DE102011086527A1

DE102011086527A1 - Bremsanlage und Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number: DE102011086527A1
Application number: DE201110086527
Authority: DE
Inventors: Stefan A. Drumm
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2012-05-24

Abstract

Eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Hauptbremszylinder (7), welcher mindestens einen Hauptbremszylinderkolben (8) aufweist und an welchen Bremskreise (I, II) mit Radbremsen angeschlossen sind, einer ersten, insbesondere hydraulisch sperrbaren, Simulationseinrichtung (3) mit mindestens einem elastischen Element (11), welche über eine Betätigungskräfte übertragende Druckstange (2) mit einem Bremspedal (1) gekoppelt ist, soll eine fortlaufende Überprüfung der Sperrbarkeit der Simulatoreinrichtung während des Normalbetriebes der Bremsanlage erlauben. Dazu sind eine zweite Simulationseinrichtung (4) und eine dritte Simulationseinrichtung (5) vorgesehen, wobei insbesondere die zweite und die dritte Simulationseinrichtung (4, 5) hydraulisch ansteuerbar ausgeführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Hauptbremszylinder, welcher mindestens einen Hauptbremszylinderkolben aufweist und an welchen Bremskreise mit Radbremsen angeschlossen sind, einer ersten, insbesondere hydraulisch sperrbaren, Simulationseinrichtung mit mindestens einem elastischen Element, welche über eine Betätigungskräfte übertragende Druckstange mit einem Bremspedal gekoppelt ist. Sie betrifft weiterhin ein entsprechendes Betriebsverfahren.
Aus der DE 10 2008 001 013 A1 ist eine Bremsanlage mit einem Hauptbremszylinder und einem in den Hauptbremszylinder integrierten hydraulischen Pedalwegsimulator bekannt. Dabei ist die Druckkammer des Hauptbremszylinders über ein Entkoppelventil mit einem Bremsflüssigkeitvorratsbehälter verbindbar, so dass die Druckkammer drucklos schaltbar ist. Bei einem Betrieb der Bremsanlage in der Rückfallebene, beispielsweise infolge eines Ausfalls der Energieversorgung wird die Druckkammer nicht drucklos geschaltet, so dass der Hauptbremszylinder wie ein üblicher Hauptbremszylinder wirkt. Offen ist in der DE 10 2008 001 013 A1 die Frage der Überwachung der sicheren Verfügbarkeit der Rückfallebene. So kann das Entkoppelventil während des Normalbetriebs der Bremsanlage nicht dahingehend überprüft werden, ob es unbestromt schließt und so die für den Rückfallebenen-Betrieb benötigte Funktion der Simulatorabschaltung mit einer hydraulischen Überbrückung des über die Bestromung des Entkoppelventils frei gehaltenen Simulatorhubs bei einer Inanspruchnahme der Rückfallebene liefern kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage bereitzustellen, welche eine fortlaufende Überprüfung der sicheren Abschaltbarkeit bzw. Sperrbarkeit der Simulatoreinrichtung während des Normalbetriebes der Bremsanlage erlaubt. Weiterhin soll ein geeignetes Betriebsverfahren angegeben werden.
In Bezug auf die Bremsanlage wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine zweite Simulationseinrichtung und eine dritte Simulationseinrichtung, wobei insbesondere die zweite und die dritte Simulationseinrichtung hydraulisch ansteuerbar ausgeführt sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass in Simulatorbremssystemen eine Pedalweg-Pedalkraft-Charakteristik bevorzugt durch Simulatoren hergestellt wird, die in ihrer Grundfunktion einem Bremspedalweg eine reproduzierbare Bremspedalkraft zuordnen (je nach Sichtweise auch umgekehrt). Ein angenehmes Pedalgefühl ergibt sich, wenn die Kraft in Relation zum Weg kontinuierlich und progressiv ansteigt und der statischen Grundcharakteristik-Kraft des Simulators ein entgegen der Betätigungsrichtung wirkender, geschwindigkeitsabhängiger Kraftanteil überlagert ist. Vorteilhaft ist dabei, dass der geschwindigkeitsabhängige Kraftanteil nur bei hohen Betätigungsgeschwindigkeiten spürbar ist. Daher ist es günstig, diesen Kraftanteil durch eine hydraulische Drosselung beim Durchströmen einer Blende zu realisieren. Ein Kraftanteil durch Reibung ist dagegen nachteilig, weil dieser zu unerwünschten Losbrechkräften beim in-Gang-Setzen der Pedalbewegung führt. Auch beim Lösen des Pedals soll möglichst kein geschwindigkeitsabhängiger Kraftanteil wirken, was hydraulisch durch einen Rückschlagventil-Bypass zur Blende gelöst werden kann.
Dabei sollte die zur sicheren Abschaltung der Simulatorfunktion notwendige Funktionalität des hydraulischen Simulatorkreises im laufenden Betrieb möglichst durchgängig überprüfbar sein, da nur dann Fehlfunktionen schnell entdeckt und gegebenenfalls unterstützende Maßnahme ergriffen werden können. Dies ist insbesondere deshalb wichtig, da der Fahrer in diesem Fall gewarnt werden sollte – beispielsweise über ein Signallämpchen im Cockpit – dass ihm bei einer Inanspruchnahme der Rückfallebene nicht die übliche Bremsleistung zur Verfügung steht.
Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich eine Bremsanlage für eine Kontrolle des Simulatorkreises im Betrieb ertüchtigen, indem zwei weitere, nämlich eine zweite und dritte Simulationseinrichtung, vorgesehen sind. Das Vorhandensein dieser zwei weiteren Simulationseinrichtungen erlaubt eine Überprüfung der Drucktragfähigkeit der hydraulischen Simulatorabschaltung während des Normalbetriebs der Bremsanlage mit aktivem Simulator.
Vorteilhafterweise sind die zweite und die dritte Simulationseinrichtung hydraulisch von der ersten Simulationseinrichtung betätigbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zweite und die dritte Simulationseinrichtung jeweils über eine absperrbare hydraulische Verbindung, insbesondere mit einem elektrisch steuerbaren Simulatorventil, mit der ersten Simulationseinrichtung verbunden.
Vorteilhafterweise sind den elektrisch steuerbaren Simulatorventilen in Strömungsrichtung zur ersten Simulationseinrichtung öffnende Rückschlagventile parallel geschaltet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Hauptbremszylinderkolben gestuft ausgeführt.
Bevorzugt weist der Hauptbremszylinder zwei Druckräume auf, an welche jeweils ein Bremskreis angeschlossen ist, wobei die Druckräume jeweils über ein elektrisch steuerbares, insbesondere stromlos offenes, Trennventil absperrbar sind. Dadurch wird der Hauptbremszylinderkolben nach dem Zurücklegen eines Schließweges bzw. Schnüffelloch-Weges hydraulisch festgesetzt. Die Drücke in den beiden Bremskreisen werden mit Hilfe von Drucksensoren erfasst und dienen in der „Brake-by-Wire”-Normalbetriebsart zusammen mit dem ebenfalls erfassten Pedalweg bzw. dem Weg eines mit dem Pedal gekoppelten Kolbens als Fahrerbremswunsch-Information. In einer Elektronikeinheit wird aus der Fahrerbremswunsch-Information und weiteren Abbremsungsanforderungen – beispielsweise von Fahrerassistenzsystemen – ein Bremssystemdruck errechnet, der über eine elektrisch ansteuerbare Druckbereitstellungseinrichtung zum Beaufschlagen der Radbremsen bereitgestellt wird. Bei einer Inanspruchnahme der Rückfallebene, beispielsweise infolge eines detektierten Ausfalls der Druckbereitstellungseinrichtung, geben stromlos offen ausgeführte Trennventile die hydraulische Verbindung zwischen den Druckräumen und den Bremskreisen frei, so dass der Fahrer durch Muskelkraft Bremsflüssigkeit aus den Druckkammern in die Bremskreise verschieben und dadurch Bremsdruck aufbauen kann.
In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einer Betätigung des Bremspedals abwechselnd entweder die erste und die zweite Simulationseinrichtung oder die erste und die dritte Simulationseinrichtung wirksam werden, insbesondere durch abwechselndes Betätigen der Simulatorventile. Dabei wird vorteilhafterweise in jedem der beiden Fälle die Pedalcharakteristik überwacht und/oder miteinander verglichen. Durch Abweichungen der Pedalcharakteristik in Abhängigkeit von der jeweils wirksamen Simulationseinrichtung von dem Normalfall bzw. durch einen direkten Vergleich der beiden Pedalcharakteristiken kann ein nicht oder nur unzureichend abschließendes Simulatorventil erkannt werden.
In einer bevorzugten Version des Verfahrens wird in einer „Brake-by-Wire”-Betriebsart zumindest eines der Trennventile geschlossen, insbesondere derart, dass der Hauptbremszylinderkolben gehalten wird.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Bremsanlage liegt in der Möglichkeit einer Überprüfung der hydraulischen Einrichtung zur Simulatorabschaltung fortlaufend im Normalbetrieb und ohne jegliche Beeinträchtigung der Funktion. Weiterhin bietet die Bremsanlage den Vorteil, dass im Simulatorbetrieb nur an wenigen Dichtringen Reibarbeit zu leisten ist. Dies ist weiterhin bei geringem Druck und damit geringeren Reibkräften möglich. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein fehlerhaftes Simulatorventil zuverlässig diagnostiziert werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand einer Figur.
Es zeigt schematisch die Figur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage.
In der Figur ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage schematisch dargestellt. Die Bremsanlage umfasst einen Hauptbremszylinder 7 mit einem verlagerbar geführten Hauptzylinderkolben 8. An die beiden Druckräume des Hauptbremszylinders 7 sind je ein Bremskreis I, II angeschlossen, welchem z. B. jeweils zwei Radbremsen zugeordnet sind.
