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Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Bremsanlage.
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Es sind hydraulische Fahrzeugbremsanlagen bekannt, welche als Fremdkraftbremsanlagen ausgebildet sind und neben einem muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder, an den Radbremsen hydraulisch angeschlossen sind und der hydraulische Drücke und Volumina zum Betätigen von Radbremsen bereitstellt, eine weitere, elektrisch steuerbare Druck- und Volumenbereitstellungseinrichtung umfassen, die in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart die Radbremsen ansteuert. Bei Ausfall der elektrisch steuerbaren Druck- und Volumenbereitstellungseinrichtung wird die Bremsanlage in einer Rückfallbetriebsart betrieben, in der eine Betätigung der Radbremsen allein durch die Muskelkraft des Fahrzeugführers (unverstärkte Rückfallbetriebsart) erfolgt.
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Aus der
WO 2011/029812 A1 ist eine elektrohydraulische Bremsanlage mit einem bremspedalbetätigbaren Hauptbremszylinder, einem Simulator zur Darstellung einer Druck-Volumenaufnahmecharakteristik und einer Druckbereitstellungseinrichtung bekannt. Die Radbremsen werden in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart durch die Druckbereitstellungseinrichtung mit Druck beaufschlagt. In der Rückfallbetriebsart werden die Radbremsen mittels des bremspedalbetätigbaren Hauptbremszylinders mit dem durch den Fahrzeugführer aufgebrachten Druck beaufschlagt. Als nachteilig wird bei der vorbekannten Bremsanlage empfunden, dass bei einem Ausfall der Ansteuerung oder des Antriebs der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung die Rückfallbetriebsart in Anspruch genommen werden muss, in der vom Fahrzeugführer große Bremspedalkräfte aufgebracht werden müssen, um eine ausreichende Betriebsbremsverzögerung zu erreichen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Fahrzeugführer trotz Ausfall der Druckbereitstellungseinrichtung eine ausreichende Betriebsbremsverzögerung komfortabel erreichen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremsanlage gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine zweite elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung vorzusehen, die dazu eingerichtet ist, in jedem der Bremskreise den Druck zur Versorgung der Radbremsen gegenüber dem vom Hauptbremszylinder beziehungsweise der ersten Druckbereitstellungseinrichtung gelieferten Druck anzuheben. Damit wird ein teilweiser oder vollständiger Ausfall der ersten Druckbereitstellungseinrichtung kompensiert.
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Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Bremsanlage mit Hilfe zusätzlicher Komponenten dazu ertüchtigt wird, neben der „Brake-by-wire“-Betriebsart und der Rückfallbetriebsart eine weitere Betriebsart zu bieten, die eine elektrische Verstärkung des vom Fahrzeugführer über eine Bremspedalbetätigung eingesteuerte Druckes umfasst.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass mittels der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung eine Verkürzung des vom Fahrzeugführer aufzubringenden Bremspedalwegs oder eine Verringerung der aufzubringenden Bremspedalkraft erreicht wird, so dass der Fahrzeugführer trotz Ausfall der ersten Druckbereitstellungseinrichtung komfortabel eine ausreichende Betriebsbremsverzögerung erreichen kann.
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Bevorzugt umfasst die zweite elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung je Bremskreis einen Sauganschluss und einen mit der entsprechenden Versorgungsleitung verbundenen Druckanschluss, wobei in jedem Bremskreis Mittel vorgesehen sind, welche ein wahlweises Ansaugen von Druckmittel durch die Druckbereitstellungseinrichtung aus dem Hauptbremszylinder oder aus einem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter ermöglichen. Hierdurch kann mittels der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung wahlweise eine Druckverstärkung des vom Fahrzeugführer im Hauptbremszylinder erzeugten Druckes oder eine Volumenverstärkung des Fahrerbremswunsches erzielt werden.
