspedal (1 ) verbundenen Kolbens (15 ) erfasst, d) einem Wegsimulator (3 ) mit einem Simulatorfreigabeventil (30 ), der in der Betriebsart „Brake-by-wire” dem Fahrzeugführer das gewohnte Bremspedalgefühl vermittelt, der mit einem (17 ) der Druckräume (17 ,18 ) in hydraulischer Verbindung steht und dessen Wirkung in der Rückfallbetriebsart abschaltbar ist, e) einer elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung (5 ), die einen Bremssystemdruck abgibt, f) einer Druckmodulationseinheit, die pro Radbremse (8 ,9 ,10 ,11 ) ein Einlassventil (6a –6d ) sowie ein Auslassventil (7a –7d ) zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke aufweist, die aus dem Bremssystemdruck abgeleitet werden, wobei die Ein- und Auslassventile (6a –6d ,7a –7d ) im nicht angesteuerten Zustand den Bremssystemdruck abgeben bzw. weiterleiten, mit Trennventilen (23a ,23b ) zum Trennen der Druckräume (17 ,18 ) von der Druckmodulationseinheit, sowie g) einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit (12 ), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung (5 ) und der Druckmodulationseinheit kreisweise elektrisch betätigbare Zuschaltventile (37 ,47 ) zwischen geschaltet sind, die in einem angesteuerten Zustand eine hydraulische Verbindung zwischen der Druckbereitstellungseinrichtung (5 ) und der Druckmodulationseinheit herstellen. - Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassseiten der Auslassventile (
7a –7d ) über hydraulische Rücklaufleitungen (14a ,14b ) mit dem Druckmittelvorratsbehälter (4 ) direkt verbunden sind. - Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschaltventile (
37 ,47 ) als stromlos geschlossene (SG-)Ventile ausgeführt sind, die in unbestromtem Zustand ein Abströmen von Druckmittel aus den Druckräumen (17 ,18 ) und den Radbremsen (8 –11 ) in die elektrohydraulische Druckbereitstellungseinrichtung (5 ) verhindern. - Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Zuschaltventilen (
37 ,47 ) Rückschlagventile (38 ,48 ) parallel geschaltet sind, die unabhängig vom Schaltzustand der Zuschaltventile (37 ,47 ) eine Druckmittelströmung von der elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung (5 ) zur Druckmodulationseinheit ermöglichen. - Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbereitstellungseinrichtung (
5 ) von einem auf der Längsachse der Druckbereitstellungseinrichtung (5 ) angeordneten Elektromotor (31 ) angetrieben wird. - Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Druckräume (
17 ,18 ) begrenzenden Kolben (15 ,16 ) als Plungerkolben ausgebildet sind, deren Abdichtung mittels gehäusefest angeordneter Dichtelemente erfolgt, die mit der Oberfläche der Kolben (15 ,16 ) zusammen wirken. - Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kolben (
33 ,34 ) der Druckbereitstellungseinrichtung (5 ) als Plungerkolben ausgebildet ist, dessen Abdichtung mittels gehäusefest angeordneter Dichtelemente erfolgt, die mit der Oberfläche des Kolbens (33 ,34 ) zusammen wirken. - Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulator-Freigabeventil (
30 ) in einer hydraulischen Verbindung zwischen einer Simulatorfederkammer (28 ) und dem Druckmittelvorratsbehälter (4 ) geschaltet ist. - Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Simulator-Freigabeventil (
30 ) ein Rückschlagventil (51 ) parallel geschaltet ist, das unabhängig vom Schaltzustand des Simulator-Freigabeventils (30 ) und unabhängig von einer Drosselwirkung der hydraulischen Simulator-Abströmverbindungen ein weitgehend ungedrosseltes Einströmen in die Simulatorfederkammer (28 ) gewährleistet. - Bremsanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulatorfederkammer (
28 ) von einem Simulatorkolben (29 ) begrenzt ist, der als Plungerkolben ausgebildet ist. - Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegerfassungseinrichtung durch eine redundant ausgeführte Wegsensoranordnung (
26 ) gebildet ist. - Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Kolben (
15 ,16 ,33 ,43 ) mit mehreren radialen Druckausgleichsbohrungen (19 ,20 ,35 ,45 ) versehen sind, die in einer unbetätigten Stellung der Kolben (15 ,16 ,33 ,43 ) eine hydraulische Verbindung zwischen den Druckräumen (17 ,18 ,34 ,44 ) und den zugeordneten Kammern des Druckmittelvorratsbehälters (4 ) herstellen. - Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Absinken des Druckmittelvolumens in der Druckbereitstellungseinrichtung (
5 ) unter einen vorbestimmten Wert Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter (4 ) in die Druckbereitstellungseinrichtung (5 ) nachgesaugt wird. - Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Nachsaugen die Zuschaltventile (
37 ,47 ) geschlossen werden und der die Druckbereitstellungseinrichtung (5 ) antreibende Elektromotor (31 ) entgegen der Betätigungsrichtung angetrieben wird. - Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Nachsaugen der die Druckbereitstellungseinrichtung (
5 ) antreibende Elektromotor (31 ) in Betätigungsrichtung angetrieben wird.
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