Die beispielgemäße Betätigungseinheit für die Simulatorbremsanlage umfasst eine über eine Druckstange 2 an ein Bremspedal 1 angekoppelte erste Simulationseinrichtung 3 sowie eine zweite 4 und eine dritte 5 hydraulisch angesteuerte Simulationseinrichtung. Beispielsgemäß umfasst jede der Simulationseinrichtungen 3, 4 und 5 eine Simulatorfeder 11, 12 bzw. 13, welche jeweils eine vorgegebene Kraft-Weg-Kennlinie besitzt. Die Druckmittelzufuhr zur zweiten 4 und dritten 5 Simulationseinrichtung ist jeweils mittels eines elektrisch betätigten Simulatorzuströmventils 6 separat absperrbar. Der Druck zum Betätigen der zweiten und dritten Simulationseinrichtungen 4, 5 wird von der ersten Simulationseinrichtung 3 abgegeben.
Beispielsgemäß umfasst Simulationseinrichtung 3 einen Pedalkolben 10, welcher mit dem Bremspedal 1 gekoppelt ist. Pedalkolben 10 begrenzt einen Druckraum 14, welcher über eine hydraulische Leitung mit den Simulationseinrichtungen 4 und 5 trennbar verbunden ist.
Die zweite und die dritte Simulationseinrichtung 4, 5 besitzen bevorzugt die gleiche Charakteristik. Dies wird z. B. durch dadurch erzielt, dass Simulatorfeder 12 und 13, die gleiche Kraft-Weg-Kennlinie besitzen.
Weiterhin umfasst die beispielgemäße Betätigungseinheit einen gestuften Hauptzylinderkolben 8, dessen Druckräume Bremskreise I und II speisen. Die hydraulischen Hauptzylinder-Abgänge sind durch elektrisch betätigte Trennventile 9 absperrbar. Die erste Simulationseinheit 3 ist hydraulisch sperrbar, wobei in ihrem gesperrten Zustand bei Ihrer Betätigung unmittelbar eine Kraftwirkung auf den Hauptbremszylinderkolben 8 ausgeführt wird. Die hydraulische Absperrung wird durch die beiden Simulatorzuströmventile 6 realisiert.
Im Normalbetrieb wird bei Betätigung des Bremspedals 1 wenigstens ein Trennventil 9 geschaltet. Dadurch ist der Hauptzylinderkolben nach dem Zurücklegen eines Schließwegs bzw. Leerweges zum Schließen einer Druckausgleichsverbindung hydraulisch festgesetzt. Außerdem wird eines der Simulatorzuströmventile 6 geschaltet, so dass entweder die erste 3 und die zweite 4 oder die erste 3 und die dritte 5 Simulationseinrichtung wirksam werden. Nach dem Lösen des Bremspedals 1 wird bei jeder weiteren Betätigung zwischen diesen Alternativen gewechselt. Dabei wird die Pedalcharakteristik überwacht, so dass ein nicht schließendes Simulatorzuströmventil 6 durch den Effekt einer nachgiebigeren Pedalcharakteristik erkannt und lokalisiert werden kann.
Vorzugsweise werden in der Normalbetriebsart beide Trennventile 9 geschaltet. Dann ist die Summe der beiden Hauptzylinderkammer-Drücke ein Maß für die Pedalkraft und ein Ausbleiben des Druckaufbaus in einer Kammer in Folge einer möglichen Leckage hat keine Auswirkung auf die Normalfunktion.
Bei einer möglichen Leckage des Simulator-Hydraulikkreises ist nur noch die erste Simulationseinrichtung 3 wirksam und auch der geschwindigkeitsabhängige Kraftanteil geht verloren. Der durch die beschriebene Systemauslegung bereitgestellte geschwindigkeitsabhängige Kraftanteil entsteht durch die Drosselung des hydraulischen Zustroms zur Simulationseinrichtung 4 bzw. 5 und ist nur beim Niederdrücken des Bremspedals vorhanden, weil in der umgekehrten, mit einem Lösen des Bremspedals verbundenen, Strömungsrichtung die im Ventil lokalisierte hydraulische Beblendung durch einen Strömungspfad über den Simulatorzuströmventilen 6 parallel geschaltete (Löserichtungs-Bypass-)Rückschlagventile 6r umgangen wird. Im Falle eines fehlerhaft nicht schließenden Simulatorzuströmventils 6 fühlt sich das Pedal bzw. Bremspedal 1 weicher und federnd an, aber die Normalfunktion bleibt im Wesentlichen erhalten.
Bei nicht verfügbarer Ventilansteuerung ist in einer Rückfallebenen-Betriebsart der Simulator 3 dadurch gesperrt, dass keines der Simulatorzuströmventile 6 geschaltet ist. Der Pedalkolben 10 wirkt hydraulisch übersetzt auf den Hauptzylinderkolben 8.
Trifft eine nicht verfügbare Ventilansteuerung mit einer Leckage des Simulator-Hydraulikkreises zusammen, wirkt der Pedalkolben 10 nur noch mechanisch und ohne Übersetzung über die Feder 11 der ersten Simulatoreinrichtung 3 auf den Hauptzylinderkolben 8 und bei Ausnutzung des kompletten Federhubs über direkten mechanischen Kontakt.
Eine günstige Auslegung wird bevorzugt dadurch erreicht, dass die erste Simulatorfeder 11 den Hauptanteil der Simulatorkraft sowie die Progressionseigenschaften übernimmt, und die zweite und die dritte Simulatorfeder 12, 13 geringere Kräfte bei vorzugsweise linearer Charakteristik besitzen.
Eine Überprüfung der hydraulischen Einrichtung zur Simulatorabschaltung erfolgt fortlaufend im Normalbetrieb und ohne jegliche Beeinträchtigung der Funktion.
Im Simulatorbetrieb ist nur an wenigen Dichtringen Reibarbeit zu leisten und dies bei gegenüber dem Stand der Technik vermindertem Druck und damit geringeren Reibkräften.
Durch das wechselweise Zuschalten der zweiten und dritten Simulatoreinrichtung ist nach jeder zweiten Pedalbetätigung die hydraulische Einrichtung zur Simulatorabschaltung komplett geprüft.
Bezugszeichenliste