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Bevorzugt umfasst die zweite Druckbereitstellungseinrichtung zumindest zwei, den Bremskreisen zugeordnete Pumpen, die gemeinsam von einem Elektromotor angetrieben werden, die jeweils das von ihnen geförderte Druckmittel, vorteilhafterweise ohne Zwischenschaltung eines Ventils, in die Versorgungsleitung einspeisen. Der von den Pumpen abgegebene Druck kann zur direkten oder über die Radbremsdruckmodulationsventile (Einlass- und Auslassventile) individuell angepassten Beaufschlagung der Radbremsen verwendet werden
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Die zweite Druckbereitstellungseinrichtung umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung je Bremskreis eine analogisierte oder analog ansteuerbare elektromagnetische Ventileinrichtung, welche im bestromten Zustand eine Drucküberhöhung in der Versorgungsleitung gegenüber dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt erlaubt und im unbestromten Zustand verhindert, sowie unabhängig vom Bestromungszustand ein Absinken des Druckes in der Versorgungsleitung unter den Druck in dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt verhindert. Die Ventileinrichtungen ermöglichen bedarfsweise den Aufbau der benötigten Druckdifferenz zwischen dem vom Hauptzylinder beziehungsweise der ersten Druckbereitstellungseinrichtung gelieferten Druck und dem von der zweite Druckbereitstellungseinrichtung abzugebenden Druck, während sie bei inaktiver zweiter Druckbereitstellungseinrichtung diese hydraulisch unwirksam schalten, indem Volumenströme in Druckaufbau- wie auch in Druckabbaurichtung weitgehend ungehindert durchlassen. Jede Ventileinrichtung ist besonders bevorzugt als Kombination eines analog ansteuerbaren elektromagnetischen Regelventils mit einem druckgestuerten Rückschlagventil ausgebildet, die vorteilhafterweise in einer vormontierten Baueinheit zusammengefasst sind.
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Weiterhin umfasst die zweite Druckbereitstellungseinrichtung bevorzugt je Bremskreis ein elektromagnetisches Druckmittelzufuhrventil, das im bestromten Zustand eine Zufuhr von Druckmittel aus dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt zu der Saugseite der entsprechenden Pumpe ermöglicht und im unbestromten Zustand verhindert.
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Ebenso ist es bevorzugt, dass die zweite Druckbereitstellungseinrichtung je Bremskreis ein Saugventil umfasst, das als druckbetätigbares Rückschlagventil ausgebildet ist und über das ein Ansaugen von Druckmittel durch die Pumpe bei geschlossenem Druckmittelzufuhrventil ermöglicht wird.
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Die Druckmittelzufuhrventile und die Saugventile dienen zur Steuerung der Ansaugvolumenströme der Pumpen. Durch Öffnen des elektrisch steuerbaren Druckmittelzufuhrventils wird ein Ansaugen der Pumpe aus dem Hauptbremszylinder ermöglicht, wohingegen bei geschlossenem Druckmittelzufuhrventil das als druckbetätigtes Rückschlagventil ausgebildete Saugventil ein Ansaugen von Druckmittel, besonders bevorzugt aus dem Druckmittelvorratsbehälter, ermöglicht. Damit ist sichergestellt, dass den Pumpen unabhängig von der Schaltstellung der Druckmittelzufuhrventile ansaugbares Druckmittel zur Verfügung steht. Die Druckmittelzufuhrventile und die Saugventile stellen somit Mittel zum wahlweisen Ansaugen von Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder oder dem Druckmittelvorratsbehälter dar.
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Das Trennventil ist jeweils bevorzugt in einer hydraulischen Verbindungsleitung zwischen dem Druckraum des Hauptbremszylinders und dem als Bremskreisdruckleitungsabschnitt bezeichneten Leitungsabschnitt des Bremskreises angeordnet und ermöglicht so ein wahlweises Verschließen oder Öffnen der hydraulischen Verbindung zwischen Druckraum und Bremskreisdruckleitungsabschnitt. Die Trennventile sind besonders bevorzugt stromlos offen ausgeführt, damit die Radbremsen in einer stromlosen Rückfallbetriebsart hydraulisch mit dem Hauptbremszylinder verbunden sind und so vom Fahrzeugführer mit Druck beaufschlagt werden können.
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Das Zuschaltventil ist jeweils bevorzugt zwischen einer an die erste Druckbereitstellungseinrichtung angeschlossenen Systemdruckleitung und dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt angeordnet und ermöglicht so ein wahlweises Öffnen oder Verschließen der hydraulischen Verbindung zwischen erster Druckbereitstellungseinrichtung und Bremskreisdruckleitungsabschnitt. Besonders bevorzugt sind die Zuschaltventile stromlos geschlossen ausgeführt, damit die Radbremsen in einer stromlosen Rückfallbetriebsart hydraulisch von der ersten Druckbereitstellungseinrichtung getrennt sind.
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Die Ausgangsanschlüsse des Trennventils und des Zuschaltventils eines Bremskreises sind bevorzugt mit dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt verbunden. So ist bei einer modularen Bauweise der Bremsanlage nur ein Bremskreisdruckleitungsabschnitt pro Bremskreis zur Verbindung der Module notwendig. Jeder Bremskreisdruckleitungsabschnitt ist besonders bevorzugt über ein elektrisch betätigbares, analogisiertes oder analog angesteuertes Regelventil mit der Versorgungsleitung des Bremskreises verbunden. Hierdurch wird eine Regelung des Druckes in der Versorgungsleitung ermöglicht. Die Regelventile sind vorteilhafterweise stromlos offen ausgeführt, um in der stromlosen Rückfallbetriebsart einen hydraulischen Durchgriff des Fahrzeugführers auf die Radbremsen zu gewährleisten. Zur Minimierung der hydraulischen Verluste beim Druckaufbau über diesen Durchgriff sind den Regelventilen Rückschlagventile parallel geschaltet, über die die Regelventile in Druckaufbaurichtung hydraulisch umgehbar sind.
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Gemäß einer Weiterentwicklung der Bremsanlage umfasst dieses eine erste Druckerfassungseinrichtung, welche einen Druck in einer der Bremskreisdruckleitungsabschnitte erfasst. Das Signal der ersten Druckerfassungseinrichtung kann zur Regelung des Druckes in der Versorgungsleitung herangezogen werden.
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Die Mittel zum wahlweises Ansaugen von Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder oder dem Druckmittelvorratsbehälter umfassen bevorzugt je Bremskreis ein elektrisch betätigbares, vorteilhafterweise stromlos geschlossenes, Druckmittelzufuhrventil, welches jeweils zwischen dem Sauganschluss der Pumpe der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung und dem Bremskreisdruckleitungsabschnitt angeordnet ist. Das Druckmittelzufuhrventil ist besonders bevorzugt in einer hydraulischen Verbindungsleitung zwischen dem Sauganschluss und dem dem Bremskreis zugeordneten Bremskreisdruckleitungsabschnitt angeordnet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsanlage sind die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile der Radbremsen eines Bremskreises über eine Rücklaufleitung mit je einer Kammer des Druckmittelvorratsbehälters und die Saugventile der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung über Saugleitungen mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden, wobei besonders vorteilhaft diese Behälterverbindungen abschnittsweise zusammengelegt sind. Hierdurch kann die Anzahl von Verbindungsleitungen minimiert werden und ein kompakter Aufbau der Bremsanlage erreicht werden. Weiterhin wird eine Trennung der Bremskreise erzielt. Besonders bevorzugt ist in der hydraulischen Verbindung zwischen Sauganschluss der Pumpe und Rücklaufleitung ein in Richtung des Sauganschlusses öffnendes, als druckbetätigtes Rückschlagventil ausgebildetes Saugventil angeordnet. Dieses Rückschlagventil verhindert ein Abfließen von Druckmittel, wenn Druckmittel über das geöffnete Druckmittelzufuhrventil aus dem Hauptbremszylinder zum Sauganschluss fließt.
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Die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit ist bevorzugt zur Ansteuerung der ersten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung im Sinne einer Regelung oder Steuerung des von ihr abgegebenen hydraulischen Druckes ausgebildet. Weiterhin werden durch die erste Steuerund Regeleinheit vorteilhafterweise die Trennventile, die Zuschaltventile und das Simulatorfreigabeventil der Bremsanlage geregelt bzw. gesteuert.
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Um eine einfachere Überprüfung und Montage der Komponenten der Bremsanlage zu erreichen, ist die Bremsanlage bevorzugt modular aufgebaut. Hierzu sind vorteilhafterweise die Einlassventile, die Auslassventile, die Versorgungsleitungen, die zweite Druckbereitstellungseinrichtung und die Mittel zum wahlweises Ansaugen von Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter oder dem Hauptbremszylinder in einem zweiten Modul (einer eigenständigen Baugruppe) zusammengefasst, welches über hydraulische Verbindungsleitungen an ein erstes Modul angeschlossen ist. Die Mittel umfassen besonders bevorzugt die Druckmittelzufuhrventile und die Regelventile. Bevorzugt sind das erste und das zweite Modul nur über die Bremskreisdruckleitungsabschnitte und die kombinierten Rücklauf- und Saugleitungen hydraulisch aneinander angeschlossen. Besonders bevorzugt umfasst das zweite Modul auch die erste Druckerfassungseinrichtung, so dass deren Signal direkt im zweiten Modul zur Ansteuerung der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung, der Druckmittelzufuhrventil und der Regelventile verwendet werden kann. So kann eine individuelle Regelung der Drücke in den beiden Versorgungsleitungen erreicht werden.