1: Bremspedal
2: Druckstange
3: erste Simulationseinrichtung
4: zweite Simulationseinrichtung
5: dritte Simulationseinrichtung
6: Simulatorzuströmventil
6r: Rückschlagventil
7: Hauptbremszylinder
8: Hauptzylinderkolben
9: Trennventil
10: Pedalkolben
11: Simulatorfeder
12: Simulatorfeder
13: Simulatorfeder
14: Druckraum
I, II: Bremskreise

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008001013 A1 [0002, 0002]

Claims

Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit – einem Hauptbremszylinder (7), welcher mindestens einen Hauptbremszylinderkolben (8) aufweist und an welchen Bremskreise (I, II) mit Radbremsen angeschlossen sind, – einer ersten, insbesondere hydraulisch absperrbaren, Simulationseinrichtung (3) mit mindestens einem elastischen Element (11), welche über eine Betätigungskräfte übertragende Druckstange (2) mit einem Bremspedal (1) gekoppelt ist, gekennzeichnet durch eine zweite Simulationseinrichtung (4) und eine dritte Simulationseinrichtung (5), wobei insbesondere die zweite und die dritte Simulationseinrichtung (4, 5) hydraulisch ansteuerbar ausgeführt sind.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritte Simulationseinrichtung (4, 5) hydraulisch von der ersten Simulationseinrichtung (3) betätigbar sind.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritte Simulationseinrichtung (4, 5) jeweils über eine absperrbare hydraulische Verbindung, insbesondere mit einem elektrisch steuerbaren Simulatorventil (6), mit der ersten Simulationseinrichtung (3) verbunden sind.
Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass den elektrisch steuerbaren Simulatorventilen (6) in Strömungsrichtung zur ersten Simulationseinrichtung (3) öffnende Rückschlagventilen (6r) parallel geschaltet sind.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbremszylinderkolben (8) gestuft ausgeführt ist.
Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbremszylinder (7) zwei Druckräume aufweist, an welche jeweils ein Bremskreis (I, II) angeschlossen ist, wobei die Druckräume jeweils über ein elektrisch steuerbares, insbesondere stromlos offenes, Trennventil (9) absperrbar sind.
Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betätigung des Bremspedals (1) abwechselnd entweder die erste und die zweite Simulationseinrichtung (3, 4) oder die erste und die dritte Simulationseinrichtung (3, 5) wirksam werden, insbesondere durch abwechselndes Betätigen der Simulatorventile (6).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer „Brake-by-Wire”-Betriebsart zumindest eines der Trennventile (9) geschlossen wird, insbesondere derart, dass der Hauptbremszylinderkolben (8) gehalten wird.