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Das erste Modul umfasst bevorzugt den Hauptbremszylinder, die erste Druckbereitstellungseinrichtung, die Trennventile, die Zuschaltventile, die Simulationseinrichtung und die erste Steuer- und Regeleinheit.
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Bevorzugt umfasst das zweite Modul eine eigene, zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit, welche mit der ersten Steuer- und Regeleinheit über eine Kommunikationsleitung Daten austauscht. Die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit ist besonders bevorzugt zur Ansteuerung der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung und zur Auswertung der Ausgangssignale der ersten Druckerfassungseinrichtung ausgeführt. Die zweite Steuer- und Regeleinheit übernimmt besonders bevorzugt auch die Ansteuerung etwaiger Druckmittelzufuhrventile und Regelventile.
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Um bei einem Ausfall des Bordnetzes eine verstärkte Rückfallbetriebsart aufrecht erhalten zu können, wird das zweite Modul bevorzugt von einer eigenständigen elektrische Energiequelle mit Energie versorgt.
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Die Simulationseinrichtung, die in der „Brake-by-wire“-Betriebsart dem Fahrzeugführer das gewohnte Bremspedalgefühl vermittelt, steht mit einem der Druckräume des Hauptbremszylinders in hydraulischer Verbindung. Die Wirkung der Simulationseinrichtung ist mittels des Simulatorfreigabeventils zu- und abschaltbar. In der Rückfallbetriebsart sowie der vorgesehenen Betriebsart mit elektrohydraulischer Druckverstärkung ist die Simulationseinrichtung vorteilhafterweise abgeschaltet.
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Bevorzugt wird die erste elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung gebildet, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator betätigbar ist. Ein solcher elektrohydraulischer Aktuator arbeitet besonders dynamisch, sehr leise und verträgt problemlos die für Bremsanlagen erforderlichen Lastwechselzahlen.
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Die Bremsanlage umfasst weiterhin bevorzugt zumindest einen Drucksensor zur Erfassung eines Druckes des Hauptbremszylinders und einen Drucksensor zur Erfassung des Druckes der ersten Druckbereitstellungseinrichtung. Weiterhin umfasst die Bremsanlage vorteilhafterweise einen Weg- oder Winkelsensor zur Erfassung einer Lage oder Position der ersten Druckbereitstellungseinrichtung.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Bremsanlage einen Weg- oder Winkelsensor zur Erfassung einer Bremspedalbetätigung, wobei der Weg- oder Winkelsensor derart ausgeführt ist, dass er unabhängig von dem ersten Modul oder der ersten Steuer- und Regeleinheit ein Signal an die zweite Steuer- und Regeleinheit liefern kann.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Bremsanlage. Hierzu wird, vorteilhafterweise wenn kein Druckaufbau oder Druckabbau mittels der ersten Druckbereitstellungseinrichtung durchführbar ist oder wenn eine Fehlfunktion einer der für die „Brake-by-wire“-Betriebsart benötigten Komponenten erkannt wird, z.B. wenn ein Ausfall der ersten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung oder deren Ansteuerung erkannt wird, und der Fahrzeugführer das Bremspedal betätigt, mittels der zweiten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung Druckmittel wahlweise aus dem Hauptbremszylinder oder aus einem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter angesaugt und in die Versorgungsleitung(en) eingespeist.
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Bevorzugt wird das Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder angesaugt, solange die Betätigung des Bremspedals unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird hierzu das zwischen dem Sauganschluss der Pumpen der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung und dem zugehörigen Trennventil angeordnete elektrisch betätigbare Druckmittelzufuhrventil geöffnet und der Elektromotor der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung aktiviert. So kann Druckmittel von dem Hauptbremszylinder über die Trennventile und die Druckmittelzufuhrventile zu den Saugseiten der Pumpen der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung geleitet werden.
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Eine Regelung des Druckes in der Versorgungsleitung wird bevorzugt mittels eines zwischen der Versorgungsleitung und dem zugeordneten Trennventil angeordneten analogisierten oder analog angesteuerten Regelventils durchgeführt.
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Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter angesaugt, sobald die Betätigung des Bremspedals den Schwellenwert erreicht oder übersteigt. Hierbei wird besonders bevorzugt ein zwischen dem Sauganschluss der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung und dem zugehörigen Trennventil angeordnetes Druckmittelzufuhrventil geschlossen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand einer Figur.
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Es zeigt schematisch
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1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage schematisch dargestellt. Die Bremsanlage umfasst im Wesentlichen eine mittels eines Betätigungsbzw. Bremspedals 1 betätigbare hydraulische Betätigungseinheit 2, einen mit der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zusammenwirkenden Wegsimulator bzw. Simulationseinrichtung 3, einen der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4, eine erste elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5, eine zweite elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 49, eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 61 und eine elektrisch steuerbare Druckmodulationseinrichtung zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke.
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Die Druckmodulationseinrichtung umfasst beispielsgemäß je Radbremse 8, 9, 10, 11 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges ein Einlassventil 6a–6d und ein Auslassventil 7a–7d, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremsen 8, 9, 10, 11 angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a–6d werden paarweise mittels Versorgungsleitungen 13a, 13b mit Drücken versorgt, die als Modulatorvordrücke bezeichnet werden. Den Einlassventilen 6a–6d ist jeweils ein zu den Versorgungsleitungen 13a, 13b hin öffnendes, nicht näher bezeichnetes Rückschlagventil parallel geschaltet. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a–7d sind paarweise über Rücklaufleitungen 14a, 14b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Beispielsgemäß sind die Radbremsen 8 bzw. 9 dem linken Vorderrad bzw. dem rechten Hinterrad und die Radbremsen 10 bzw. 11 dem linken Hinterrad bzw. dem rechten Vorderrad zugeordnet. Andere Kreisaufteilungen sind ebenso denkbar.
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Die zweite elektronisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 49 umfasst einen Elektromotor 43, der zwei hydraulische Pumpen 42a, 42b antreibt. Die Sauganschlüsse der Pumpen 42a, 42b sind über in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters 4 schließende (schwach befederte) Rückschlagventile 55a, 55b mit je einer Kammer des Druckmittelvorratsbehälters 4 verbunden, wobei die aus dem Stand der Technik bekannten Rücklaufleitungen 14a, 14b genutzt werden. Die Druckanschlüsse der Pumpen 42a, 42b sind, z.B. über hydraulische Pulsationsdämpfungselemente 56a, 56b, an die Versorgungsleitungen 13a, 13b angeschlossen. Der einen Elektromotor nutzende rotatorische Antrieb der Pumpen umfasst vorteilhafterweise einen Antriebswinkelsensor, welcher zur Ansteuerung des Elektromotors 43 genutzt werden kann.
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Das Motor-Pumpen-Aggregat 42a, 42b, 43 ist vorzugsweise vom Typ einer vom Elektromotor 43 über einen Exzenter angetriebenen zweiflutigen Kolbenpumpe 42a, 42b ausgebildet, einer Bauform, die in bekannten Bremssystemen als Rückförderpumpe bereits millionenfach eingesetzt wird. Diese kann besonders hohe Systemdrücke erzeugen und kann in sehr kompakter Baugröße realisiert werden.
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Die hydraulische Betätigungseinheit 2 weist in einem Gehäuse 21 zwei hintereinander angeordnete Kolben 15, 16 auf, die hydraulische Kammern bzw. Druckräume 17, 18 begrenzen, die zusammen mit den Kolben 15, 16 einen zweikreisigen Hauptbremszylinder bzw. einen Tandemhauptzylinder bilden. Die Druckräume 17, 18 stehen einerseits über in den Kolben 15, 16 ausgebildete radiale Bohrungen sowie entsprechende Druckausgleichsleitungen 41a, 41b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 (über die Rücklaufleitung 14a bzw. 14b) in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung der Kolben 17, 18 im Gehäuse 21 absperrbar sind, und andererseits mittels hydraulischer Leitungen 22a, 22b mit Bremskreisdruckleitungsabschnitten 12a, 12b in Verbindung. Jeder Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12a, 12b ist, wie weiter unten noch genauer ausgeführt wird, mit einer der Versorgungsleitungen 13a, 13b trennbar verbunden. In der Druckausgleichsleitung 41a ist eine Parallelschaltung eines stromlos offenen (SO-)Diagnoseventils 28 mit einem zum Druckmittelvorratsbehälter 4 hin schließenden Rückschlagventil 27 enthalten. Die Druckräume 17, 18 nehmen nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 15, 16 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positionieren. Eine Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des ersten (Hauptzylinder-)Kolbens 15, dessen Betätigungsweg von einem vorzugsweise redundant ausgeführten Wegsensor 25 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch eines Fahrzeugführers.
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Zwischen den an die Druckräume 17, 18 angeschlossenen Leitungsabschnitten 22a, 22b und den Bremskreisdruckleitungsabschnitten 12a, 12b ist je ein Trennventil 23a, 23b angeordnet, welches als ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO-), 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Durch die Trennventile 23a, 23b kann die hydraulische Verbindung zwischen den Druckräumen 17, 18 und den Bremskreisdruckleitungsabschnitten 12a, 12b abgesperrt werden. Ein an den Leitungsabschnitt 22b angeschlossener Drucksensor 20 erfasst den im Druckraum 18 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 16 aufgebauten Druck. Die hydraulischen Leitungen 22a, 22b sowie die Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b gehören zu je einem Bremskreis, der mit dem Bezugszeichen I bzw. II versehen ist. Ein, vorzugsweise redundant ausgeführter, Drucksensor 54 ist zum Erfassen des im Bremskreis I herrschenden Druckes vorgesehen.
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Wegsimulator 3 ist hydraulisch an den Hauptbremszylinder 2 angekoppelt und beispielsweise als eine eigenständige Baugruppe ausgebildet, die im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer 29, einer Simulatorfederkammer 30 sowie einem die beiden Kammern 29, 30 voneinander trennenden Simulatorkolben 31 besteht. Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in Simulatorfederkammer 30 angeordnetes elastisches Element (z.B. eine Feder), welches vorteilhafterweise vorgespannt ist, am Gehäuse 21 ab. Die Simulatorkammer 29 ist beispielsgemäß mittels eines elektrisch betätigbaren Simulatorfreigabeventils 32 mit dem ersten Druckraum 17 des Tandemhauptbremszylinders 2 verbindbar. Alternativ kann das Simulatorfreigabeventil mechanisch in Abhängigkeit vom Weg eines (Hauptbremszylinder)Kolbens 15, 16 betätigbar ausgeführt sein. Bei Vorgabe einer Pedalkraft und aktiviertem Simulatorfreigabeventil 32 erfolgt ein Druckmittelvolumenaustausch zwischen Hauptbremszylinder-Druckraum 17 und Simulatorkammer 29. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorfreigabeventil 32 angeordnetes Rückschlagventil 34 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorfreigabeventils 32 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 29 zum Hauptbremszylinder-Druckraum 17.
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Die erste elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet, dessen Kolben 36 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden. Der Kolben 36 begrenzt einen Druckraum 37. Zur Abdichtung des Spalts zwischen Kolben 36 und Druckraumwandung dienen zwei Elastomerdichtringe, wobei ein mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbundener Anschluss 46 für eine antriebsseitige Benetzung des drucktragenden und eine hydraulikseitige Benetzung des medientrennenden Elastomerdichtrings sorgt.
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Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 36 auf das im Druckraum 37 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck (Systemdruck) wird in eine Systemdruckleitung 38 eingespeist. Zum Erfassen des in der Systemdruckleitung 38 herrschenden Systemdruckes ist ein vorzugsweise redundant ausgeführter Drucksensor 19 vorgesehen.
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Ein Nachsaugen von Druckmittel in den Druckraum 37 ist durch ein Zurückfahren des Kolbens 36 bei geschlossenen Zuschaltventilen 26a, 26b möglich, indem Druckmittel aus dem Behälter 4 über ein als in Strömungsrichtung zum Aktuator öffnendes Rückschlagventil ausgebildetes Nachsaugventil 52 in den Akuatordruckraum 37 strömen kann.
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In einer Normalbremsfunktion der Bremsanlage („Brake-by-wire“-Betriebsart) ist der Hauptbremszylinder 2, und damit der Fahrzeugführer, von den Bremskreisdruckleitungsabschnitten 12a, 12b (und den Radbremsen 8, 9, 10, 11) durch geschlossene Trennventile 23a, 23b entkoppelt und die Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b sind über geöffnete Zuschaltventile 26a, 26b mit der Systemdruckleitung 38 verbunden. Die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5 stellt somit den Druck zur Betätigung der Radbremsen 8, 9, 10, 11 bereit. Simulationseinrichtung 3 ist durch ein geöffnetes Simulatorfreigabeventil 32 zugeschaltet, so dass das durch die Betätigung des Bremspedals 1 durch den Fahrzeugführer im Hauptbremszylinder 2 verdrängte Druckmittelvolumen durch die Simulationseinrichtung 3 aufgenommen wird und die Simulationseinrichtung 3 dem Fahrzeugführer ein gewohntes Bremspedalgefühl vermittelt.
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In einer Rückfallbetriebsart der Bremsanlage, z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung der gesamten Bremsanlage (z.B. Module 50 und 60), ist Simulationseinrichtung 3 durch das stromlos geschlossene Simulatorfreigabeventil 32 abgeschaltet und die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist durch die stromlos geschlossenen Zuschaltventile 26a, 26b von den Bremskreisdruckleitungsabschnitten 12a, 12b getrennt. Hauptbremszylinder 2 ist über die Leitungen 22a, 22b mit den stromlos offenen Trennventilen 23a, 23b mit den Bremskreisdruckleitungsabschnitten 12a, 12b und damit den Radbremsen 8, 9, 10, 11 verbunden, so dass der Fahrzeugführer durch Betätigung des Bremspedals 1 direkt Druck in den Radbremsen 8, 9, 10, 11 aufbauen kann. Ein Abfließen von Druckmittel in den Druckmittelvorratsbehälter wird durch die stromlos geschlossenen Auslassventile 7a–7d verhindert.
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Der Hauptbremszylinder 2 mit Wegsensor 25 und Diagnoseventil 28, 27, der Wegsimulator 3 mit Simulatorfreigabeventil 32, 34, die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5, die Drucksensoren 19, 20, die Leitungsabschnitte 22a, 22b, die Systemdruckleitung 38, die Trennventile 23a, 23b sowie die Zuschaltventile 26a, 26b sind beispielsgemäß in einem ersten elektrohydraulischen Modul 60 zusammengefasst. Der Ansteuerung sämtlicher elektrisch betätigbaren Komponenten des ersten Moduls 60 dient die elektronische Steuer- und Regeleinheit 61. Das erste elektrohydraulische Modul 60 ist über die beiden Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b sowie die beiden Saug- und Rücklaufleitungen 14a, 14b hydraulisch mit einem zweiten elektrohydraulischen Modul 50 verbunden, welches die oben bereits genannten Einlass- und Auslassventile 6a–6d, 7a–7d, die Versorgungsleitungen 13a, 13b, die zweite elektronisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 49, die Rückschlagventile 55a, 55b, die Pulsationsdämpfungselemente 56a, 56b und den Drucksensor 54 umfasst. Der Drucksensor 54 ist an eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheiten 51 angeschlossenen, die die Sensordaten verarbeitet und auf Basis dieser Informationen die elektrisch betätigbaren Komponenten des zweiten Moduls 50 ansteuert. Die beiden Steuer- und Regeleinheiten 51, 61 können mittels einer Kommunikationsleitung 53 Daten austauscht.
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Um auch bei einem Ausfall der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 61 bzw. des Moduls 60 eine wegbasierte Ansteuerung der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 49 durchführen zu können, ist neben dem Drucksensor 54 auch vorteilahfterweise der Wegsensor 25 mit der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 51 verbunden und derart, z.B. redundant oder doppelt, ausgeführt, dass Wegsensor 25 auch bei Ausfall der Steuer- und Regeleinheit 61 bzw. des Moduls 60 ein Wegsignal zur Steuerung der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 49 an die Steuer- und Regeleinheit 51 liefert.
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Innerhalb des zweiten Moduls 50 sind die Bremskreisdruckleitungsabschnitte 12a, 12b über je ein analog regelbares, stromlos offenes (SO-) 2/2-Wegeventil 58a, 58b, dem je ein in Strömungsrichtung zu den Radbremsen 8, 9, 10, 11 öffnendes Rückschlagventil 59a, 59b parallel geschaltet ist, mit den Versorgungsleitungen 13a, 13b verbunden. Die Regelventile 58a, 58b werden z.B. aktiviert, wenn mit Hilfe der Pumpe 42 Modulatorvordrücke realisiert werden sollen, die höher sind als die Bremskreisdrücke in den Bremskreisdruckleitungsabschnitten 12a, 12b. Die saugseitigen Anschlüsse der Pumpe 42 sind jeweils mit dem zugehörigen Bremskreisdruckleitungsabschnitt 12a, 12b über ein elektrisch betätigbares, insbesondere stromlos geschlossenes, Druckmittelzufuhrventil 57a, 57b verbindbar. Durch Öffnen der Druckmittelzufuhrventile 57a, 57b (bei geöffneten Trennventilen 23a, 23b) werden den Pumpen 42 Druckmittel aus den Druckräumen 17, 18 des Hauptbremszylinders 2 zugeführt.
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In einer Betriebsart der Bremsanlage mit elektrohydraulischer Druckverstärkung, die z.B. bei einem Ausfall der Steuer- und Regeleinheit 61, bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung der Steuer- und Regeleinheit 61 oder des Moduls 60 oder bei einem Defekt der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5 aktiviert wird, bleiben die Komponenten des Moduls 60 stromlos, d.h. die Simulationseinrichtung 3 ist durch das geschlossene Simulatorfreigabeventil 32 abgeschaltet, die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist durch die geschlossenen Zuschaltventile 26a, 26b von den Bremskreisdruckleitungsabschnitten 12a, 12b getrennt und der Hauptbremszylinder 2 ist über die offenen Trennventile 23a, 23b mit den Bremskreisdruckleitungsabschnitten 12a, 12b verbunden. Bei Betätigung des Bremspedals 1 durch den Fahrzeugführer wird dann mittels des Motor-Pumpen-Aggregats 42a, 42b, 43 eine Verstärkung der Fahrzeugführerbremsbetätigung durchgeführt und die Radbremsen 8, 9, 10, 11 werden mit einem gegenüber dem vom Fahrzeugführer eingesteuerten Druck verstärkten Druck beaufschlagt.
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Hierzu wird bei Betätigung des Bremspedals 1 z.B. in einer ersten Phase eine Druckverstärkung durchgeführt, indem die Druckmittelzufuhrventile 57a, 57b geöffnet und die Pumpe 42 angesteuert werden. Pumpe 42 saugt dann Druckmittel aus dem Hauptbremszylinder 2 an. Die Regelventile 58a, 58b werden geeignet bestromt und gegebenenfalls überströmt, um die gewünschten Drücke in den Versorgungsleitungen 13a, 13b einzustellen. So wird der vom Fahrzeugführer bereitgestellte Druck erhöht. Die Druckeinstellung wird entweder anhand des Signals des Drucksensors 54 des Moduls 50, das die Pedalkraft repräsentiert, oder, wie oben bereits erwähnt, anhand des Signals des Wegsensors 25, das den Betätigungsweg des Bremspedals 1 repräsentiert, gesteuert, und welches unabhängig vom Modul 60 erfasst und auch dem Modul 50 zur Verfügung gestellt wird.
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Falls der Fahrzeugführer die Bremspedalbetätigung über einen vorbestimmten Weg- oder Druckwert hinaus fortsetzt, werden in einer zweiten Phase der Druckregelung die Druckmittelzufuhrventile 57a, 57b geschlossen. Zum weiteren Aufbau von Druck in den Versorgungsleitungen 13a, 13b wird von der Pumpe 42 Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter 4 angesaugt. Der Fahrzeugführer steuert diesen Aufbau im Wesentlichen über die Pedalkraft, welche über den Hauptbremszylinderdruck von Drucksensor 54 erfasst wird. Beim Lösen des Bremspedals 1 wird das in der zweiten Phase aus dem Druckmittelvorratsbehälter 4 gesaugte Druckmittelzusatzvolumen durch die Auslassventile 7a–7d abgebaut. Das Druckmittelvolumen, das in der ersten Phase aus dem Hauptbremszylinder 2 gesaugt wurde, wird durch die Regelventile 58a, 58b dosiert abgelassen.
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Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass alle radbremsdruckbasierten Regelfunktionen (wie z.B. eine Antiblockier-Regelfunktion oder eine Fahrdynamik-Regelfunktion) der „Brake-by-wire“-Betriebsart auch in der erfindungsgemäß bereitgestellten, elektrohydraulisch verstärkten Betriebsart durchgeführt werden können. Es ist auch möglich, mit Hilfe der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 49 einen etwaigen Volumenverbrauch durch ein Öffnen der Auslassventile 7a–7d während einer Radbremsdruckregelaktion auszugleichen Damit kann in der „Brake-by-wire“-Betriebsart auf ein Nachsaugen von Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5 und die damit verbundene Einschränkung der Radbremsdruckregelaktivität verzichtet werden.
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Um bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung des die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5 enthaltenden Moduls 60 eine verstärkte Betriebsart aufrecht erhalten zu können, wird bevorzugt das die zweite Druckbereitstellungseinrichtung 49 enthaltenden Modul 50 über einen von der Energieversorgung des Moduls 60 entkoppelten oder entkoppelbaren elektrischen Versorgungspfad mit Energie versorgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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